廣東電網(wǎng)公司探索主動配電網(wǎng)技術(shù)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(wǎng)整體架構(gòu)示意圖制圖：陳芳近期，廣東電網(wǎng)公司牽頭承擔的國家863計劃課題主動配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用通過技術(shù)驗收。驗收專家認為，課題完成了任務(wù)書規(guī)定的各項研究工作和技術(shù)指標

主動配電網(wǎng)整體架構(gòu)示意圖制圖：陳芳

近期，廣東電網(wǎng)公司牽頭承擔的國家863計劃課題“主動配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用”通過技術(shù)驗收。驗收專家認為，課題完成了任務(wù)書規(guī)定的各項研究工作和技術(shù)指標，達到了主要指標考核要求，以佛山三水廣成鋁業(yè)和金世界鋁業(yè)的5.5兆瓦金太陽工程為依托，建成國內(nèi)首個主動配電網(wǎng)示范工程，儲能接入容量達1.1兆瓦時，實現(xiàn)了光伏消納率100%。該項目在配電網(wǎng)的遠景規(guī)劃、提高配電網(wǎng)對新能源發(fā)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(wǎng)“負擔”變成節(jié)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(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)成為電網(wǎng)企業(yè)的挑戰(zhàn)。“大規(guī)模，即高滲透率分布式能源的接入會影響電力系統(tǒng)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(wǎng)公司電力科學研究院智能電網(wǎng)所余南華介紹，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是“電網(wǎng)-負荷”的雙元結(jié)構(gòu)，隨著分布式能源接入配網(wǎng)的滲透率提高，配電網(wǎng)就會形成“分布式能源-電網(wǎng)-負荷”的三元新格局。

在傳統(tǒng)的雙元結(jié)構(gòu)中，可以通過電網(wǎng)整體調(diào)度來適應(yīng)負荷的變化，或是通過負荷控制、需求側(cè)管理等方式來實現(xiàn)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(tǒng)的調(diào)度、監(jiān)控、運行模式就會顯得被動。

據(jù)了解，分布式能源是用戶側(cè)也是電源側(cè)，它會改變原來的單向電力潮流，形成電網(wǎng)到負荷、分布式能源到負荷、分布式能源到電網(wǎng)等多種潮流的混合。自己不發(fā)電時它就是個負荷，如果發(fā)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(fā)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(yīng)對了。”據(jù)介紹，主動配電網(wǎng)的提出就是要協(xié)調(diào)三元結(jié)構(gòu)的平衡，提前應(yīng)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(shù)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(fù)后的第二年才真正找準了方向。”項目研究人員坦承。經(jīng)過一年的摸索，項目組找到了主動配網(wǎng)的核心理念，即主動規(guī)劃、主動控制、主動管理、主動服務(wù)。

“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(guī)劃設(shè)計階段就要充分考慮二次系統(tǒng)的部署配置，進行一次電網(wǎng)架構(gòu)和二次自動化系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃；比如我們必須通過預(yù)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(zhì)量問題等等。”余南華說。

項目針對間歇式能源發(fā)電接入配電網(wǎng)，提出了建立多級分層消納的新技術(shù)模式，以提升配電網(wǎng)對分布式發(fā)電的有序管理能力，并從全網(wǎng)潮流最優(yōu)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(jiān)控管理中心，下層是指多種控制設(shè)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(nèi)自產(chǎn)自銷，微電網(wǎng)就是一種理想的方式；線消納就是分布式能源多發(fā)的電量以反向潮流的形式上來后，可以在配電網(wǎng)關(guān)聯(lián)的線路上進行靈活的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移消納’；面消納是在線消納無法完成消納任務(wù)情況下，匯集到變電站，由變電站層面進行統(tǒng)一能量優(yōu)化管理。”據(jù)項目研究人員介紹，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以做到點和線層面的消納，面消納需要結(jié)合輸變電技術(shù)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的進一步升級。就我國目前分布式能源規(guī)模而言，點消納就基本能解決問題，線消納技術(shù)可以滿足未來分布式發(fā)電較長一段時期的消納需求。

方向

提前規(guī)劃兼顧可靠性和經(jīng)濟性

根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《能源發(fā)展“十二五”規(guī)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(qū)，分布式太陽能發(fā)電達到1000萬千瓦，建成100個以分布式可再生能源應(yīng)用為主的新能源示范城市。“未來國內(nèi)的分布式能源市場前景可期，電力企業(yè)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(yè)利益來看，主動配電網(wǎng)都是不錯的選擇。”

對于用戶而言，接入主動配電網(wǎng)意味著更高的供電可靠性和供電質(zhì)量。對于消費者來說，可以主動參與需求響應(yīng)和電網(wǎng)運行，提高用電自主性，節(jié)約電費支出。主動配電網(wǎng)帶來的高效運行、多電源協(xié)同、移峰填谷、電力定制服務(wù)等對于電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行和電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展都有積極影響。

在推廣方面，可以通過增加必要設(shè)備的方式將傳統(tǒng)配電網(wǎng)改造成主動配電網(wǎng)，但目前來講，配電企業(yè)還缺乏維護的經(jīng)驗，也沒有承擔風險的驅(qū)動力，現(xiàn)有的通訊基礎(chǔ)設(shè)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(fā)電發(fā)展規(guī)模來看，這還是一項未來技術(shù)。”余南華說。目前，配電網(wǎng)還未形成“源-網(wǎng)-荷”的三元結(jié)構(gòu)，當下課題形成的系列技術(shù)對電網(wǎng)企業(yè)起到的作用相對有限，但是必須建立這樣的意識和技術(shù)概念，進行前期探索和研究。比如未來的電網(wǎng)規(guī)劃肯定要考慮間歇式能源發(fā)電的不確定性、概率性，提前考慮未來發(fā)展的規(guī)模和分布式發(fā)電容量分布，要兼顧可靠性和經(jīng)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(shè)施的發(fā)展成為當下可見的預(yù)期，這必將促進主動配電網(wǎng)技術(shù)需求的早日到來，也意味著主動配電網(wǎng)將成為并不遙遠的現(xiàn)實。（王媛媛）

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一年節(jié)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(shè)光伏板還可以給我們的廠房遮陽降溫。”提及主動配電網(wǎng)的間歇式能源消納及優(yōu)化項目，廣東佛山市廣成鋁業(yè)有限公司設(shè)備部譚經(jīng)理贊不絕口。

據(jù)悉，該項目利用儲能系統(tǒng)實現(xiàn)全額電量本地消納或者錯峰選擇用電，所發(fā)電量由廣成鋁業(yè)公司按實際最大需求額度購買。廣成鋁業(yè)公司安裝的電站運行年限約為25年，據(jù)推算運行期間可節(jié)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(tǒng)將光伏發(fā)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(jù)了解，廣成鋁業(yè)公司購買光伏綠電與電網(wǎng)電價的價差約為0.15元/千瓦時，按電站設(shè)計發(fā)電量計算，該企業(yè)每年可節(jié)約電費約82萬元，25年累計節(jié)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(chǎn)廠區(qū)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(yè)存在用電缺口，用電難問題較為突出。該項目為企業(yè)生產(chǎn)注入清潔能源，有助于緩解三水區(qū)工業(yè)用電的壓力。（程志秋劉琳）