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微电网并网运行及接入控制关键技术
一、技术名称:微电网并网运行及接入控制关键技术
二、技术类别:零碳技术
三、所属领域及适用范围:电力行业微电网领域
四、该技术应用现状及产业化情况
分布式发电/微电网并网运行及接入控制关键技术,包含分布式电源的并网接入和微电网的运行控制技术两方面内容。近年来,随着能源安全和环境污染问题日益突出,为了实现可持续发展,我国政府加大了可再生能源发电及清洁能源利用技术的推广和应用力度。分布式发电是可再生能源利用的重要形式,也是传统大电网的必要补充。作为智能电网的关键技术之一,微电网并网接入控制及运行控制技术具有较大发展潜力。
五、技术内容
1.技术原理
该技术是以可再生能源利用为基础的微网技术。针对分布式电源(微电网)并网点处并网设备冗余、安全维护性差的缺点,通过先进的集成技术,实现保护、通信、电能质量监测、远动、计量等功能一体化。通过区域性系统管理平台(微网领域使用微网运行控制器)实现区域内各类电源的协调运行,不仅增加了可再生能源供给的稳定性,同时也提高了可再生能源的使用效率,为可再生能源高效利用提供了保障,可减少化石能源的消耗,实现碳减排。
2.关键技术
(1)分布式电源(微电网)保护、测控、通讯、远动、电能质量监测、抄表等多种管控功能的集成化应用技术。
(2)分布式电源的管控与即插即用技术
分布式电源的管控与即插即用技术是实现主站对分布式电源的优化调度、管理,以及分布式电源友好并网的基础。该技术构建了基于IEC61850标准的分布式电源并网标准模型,对主站采用标准信息交互接口,分布式电源建成后通过模型一致性测试,即可接入主站接受调度。
(3)基于全景监测技术的多时间尺度分布式电源/微电网协调调度策略
基于各种清洁能源的特点,从环境和经济效益出发,以储能系统作为动态调节单元,采用多能源互补方法实现能量供需平衡。
并网运行情况下,微电网调度控制器按照既定的目标函数(分布式电源最大化利用/峰谷电价策略/储能最优化利用等),实现特定的运行结果。离网运行情况下,微电网调度控制器将以微电网的电压频率稳定为基础,以微电网的长期运行为目标函数,最大时间、最大程度的支撑负荷。
3.工艺流程
分布式能源接入系统相关架构图和微电网系统图见图1,图2。
六、主要技术指标
1. 微电网运行控制器
清洁能源利用效率>85%;运行控制周期<2ms;并网点交换功率控制精度<5%。
2. 微电网继电保护
利用基于IEC61850的快速故障隔离技术,保护动作时间小于25ms,保护正确动作率100%。
七、技术鉴定情况
农网分布式发电/储能及微电网接入控制技术研究与应用、智能配电网优化调度关键设备研制及应用项目,2013年通过了中国电机工程学会鉴定。分布式可再生能源/微电网运行控制及接入控制系统相关产品,先后委托电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心、国家电网公司自动化设备电磁兼容实验室、国网电力科学研究院实验验证中心进行了型式试验、电磁兼容试验、61850一致性测试试验等测试与检测。已获得国家实用新型专利3项,软件著作权2项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:承德围场御道口、扬州经济技术开发区等。
典型案例1
案例名称:承德围场御道口分布式发电项目
建设规模:一套容量为110kW的村庄模式微电网,含风力发电60kW,光伏发电50kW,储能80kW(128kWh);户用分光储微网4套(共4kW光伏4kW风电)。建设条件:拥有良好的太阳能和风能资源,主要建设内容:新建分布式可再生能源/储能及微电网接入控制系统、分布式可再生能源/储能及微电网监控系统、微电网运行控制关键设备。主要设备为微网并网接口装置、微网区域保护控制装置、微电网运行控制器等。项目投资额20万元,建设期6个月。年减排量8.5tCO2。年经济效益3.2万元,投资回收期约6年。减排成本为200~300元/tCO2。
典型案例2
案例名称:扬州经济技术开发区智能电网综合示范工程—光伏发电并网子项目
建设规模:装机总容量为1108kW,同时配置总容量为250kW×2h的储能系统,选用卷绕式铅酸电池。主要建设内容:建设一种新型智能自愈式馈线自动化处理模块,实现了配电自动化系统故障处理与分布式电源接入的协调配合。通过微电网运行控制系统与配电自动化系统联合调度,以历史负荷曲线、准实时负荷预测曲线、实时光伏预测系统为手段,对微电网内负荷进行监控和管理,在满足电网稳定和电能质量的条件下,动态分配微网内负荷。主要设备为分布式电源智能管控设备、分布式电源并网一体化装置(10KV)、低压分布式电源并网一体化设备(380V)等。技改投资额21万元,建设期6个月。年减排量9tCO2,年经济效益3.4万元,投资回收期约6年。碳减排成本为200~300元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
根据《国务院关于印发能源发展“十二五”规划的通知》,到2015年,分布式太阳能发电达到1000万kW,建成1000个左右天然气分布式能源项目,小水电装机容量1000万kW,保守估计太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电、小水电等类型能源2015年的装机容量可达2500万kW。预计未来五年,该技术在可再生能源分布式发电应用领域可推广比例为40%,形成的年二氧化碳减排能力为 30万tCO2。
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