南京國電南自：多能互補型區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)的應用與實踐

2017-10-19 10:06:42 能見　點擊量：評論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國際風能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在18日舉行的分散式風電和微電網(wǎng)技術(shù)分論壇上，南京國電南自自動化有限公司產(chǎn)品管理中心總經(jīng)理馬千里發(fā)表題為《多能互補型區(qū)域清潔能源互

2017年10月16日-19日，2017北京國際風能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在18日舉行的“分散式風電和微電網(wǎng)技術(shù)”分論壇上，南京國電南自自動化有限公司產(chǎn)品管理中心總經(jīng)理馬千里發(fā)表題為《多能互補型區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)的應用與實踐》的演講。

以下為演講實錄：

馬千里：大家好，我叫馬千里，來自于AB的智能電網(wǎng)部門，今天給主要是跟各位專家探討一下清潔能源互聯(lián)網(wǎng)的特征，在這些上的思考和總結(jié)。

為什么要提出這個題目，是因為我們這幾年一直在轉(zhuǎn)型在新能源這塊，當然了我們在新能源，在全球化要做新能源，對于能源護理和微電網(wǎng)，實際這兩年我們也做了一些項目，具體的涉及到明顯微電網(wǎng)特征和區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)特征，有三個微電網(wǎng)，還有十多個能源互聯(lián)網(wǎng)，加上二十個儲能的項目。加上這些數(shù)據(jù)我們總結(jié)了一下如何建立或者說如何建設一個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的概念和運行的方式。這里面的話我們實際上入手是從區(qū)域互聯(lián)入手是從工程設計方面就開始，我們本身具備AB的技術(shù)以及配備系統(tǒng)，獲得一些數(shù)據(jù)加以總結(jié)和提煉。

首先看一下，我們對于清潔能源互聯(lián)網(wǎng)的定義，實際就是這些能源發(fā)電端和用電端在一些區(qū)域的綜合使用。然后這個區(qū)域的能源，它實際上分為兩大類，一種是并網(wǎng)型，一種是離網(wǎng)型的，并網(wǎng)寫的能源系統(tǒng)也具備一定的離網(wǎng)能力，區(qū)域能源的容量從幾百千瓦到上千千瓦不等，具有這樣功能的有新能源接入的電力系統(tǒng)我們稱之為清潔能源局域網(wǎng)。然后它的應用場景對于離網(wǎng)型來說主要是礦山、島嶼，還有農(nóng)村偏遠地區(qū)，這個從全球的經(jīng)驗來看這個也是做的比較多，客戶的需求和AB提出的解決方案和產(chǎn)品也比較多。另外就是并網(wǎng)型的需要考慮投入回報的問題，另外還涉及到多能互補和能源的綜合利用的一個問題。所以說它主要的一個目標主體，一個是對高水平要求的工業(yè)用戶，還有城市的工商業(yè)的園區(qū)，另外就是目前城市比較蓬勃發(fā)展的充電站，充電站有個特點，因為它本身是固定的，可以給電動汽車充電，本身充電功率非常高，我們需要他本身都能配備儲能裝置，每一個小的充電站都是小的系統(tǒng)，充電站都是以后研究微電網(wǎng)很主要的方向。

對于清潔型能源互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)主要有兩大類，一種比較小的叫微網(wǎng)，工業(yè)園區(qū)這種類型的，也就是現(xiàn)在所定義的微電網(wǎng)，另外就是區(qū)域網(wǎng)，這兩個一個從電壓等級上來說，一個是接入的220KV以下，一種是10VK至35KV以下。它會有多個微電網(wǎng)，構(gòu)成一個局域網(wǎng)，無論是微電網(wǎng)還是局域網(wǎng)都具有一定的能力，這塊也是清潔能源局域網(wǎng)最主要的一個特征。

這里面對于能源局域網(wǎng)來說，我們關(guān)注點主要是在分散式系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，由于對于分散式的新能源的接入，另外我的儲能設備，分散式的接入。另外就是可再生能源的利用率，還有就說是在這個局域網(wǎng)里面會有大量的電子設備接入，這塊是我們比較重點關(guān)注的。當然面臨的挑戰(zhàn)也比較多，第一個就是在局域網(wǎng)里面，它首先要保證區(qū)域的電網(wǎng)安全穩(wěn)定和運行，因為涉及到里邊的調(diào)頻調(diào)壓的調(diào)整，還有切換都是我們考慮的問題，另外還涉及到區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的投資問題，因為投資往往是決定用戶到底建還是不建的最主要的問題，也就是矛盾所在，所以合理的投資回報才是用戶最終決定要建區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的最主要的一個核心指標。另外還有它的運營成本，就說我如果建成這個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)以后，我的成本遠遠大于我在電網(wǎng)買電，很多用戶并不愿意在上面做更多的考慮。

