系统工程

中国电科院配电所庞成明:微电网未来的发展方向是综合能源网

2019-10-24 16:42:08 北极星太阳能光伏网

我们国家目前在微电网研究方面侧重于微电网控制和优化技术,并网和离网无缝切换,混合微电网和多微网优化运行各个方面。未来发展方向是会向综合能源网方向发展,会向电力燃气水务热力等汇集的整体资源,实现彼此耦合,统一解决能源有效利用和调峰问题。

——中国电力科学研究院配电所庞成明

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2019年是光伏产业承上启下的一年,平价上网之后,光伏将迸发出无限的生机与活力,光伏新时代即将开启。北极星电力网与北极星太阳能光伏网将于10月24日在北京举办《2019光伏新时代论坛暨“北极星杯”2019光伏影响力品牌颁奖典礼》,北极星太阳能光伏网、北极星光伏APP将全程直播,如需直播您的会议,请联系:13693626116

中国电力科学研究院配电所庞成明在论坛上做题为《微电网系统中的分布式光伏》的演讲,以下为发言实录:

大家下午好!

我的汇报分这么几个方面,分布式光伏并网对配电网的影响、微电网概念与特征,国内外研究的情况。

首先看影响,十三五末分布式光伏增加了电网复杂性和管控难度,对电网规划、装配、调控带来了巨大的挑战。如何保障分布式光伏发电规模有序、安全可靠、经济高效接入电网,实现可再生能源与电网友好协调与高效消纳成为重大破题需求。

一个是改变了分布,出现电压越限和电流过载,短路电流分布,闪变、谐波、三相不平衡等问题,还有形成误导以后带来的安全风险。下面是一个示范区改变负荷平衡的情况。对电网规划的影响以及对管理的影响,通过规划方面改变了负荷增长模式,增加了电力系统负荷预测不确定性,多个发电节点增加了配电网优化难度,会降低供电设施利用率,影响规划方案投资回收,配电网管理方面增加了并网管理复杂性和调度关系复杂性和运行管理的难度。

在这些方面针对这种情况,有什么样的解决方案呢,微电网和微电网群统一管理,是保障大量光伏有序接入有序消纳的途径。

大电网、分布式能源,主要是分布式能源介入以后形成现在在小电网的分布式发电应用拓展的高级应用,主要是风电、太阳能间歇性能源并网解决方案。

美国提出这个概念是为了解决供电可靠性问题,上世纪八九十年代发生很多大停电事故,欧盟和日本将微电网是高渗透率可再生能源并网解决方案。和中国的国家发展形势一致,中国的发展较晚一些。微电网在2017年接入电力系统规定当中国家做了规定,由自动化装置等组成的能够基本实现内部电量平衡小型供电系统,分为并网和离网型微网。

它的内涵特征体现四个方面,首先是微型,35千伏特,规模20兆瓦,清洁的能源,可再生能源达到50%以上,综合利用率70%以上。是自制的电网结构,具备电力工序自我运行、可以启动能力,对外部交换不超过50%。参与了需求侧响应,实现电网友好互动。

可以最大程度接纳分布式电源,节能降耗,提高能效,解决无电地区的供电问题,适用偏远地区的定位方式。再满足用户对供电可靠性个性化需求,提高电网灾后应急、抗震能力,保证关键设备的不断电运行。智能电网和能源互联网是一个目前以及将来主要形态,是智能电网和能源互联网重要组成部分。

一些关键技术体现在控制结构方面,微电网主要有这么几个层次,就控制层、集中控制层和配网调度层,有三层不同等级的层次,采用集中管理分层控制对系统当中设备进行分层分级控制,解决了储能、协调控制、保证了微网内部功率自平衡,从而进行优化调度。

对微电网发展效应方面宏观和微观方面,宏观方面是对经济的影响,能够改变电力市场交易模式和利益分配平台,对技术的影响,是一个新生领域,除了可再生能源发电,推动高能效技术发展,并且提出很多新的研究领域,多目标实施优化控制、通信、储能等技术。对社会的影响,在政策激励措施下,整个的社会对节能以及多种能源的利用形成很好的影响。

微电网有几个方面,电网方面体现在技术层次上体现在电网的移风、电压调节、降损。经济方面可以规避一些风险、集成平台效益。社会层次来讲减少了温室气体排放,是环境效益。

国内外的研究现状。随着新能源发电储能技术发展,微电网技术受到了很大的应用,他们目前关键技术应用也以示范工程为主,商业化运营少一点。亚太地区和北美地区是应用最多的两个地区。

