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南京国电南自:多能互补型区域清洁能源互联网的应用与实践

北极星风力发电网  来源:能见    2017/10/19 9:12:09  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2017年10月16日-19日,2017北京国际风能大会(CWP2017)在北京隆重召开。在18日举行的“分散式风电和微电网技术”分论坛上,南京国电南自自动化有限公司产品管理中心总经理马千里发表题为《多能互补型区域清洁能源互联网的应用与实践》的演讲。

以下为演讲实录:

马千里:大家好,我叫马千里,来自于AB的智能电网部门,今天给主要是跟各位专家探讨一下清洁能源互联网的特征,在这些上的思考和总结。

为什么要提出这个题目,是因为我们这几年一直在转型在新能源这块,当然了我们在新能源,在全球化要做新能源,对于能源护理和微电网,实际这两年我们也做了一些项目,具体的涉及到明显微电网特征和区域互联网特征,有三个微电网,还有十多个能源互联网,加上二十个储能的项目。加上这些数据我们总结了一下如何建立或者说如何建设一个区域能源互联网的概念和运行的方式。这里面的话我们实际上入手是从区域互联入手是从工程设计方面就开始,我们本身具备AB的技术以及配备系统,获得一些数据加以总结和提炼。

首先看一下,我们对于清洁能源互联网的定义,实际就是这些能源发电端和用电端在一些区域的综合使用。然后这个区域的能源,它实际上分为两大类,一种是并网型,一种是离网型的,并网写的能源系统也具备一定的离网能力,区域能源的容量从几百千瓦到上千千瓦不等,具有这样功能的有新能源接入的电力系统我们称之为清洁能源局域网。然后它的应用场景对于离网型来说主要是矿山、岛屿,还有农村偏远地区,这个从全球的经验来看这个也是做的比较多,客户的需求和AB提出的解决方案和产品也比较多。另外就是并网型的需要考虑投入回报的问题,另外还涉及到多能互补和能源的综合利用的一个问题。所以说它主要的一个目标主体,一个是对高水平要求的工业用户,还有城市的工商业的园区,另外就是目前城市比较蓬勃发展的充电站,充电站有个特点,因为它本身是固定的,可以给电动汽车充电,本身充电功率非常高,我们需要他本身都能配备储能装置,每一个小的充电站都是小的系统,充电站都是以后研究微电网很主要的方向。

对于清洁型能源互联网和局域网主要有两大类,一种比较小的叫微网,工业园区这种类型的,也就是现在所定义的微电网,另外就是区域网,这两个一个从电压等级上来说,一个是接入的220KV以下,一种是10VK至35KV以下。它会有多个微电网,构成一个局域网,无论是微电网还是局域网都具有一定的能力,这块也是清洁能源局域网最主要的一个特征。

这里面对于能源局域网来说,我们关注点主要是在分散式系统和结构,由于对于分散式的新能源的接入,另外我的储能设备,分散式的接入。另外就是可再生能源的利用率,还有就说是在这个局域网里面会有大量的电子设备接入,这块是我们比较重点关注的。当然面临的挑战也比较多,第一个就是在局域网里面,它首先要保证区域的电网安全稳定和运行,因为涉及到里边的调频调压的调整,还有切换都是我们考虑的问题,另外还涉及到区域能源互联网的投资问题,因为投资往往是决定用户到底建还是不建的最主要的问题,也就是矛盾所在,所以合理的投资回报才是用户最终决定要建区域能源互联网的最主要的一个核心指标。另外还有它的运营成本,就说我如果建成这个区域能源互联网以后,我的成本远远大于我在电网买电,很多用户并不愿意在上面做更多的考虑。

然后如何来考量我们这个区域能源互联网,我们是从这几个方面,一个就是它的可靠性和稳定性,必须比传统电网运行的可靠性和稳定性要高,另外就是它可再生能源的渗透率,它的发电量和发电比,另外整个从电网取电和新能源的能源效率是否提高的指标,主要考虑用电成本,收益率这方面来考虑。另外还涉及到节能环保的问题,所以每个项目必须要考虑碳排放指标,对环境的破坏,影响程度的指标,都必须要进行考虑。

所以说这里边的话,就说要考虑清洁能源的互联网的话,首先我们要考虑它的规划,要从规划和咨询设计开始入手,就是要考虑我这个区域能源互联网,我是采用什么样的能源组合,建什么样的能源网站满足用户的冷热电的需求,然后对于我这个区域内我的突发性的故障和事故,我能够保障我区域电网的稳定和可靠的运行,另外我这个电网是不是能够经济的运行,另外还与我现在要上的这个电交易市场能够挂钩进行交互,用户买电能够有很好的价格,另外它还具备可扩张性,未来他整个园区和区域网络增加以后它的可扩展性。

第二个主要考虑的问题就是财物风险,因为每一个区域能源互联网它的最大的风险就是财物分析,上还是不上,作为投资方也好,作为用户方也好都是要考虑,但是目前我们国家所开展的PPP的试点项目来讲,我们研究了一下,实际上的投资规模都是非常大,上百亿级的投资规模,这块的投资风险必须要进行评估。发电方需要稳定的收益,作为用户方需要稳定的能源,能够跟传统的电网所获得的能源相比,我能获得更大的优惠。另外的话就要考虑这种多种能源组合它的能量平衡。