然后如何來考量我們這個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，我們是從這幾個方面，一個就是它的可靠性和穩(wěn)定性，必須比傳統(tǒng)電網(wǎng)運行的可靠性和穩(wěn)定性要高，另外就是它可再生能源的滲透率，它的發(fā)電量和發(fā)電比，另外整個從電網(wǎng)取電和新能源的能源效率是否提高的指標，主要考慮用電成本，收益率這方面來考慮。另外還涉及到節(jié)能環(huán)保的問題，所以每個項目必須要考慮碳排放指標，對環(huán)境的破壞，影響程度的指標，都必須要進行考慮。

所以說這里邊的話，就說要考慮清潔能源的互聯(lián)網(wǎng)的話，首先我們要考慮它的規(guī)劃，要從規(guī)劃和咨詢設計開始入手，就是要考慮我這個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，我是采用什么樣的能源組合，建什么樣的能源網(wǎng)站滿足用戶的冷熱電的需求，然后對于我這個區(qū)域內(nèi)我的突發(fā)性的故障和事故，我能夠保障我區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定和可靠的運行，另外我這個電網(wǎng)是不是能夠經(jīng)濟的運行，另外還與我現(xiàn)在要上的這個電交易市場能夠掛鉤進行交互，用戶買電能夠有很好的價格，另外它還具備可擴張性，未來他整個園區(qū)和區(qū)域網(wǎng)絡增加以后它的可擴展性。

第二個主要考慮的問題就是財物風險，因為每一個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)它的最大的風險就是財物分析，上還是不上，作為投資方也好，作為用戶方也好都是要考慮，但是目前我們國家所開展的PPP的試點項目來講，我們研究了一下，實際上的投資規(guī)模都是非常大，上百億級的投資規(guī)模，這塊的投資風險必須要進行評估。發(fā)電方需要穩(wěn)定的收益，作為用戶方需要穩(wěn)定的能源，能夠跟傳統(tǒng)的電網(wǎng)所獲得的能源相比，我能獲得更大的優(yōu)惠。另外的話就要考慮這種多種能源組合它的能量平衡。

最后一點就是我的合同簽訂，多點協(xié)議的簽訂都是需要考量的問題，這里就提出了我們解決方案，采用什么樣的方式來上清潔能源互聯(lián)網(wǎng)，這里就有幾個問題，一個是新能源的組合，第二個時間節(jié)點，什么樣的時間上什么樣的新能源是一個很重要考慮的因素，另外每次上，每個周期上多大的容量也是需要考慮，什么地方，選址，特別是像光伏它的選址也是非常重要的，如何滿足這個投資的便捷條件以及如何降低風險，都是不是拍腦袋決定的，這是需要專業(yè)化的公司來解決。

這里面考慮到AB利用它的優(yōu)化設計軟件，然后把我的需求從風光的氣象預測數(shù)據(jù)，構(gòu)成我的規(guī)劃設計的一些必要條件，然后利用這個軟件可以排定建設的周期，建設詳細的電網(wǎng)運行情況，最后就是進行可行性分析和比較，確定最終的投資方案。

另外我們還要考慮這個儲能容量的配置，因為你建一個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的話，如果你的儲能配套的話投資不合算，你可能會很長的時間周期才能收回它的投資成本，如果配小的話，因為大家知道儲能實際上對于整個的區(qū)域能源網(wǎng)絡起到很大的作用，所以儲能配置過小不起作用，也會造成區(qū)域能源運行的不穩(wěn)定。

然后考慮以后設定一些約束條件和不同的場景，包括按百分比的限制場景，一個最大功率上的場景，以及裝還是不裝儲能的場景，做出一個PD表來，然后選擇一些發(fā)電量的指標，儲能電池放電的指標，購電售電的指標，這是從功率角度來計算，另外從它的成本角度來計算，它的度電成本，它的費用這些角度來計算，實際上制作一系列的目標比較表。

然后利用這個比較表我們實際上構(gòu)成一個，通過一個周期迭代，算得上一個方法，找出它的投資回報率，最后的投資回報率和它的回收周期的一個平衡點，這樣的話才能夠確定用戶的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)上最佳的新能源上的效率配比和它的用戶組合的增加配比。

目標的話建這個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，規(guī)劃設計和目標就是經(jīng)濟和技術(shù)折中中的方案，AB目標現(xiàn)有的都是采用一個多次迭代的方式，最后得出一個結(jié)果，但是很多時候我們根據(jù)用戶匹配的要求，還有根據(jù)當?shù)氐呐浔惹闆r，儲能大小來算的話，最后的結(jié)果是發(fā)散的，發(fā)散就表明用戶的方案是不合理的，所以這塊的話我們需要多次跟用戶進行溝通。

