廣東電網公司探索主動配電網技術提升新能源接納及管理能力

2015-06-30 10:36:54 　點擊量：評論 (0)

主動配電網整體架構示意圖制圖：陳芳近期，廣東電網公司牽頭承擔的國家863計劃課題主動配電網的間歇式能源消納及優化技術研究與應用通過技術驗收。驗收專家認為，課題完成了任務書規定的各項研究工作和技術指標

主動配電網整體架構示意圖制圖：陳芳

近期，廣東電網公司牽頭承擔的國家863計劃課題“主動配電網的間歇式能源消納及優化技術研究與應用”通過技術驗收。驗收專家認為，課題完成了任務書規定的各項研究工作和技術指標，達到了主要指標考核要求，以佛山三水廣成鋁業和金世界鋁業的5.5兆瓦金太陽工程為依托，建成國內首個主動配電網示范工程，儲能接入容量達1.1兆瓦時，實現了光伏消納率100%。該項目在配電網的遠景規劃、提高配電網對新能源發電的接納能力以及接入后的管理能力等方面進行了研究與實踐，探索讓分布式能源從電網“負擔”變成節能減排的幫手。

背景

分布式能源帶來的三元格局

隨著新能源的推廣，分布式發電的大規模并網成為電網企業的挑戰。“大規模，即高滲透率分布式能源的接入會影響電力系統的全局運行。就像往一杯水中加一點糖，水的味道不會明顯改變，但隨著糖的增多，變化就會越來越明顯。”該項目主要負責人、廣東電網公司電力科學研究院智能電網所余南華介紹，傳統的配電網是“電網-負荷”的雙元結構，隨著分布式能源接入配網的滲透率提高，配電網就會形成“分布式能源-電網-負荷”的三元新格局。

在傳統的雙元結構中，可以通過電網整體調度來適應負荷的變化，或是通過負荷控制、需求側管理等方式來實現電力平衡，運行和管理方式相對簡單。而接入了分布式能源，就會打破原有的平衡，傳統的調度、監控、運行模式就會顯得被動。

據了解，分布式能源是用戶側也是電源側，它會改變原來的單向電力潮流，形成電網到負荷、分布式能源到負荷、分布式能源到電網等多種潮流的混合。自己不發電時它就是個負荷，如果發電就會直接影響電壓水平。

分布式能源的間歇性特性給新三元結構的穩定與平衡增加了不確定性。“比如3月份德國的日全食，由于德國分布式發電比重最高已達50%，德國的電力公司一年多前就開始準備應對了。”據介紹，主動配電網的提出就是要協調三元結構的平衡，提前應對負荷和分布式能源本身存在的不確定性帶來的被動局面。

探索

建立多級分層消納的新技術模式

“這是一個前沿性的項目，存在很多未知，我們在項目申請批復后的第二年才真正找準了方向。”項目研究人員坦承。經過一年的摸索，項目組找到了主動配網的核心理念，即主動規劃、主動控制、主動管理、主動服務。

“我們要將分布式電源作為重要的一元來考慮，比如為了在三元之間進行功率平衡，對不確定性進行管控，我們在規劃設計階段就要充分考慮二次系統的部署配置，進行一次電網架構和二次自動化系統的協同規劃；比如我們必須通過預測，對能量流的不確定性進行提前評估，還要解決不確定性引起的電能質量問題等等。”余南華說。

項目針對間歇式能源發電接入配電網，提出了建立多級分層消納的新技術模式，以提升配電網對分布式發電的有序管理能力，并從全網潮流最優運行的角度提升能源的使用效率。分層，指上下兩層，上層是總的監控管理中心，下層是指多種控制設備；多級，指點消納、線消納和面消納3個不同的層級。

“點消納就是以分布式能源為核心的一定范圍內自產自銷，微電網就是一種理想的方式；線消納就是分布式能源多發的電量以反向潮流的形式上來后，可以在配電網關聯的線路上進行靈活的轉移利用，不直接倒送至變電站造成線損浪費，而是進行‘線上轉移消納’；面消納是在線消納無法完成消納任務情況下，匯集到變電站，由變電站層面進行統一能量優化管理。”據項目研究人員介紹，現有技術已經可以做到點和線層面的消納，面消納需要結合輸變電技術和網架結構的進一步升級。就我國目前分布式能源規模而言，點消納就基本能解決問題，線消納技術可以滿足未來分布式發電較長一段時期的消納需求。

方向

提前規劃兼顧可靠性和經濟性

根據國務院印發的《能源發展“十二五”規劃》，到2015年，我國將建成1000個天然氣分布式能源項目、10個天然氣分布能源示范區，分布式太陽能發電達到1000萬千瓦，建成100個以分布式可再生能源應用為主的新能源示范城市。“未來國內的分布式能源市場前景可期，電力企業必須提前做好準備，”余南華說，“無論從社會效益還是用戶和企業利益來看，主動配電網都是不錯的選擇。”

對于用戶而言，接入主動配電網意味著更高的供電可靠性和供電質量。對于消費者來說，可以主動參與需求響應和電網運行，提高用電自主性，節約電費支出。主動配電網帶來的高效運行、多電源協同、移峰填谷、電力定制服務等對于電網的穩定可靠運行和電網企業的發展都有積極影響。

在推廣方面，可以通過增加必要設備的方式將傳統配電網改造成主動配電網，但目前來講，配電企業還缺乏維護的經驗，也沒有承擔風險的驅動力，現有的通訊基礎設施也不足以承擔主動控制和主動管理的功能。

“就目前分布式發電發展規模來看，這還是一項未來技術。”余南華說。目前，配電網還未形成“源-網-荷”的三元結構，當下課題形成的系列技術對電網企業起到的作用相對有限，但是必須建立這樣的意識和技術概念，進行前期探索和研究。比如未來的電網規劃肯定要考慮間歇式能源發電的不確定性、概率性，提前考慮未來發展的規模和分布式發電容量分布，要兼顧可靠性和經濟性，充分利用資源。另一個方面，分布式光伏、電動汽車充電設施的發展成為當下可見的預期，這必將促進主動配電網技術需求的早日到來，也意味著主動配電網將成為并不遙遠的現實。（王媛媛）

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一年節省電費82萬元

“停電和錯峰用電的時候可以維持辦公和照明用電，屋頂鋪設光伏板還可以給我們的廠房遮陽降溫。”提及主動配電網的間歇式能源消納及優化項目，廣東佛山市廣成鋁業有限公司設備部譚經理贊不絕口。

據悉，該項目利用儲能系統實現全額電量本地消納或者錯峰選擇用電，所發電量由廣成鋁業公司按實際最大需求額度購買。廣成鋁業公司安裝的電站運行年限約為25年，據推算運行期間可節約標準煤5.15萬噸，減少二氧化碳排放量12.3萬噸，二氧化硫、氮氧化物排放量3.6萬噸。

“在用電負荷低谷期間，利用儲能系統將光伏發出的電能儲存起來，在用電負荷高峰期時，再將儲存的電能釋放出來供廠房用電。”據了解，廣成鋁業公司購買光伏綠電與電網電價的價差約為0.15元/千瓦時，按電站設計發電量計算，該企業每年可節約電費約82萬元，25年累計節約電費可達2000余萬元。

此外，光伏板占用房屋頂面積約3.75萬平方米，為覆蓋的大部分生產廠區帶來了降溫效果。工人們也是該項目的直接受益者。

目前，我國有超過45%的企業存在用電缺口，用電難問題較為突出。該項目為企業生產注入清潔能源，有助于緩解三水區工業用電的壓力。（程志秋劉琳）