我国在2015年以及提出了指导意见,在2017年推进电网微电网建设适应方法,促进了微电网的快速发展,我们国家目前在微电网研究方面侧重于微电网控制和优化技术,并网和离网无缝切换,混合微电网和多微网优化运行各个方面。

未来发展方向是会向综合能源网方向发展,会向电力燃气水务热力等汇集的整体资源,实现彼此耦合,统一解决能源有效利用和调峰问题。

看一些典型示范工程,2012年我们国家对示范工程进行了规划,每年都有一些微电网项目的通过执行,这是一些项目。

可以看到2010到2015年是持续增长的过程,这是微电网工程项目的情况。

这是其中一些典型的微电网工程。这是蒙东微电网其中一个例子,蒙东微电网利用动态自适应双向电流保护控制方法实现多类电源即插即用,实现微电网保护和控制,基于自平衡的控制,与电网协调互动减少了功率波动对电网冲击。分布式发电和配电网优化方案实现多态模式和灵活网络结构。

蒙东微电网也带来很多经济作用和经济效益,是网损、供电质量、各个方面的成效。

下面看一下配变低压台区的微电网技术,包括分布式光伏为基础配制一定容量储能设备的微电网,可以实现网源合储灵活互动、协调优化,满足就地高下消纳,符合友好互动。是这么一个情况。

台区微控制方案及控制目标是三层的控制层次,主要通过台区内资质、台区内协同、与主网协调,主要通过台区消纳与主网外送的互动。台区微电网控制系统,这是设计的控制系统,也是三个层次,跟前面对应的,设备层的单元层,中间层是台区层的控制策略,控制设施,再一个配电网是跟调度系统的交互。

它的控制功能设计,是在几个方面,具体的有序用典、负荷控制、电源监控、变压器的监测,各种监测功能,信息流即插即用功能,存储密钥和加解密运算功能。

看一下台区内实现自制消纳控制,提高分布式光伏消纳能力,台区内主要通过配置储能和混合储能系统,基于频率算法最大程度平滑分布式光伏,减少波动性,最大实现台区内规模分布式光伏最大化消纳,实现最近功率自制控制。

在台区间通过功率协调控制进一步提高大规模分布和协调接纳能力,通过对广域对等互联和自制消纳控制,对内适应大规模光伏,对外可以实现更多辅助服务功能,以群方式参与系统优化。台区可以独立运行也可以采取集群调控,台区间集群调控是作为延伸,原有控制架构上叠加了台区调控层。

与主网交互,通过协同优化控制这一层次的,可以作为角色变量参与系统多目标优化,参与系统计算,台区微电网可以等效为PK、节点,达到盲损最小,无线电压偏差最小等优化目标。

可以作为参与系统的削峰填谷工作,也把微电网作为节点在台区负荷高峰区输入功率,达到目标。参与系统调压服务,配电网与主网发生故障,可以通过孤岛划分,各个子区域作为结点来支撑子区域电压。

再看主要是一些面向台区微电网运行模式,主要在推进并网运行范围当中提出的各种运行模式,主要分为两种,电网公司管理模式,综合能源服务模式。

电网公司管理模式,这个模式下电网公司投资是面向控制、保护、储能装置,与分布式投资方协商取得权利,实现对配电区微电网原网合储一体化运营。替代和延缓了费用高昂的配电网系统改造,解决了调度运营的瓶颈,降低了对配电网冲击。

面向台区综合能源服务模式,这种模式也是电网公司投资建设分布式光复之后,基于冷热供应系统,满足对电热冷多能源需求,构建电为中心的系统,优势也是类似的,降低了对配电网冲击,进一步推进互联网+能源服务,建立了客户侧智能化能源互联网,开发储能大数据为核心的新产品提供很好的基础。

这是建议,深入研究并网型微电网,建立面向台区微电网模型,研究分散、自律、控制、协同优化技术,实现大规模分布式能源最大化就近消纳。

第二结合电力体制改革和国网发展需求,研究应用模式、运维模式、新的商业模式。

产业化方面的建议,结合智慧能源系统构建面向台区微电网示范工程建设,研究相关模式可行性,推动相关产业发展。

我的报告到这里,谢谢!

(以上内容根据现场速记整理,未经嘉宾审核)


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