最后一点就是我的合同签订,多点协议的签订都是需要考量的问题,这里就提出了我们解决方案,采用什么样的方式来上清洁能源互联网,这里就有几个问题,一个是新能源的组合,第二个时间节点,什么样的时间上什么样的新能源是一个很重要考虑的因素,另外每次上,每个周期上多大的容量也是需要考虑,什么地方,选址,特别是像光伏它的选址也是非常重要的,如何满足这个投资的便捷条件以及如何降低风险,都是不是拍脑袋决定的,这是需要专业化的公司来解决。

这里面考虑到AB利用它的优化设计软件,然后把我的需求从风光的气象预测数据,构成我的规划设计的一些必要条件,然后利用这个软件可以排定建设的周期,建设详细的电网运行情况,最后就是进行可行性分析和比较,确定最终的投资方案。

另外我们还要考虑这个储能容量的配置,因为你建一个区域能源互联网的话,如果你的储能配套的话投资不合算,你可能会很长的时间周期才能收回它的投资成本,如果配小的话,因为大家知道储能实际上对于整个的区域能源网络起到很大的作用,所以储能配置过小不起作用,也会造成区域能源运行的不稳定。

然后考虑以后设定一些约束条件和不同的场景,包括按百分比的限制场景,一个最大功率上的场景,以及装还是不装储能的场景,做出一个PD表来,然后选择一些发电量的指标,储能电池放电的指标,购电售电的指标,这是从功率角度来计算,另外从它的成本角度来计算,它的度电成本,它的费用这些角度来计算,实际上制作一系列的目标比较表。

然后利用这个比较表我们实际上构成一个,通过一个周期迭代,算得上一个方法,找出它的投资回报率,最后的投资回报率和它的回收周期的一个平衡点,这样的话才能够确定用户的区域能源互联网上最佳的新能源上的效率配比和它的用户组合的增加配比。

目标的话建这个区域能源互联网,规划设计和目标就是经济和技术折中中的方案,AB目标现有的都是采用一个多次迭代的方式,最后得出一个结果,但是很多时候我们根据用户匹配的要求,还有根据当地的配比情况,储能大小来算的话,最后的结果是发散的,发散就表明用户的方案是不合理的,所以这块的话我们需要多次跟用户进行沟通。

然后面临的挑战,一个是有大量的便利电和原电的接入,电网的不确定性,我的系统建模再精细也不能实时模拟配电网的结构,所以这块的仿真不确定性,必然会带来你规划设计最终的一些偏差。另外这个就是风电,太阳能发电,另外还有不同的时间尺度,还有不同的运行方式,这些实际都被你的建模会带来一些影响,所以我们基本上使用的工具就使用专业的工具进行数字化的规划,来搭建一个模型,我们最终计算出来的结果是动态变化的结果,而不是一个静态的离线网的结果。

这里面对于我们的技术难点就在于配网的模型,我考虑这个区域能源互联网当中的网架结构,信息网络还是环状网络,还是辐射状的网络,采用哪种运行方式,开环运行还是闭环运行,采取什么样的保护方案,这块我们怎么得到了投资最小,成本最小,同时满足可靠性要求的配比网站结构是我们需要仔细考虑的问题。

这里面是德国一个城市的案例数据,大家可以看到纵的水平,它的占比程度越高,它的配比越短,你在考虑能源互联网当中,你要上传统配电网还是速度的配电网,是需要考虑的问题。

对于这个微电网来说的话,基本上我们不考虑集成控制,所以AB角度来说,今后的发展趋势肯定是分散式风电。这是针对于分布式控制的微电网,AB提出了一个解决方案,叫做(英)解决方案。然后针对局域网来说,实际上我们提出的是利用现有的AB本身区域调度软件和区域运行的软件,ADMS,分布式能源管理软件和DMS,就是配网的能源管理系统,有两大块构成。这块作为我区域能源管理的主体系统。

然后这里面我前面介绍过了,这个我的模型,我的建模,包括我的规划设计和我的区域能源互联网的定义,大家可以看到,我进内网如果前期不做仔细的规划、设计和分析的话,我后期实际上是一个灾难,所以从AB角度来说,任何一个新建的清洁能源互联网,必须把规划设计和配电管理和系统管理结合在一起,就是我在规划设计阶段必须跟用户进行一个非常深入的接入。

另外储能,储能这边稍微提一下,我苹果的指标是八大指标,就是稳定、补偿、旋转备用、孤岛模式、平滑能力、无缝切换、削峰、形势均衡。

然后对于配电网来说实际三层,利用(英)的方式,从设备层提出是采用智能设备,从一次设备开始智能化,另外整个的分布式,采用分层分布式的配置管理,在系统层这一块就是采用ADMS整个的构架。

这是案例,这个是西澳的实际案例,这是基于储能AB提供的整体解决方案,它是个电网容量不大,所以我们采用的是(英)控制系统,就是十千伏的控制系统。

然后这是现场实测的数据大家可以看到,在太阳出来的阶段,这是绿色光照曲线阶段,实际太阳能发电量占了整个系统用电量的90%,然后的话大家基本上可以看到,在这个阶段是处于旋转备用的阶段作用,另外在符合变化的时候,它的系统体现了平滑的能力。

这个比较有意思,这是在太阳能发电的时候,天上飘来四块云,大家可以看一下变化情况,中间黑线是变化曲线,其中在十二点时间节点,还有一个负荷马达启动,这种情况下实际上有储能和光伏配合,基本上可以保证系统负荷的平稳运行。

最后总结实际上就是两点,第一个就是建设区域清洁能源互联网,第一必须要规划设计和方案实施,第二点就是说今后的电力发展方向是今后电力发展转型方向,我也希望大家更多的同行和专家们在这方面进行关注,谢谢大家!

(发言为现场速记整理,未经本人审核)

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