然后面臨的挑戰(zhàn)，一個是有大量的便利電和原電的接入，電網(wǎng)的不確定性，我的系統(tǒng)建模再精細也不能實時模擬配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，所以這塊的仿真不確定性，必然會帶來你規(guī)劃設計最終的一些偏差。另外這個就是風電，太陽能發(fā)電，另外還有不同的時間尺度，還有不同的運行方式，這些實際都被你的建模會帶來一些影響，所以我們基本上使用的工具就使用專業(yè)的工具進行數(shù)字化的規(guī)劃，來搭建一個模型，我們最終計算出來的結(jié)果是動態(tài)變化的結(jié)果，而不是一個靜態(tài)的離線網(wǎng)的結(jié)果。

這里面對于我們的技術(shù)難點就在于配網(wǎng)的模型，我考慮這個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)當中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，信息網(wǎng)絡還是環(huán)狀網(wǎng)絡，還是輻射狀的網(wǎng)絡，采用哪種運行方式，開環(huán)運行還是閉環(huán)運行，采取什么樣的保護方案，這塊我們怎么得到了投資最小，成本最小，同時滿足可靠性要求的配比網(wǎng)站結(jié)構(gòu)是我們需要仔細考慮的問題。

這里面是德國一個城市的案例數(shù)據(jù)，大家可以看到縱的水平，它的占比程度越高，它的配比越短，你在考慮能源互聯(lián)網(wǎng)當中，你要上傳統(tǒng)配電網(wǎng)還是速度的配電網(wǎng)，是需要考慮的問題。

對于這個微電網(wǎng)來說的話，基本上我們不考慮集成控制，所以AB角度來說，今后的發(fā)展趨勢肯定是分散式風電。這是針對于分布式控制的微電網(wǎng)，AB提出了一個解決方案，叫做（英）解決方案。然后針對局域網(wǎng)來說，實際上我們提出的是利用現(xiàn)有的AB本身區(qū)域調(diào)度軟件和區(qū)域運行的軟件，ADMS，分布式能源管理軟件和DMS，就是配網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，有兩大塊構(gòu)成。這塊作為我區(qū)域能源管理的主體系統(tǒng)。

然后這里面我前面介紹過了，這個我的模型，我的建模，包括我的規(guī)劃設計和我的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的定義，大家可以看到，我進內(nèi)網(wǎng)如果前期不做仔細的規(guī)劃、設計和分析的話，我后期實際上是一個災難，所以從AB角度來說，任何一個新建的清潔能源互聯(lián)網(wǎng)，必須把規(guī)劃設計和配電管理和系統(tǒng)管理結(jié)合在一起，就是我在規(guī)劃設計階段必須跟用戶進行一個非常深入的接入。

另外儲能，儲能這邊稍微提一下，我蘋果的指標是八大指標，就是穩(wěn)定、補償、旋轉(zhuǎn)備用、孤島模式、平滑能力、無縫切換、削峰、形勢均衡。

然后對于配電網(wǎng)來說實際三層，利用（英）的方式，從設備層提出是采用智能設備，從一次設備開始智能化，另外整個的分布式，采用分層分布式的配置管理，在系統(tǒng)層這一塊就是采用ADMS整個的構(gòu)架。

這是案例，這個是西澳的實際案例，這是基于儲能AB提供的整體解決方案，它是個電網(wǎng)容量不大，所以我們采用的是（英）控制系統(tǒng)，就是十千伏的控制系統(tǒng)。

然后這是現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)大家可以看到，在太陽出來的階段，這是綠色光照曲線階段，實際太陽能發(fā)電量占了整個系統(tǒng)用電量的90%，然后的話大家基本上可以看到，在這個階段是處于旋轉(zhuǎn)備用的階段作用，另外在符合變化的時候，它的系統(tǒng)體現(xiàn)了平滑的能力。

這個比較有意思，這是在太陽能發(fā)電的時候，天上飄來四塊云，大家可以看一下變化情況，中間黑線是變化曲線，其中在十二點時間節(jié)點，還有一個負荷馬達啟動，這種情況下實際上有儲能和光伏配合，基本上可以保證系統(tǒng)負荷的平穩(wěn)運行。

最后總結(jié)實際上就是兩點，第一個就是建設區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)，第一必須要規(guī)劃設計和方案實施，第二點就是說今后的電力發(fā)展方向是今后電力發(fā)展轉(zhuǎn)型方向，我也希望大家更多的同行和專家們在這方面進行關(guān)注，謝謝大家！

（發(fā)言為現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）