分布式能源與微電網(wǎng)、電站的區(qū)別與聯(lián)系
分布式能源與微電網(wǎng)、電站的區(qū)別與聯(lián)系
分布式能源(DER):一般定義為包括分布式發(fā)電(DG)、儲(chǔ)能裝置(ES)和與公共電網(wǎng)相連的系統(tǒng)。其中DG是指滿足終端用戶的特殊需求,接在用戶側(cè)的小型發(fā)電系統(tǒng),主要有內(nèi)燃機(jī),微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、太陽能、風(fēng)能等發(fā)電系統(tǒng)。
微電網(wǎng)把分布式發(fā)電、儲(chǔ)能裝置、負(fù)荷通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制,形成單一可控單元,直接接在用戶側(cè),優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。
分布式能源有很多優(yōu)點(diǎn),比如可實(shí)現(xiàn)能源綜合梯級(jí)利用,彌補(bǔ)大電網(wǎng)穩(wěn)定性方面不足,環(huán)境友好等,但是它的最本質(zhì)缺點(diǎn)在于不可控和隨機(jī)波動(dòng)性,從而造成高滲透率下對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的負(fù)面影響。
微電網(wǎng)的控制模式和策略是里面的關(guān)鍵部分,無論是系統(tǒng)級(jí)的主從、對(duì)等和綜合性控制模式,還是逆變器級(jí)的P/Q、U/f、下垂控制,乃至和儲(chǔ)能相結(jié)合的控制方式,都是微電網(wǎng)的核心部分。而這些,在分布式能源系統(tǒng)里面是不會(huì)涉及的。
所以,分布式能源和微電網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別就在于前者不可控,后者可控。
具體而言:
1、電站:傳統(tǒng)電網(wǎng)分為發(fā)輸變配用,或者說(電)源-(電)網(wǎng)-(負(fù))荷。電能是單相流動(dòng)的,大型的電站發(fā)電,長距離電網(wǎng)送電,到用戶這里用電。
2、分布式能源:電網(wǎng)里中一種利用可再生能源的方法,因?yàn)轱L(fēng)能、太陽能的分布不會(huì)像煤礦、天然氣那樣集中,所以在西北之類風(fēng)光資源充足的地方修建大型風(fēng)電場、光伏電站的同時(shí),可以在用戶側(cè)接入小型的風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能、燃?xì)廨啓C(jī)等電源設(shè)備,省去了在電網(wǎng)中傳輸?shù)膿p耗,提高可再生能源的比例。這里風(fēng)機(jī)、官府、燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)成為分布式發(fā)電(Distributed Generations,DGs),帶上儲(chǔ)能設(shè)備稱為分布式電源(Distuibuted Energy Resource,DER)。
3、分布式的問題:由于用戶側(cè)出現(xiàn)了電源,傳統(tǒng)源-網(wǎng)-荷的單向能量流變成了雙向,導(dǎo)致電網(wǎng)既定的調(diào)度、保護(hù)策略面臨了新考驗(yàn),加上風(fēng)、光資源具有波動(dòng)性和隨機(jī)性,發(fā)電難以控制,分布式電源直接并網(wǎng)最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。隨著2012年底國家開放分布式并網(wǎng)政策,2013年國電電網(wǎng)公司規(guī)定6MW以下分布式電源免費(fèi)接入10kv線路,2014年又規(guī)定20MW以下光伏電站(實(shí)際是分布式電源,所以所分布式電源其實(shí)就是小型的電站)可以接入35KV線路售電,部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)過因?yàn)楣夥l(fā)電比例過大(滲透率高)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的事故。于是,為了讓分布式電源可控,大約06年開始提出了各種方案,最有前途的是兩種,微電網(wǎng)(Mircogrid,MG)和虛擬電廠(Virtual power Plant,VPP)。
4、微電網(wǎng):微電網(wǎng)是把分布式電源和它所供能的負(fù)荷以及能量轉(zhuǎn)換、保護(hù)、監(jiān)控等裝置作為一個(gè)系統(tǒng),形成一個(gè)小型的完整電網(wǎng),以儲(chǔ)能設(shè)備或者微型燃?xì)廨啓C(jī)這類可控的電源維持系統(tǒng)的穩(wěn)定,使之可以消納光伏、風(fēng)電這些可再生能源,整個(gè)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)有一個(gè)公共連接點(diǎn)(PCC),當(dāng)微電網(wǎng)電源功能不足時(shí)可以通過大電網(wǎng)補(bǔ)充缺額,發(fā)電量大時(shí)可以將多余電網(wǎng)饋送回大電網(wǎng)。
分布式電源以微電網(wǎng)方式并網(wǎng)和直接并網(wǎng)的卻別主要是兩點(diǎn):a、微電網(wǎng)可以通過控制策略決定并網(wǎng)點(diǎn)的功率流向,比如發(fā)電多時(shí)用儲(chǔ)能存儲(chǔ),負(fù)荷大時(shí)儲(chǔ)能放電;b、標(biāo)準(zhǔn)意義上的微電網(wǎng)可以和大電網(wǎng)斷開,從并網(wǎng)模式切換成孤島運(yùn)行模式,兩種模式能否實(shí)現(xiàn)無縫切換是微電網(wǎng)成功的標(biāo)志。
從這個(gè)意義上說,目前全世界范圍內(nèi)文獻(xiàn)可知的微電網(wǎng)不到500個(gè),大部分不能實(shí)現(xiàn)真正的無縫切換,當(dāng)然有些是無電地區(qū)純孤島運(yùn)行的微電網(wǎng),對(duì)大電網(wǎng)沒影響。所以有分布式電源和負(fù)荷通過PCC點(diǎn)并網(wǎng),但做不到孤島的,還應(yīng)該認(rèn)為是分布式電源直接并網(wǎng)。
5、虛擬電廠:微電網(wǎng)要求網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備在地理上是集中的,電源、負(fù)荷都相互靠近,網(wǎng)內(nèi)設(shè)備都可控(比如最簡單的孤島控制策略:高頻減載、低頻減源),對(duì)于大電網(wǎng)來說化整為零,系統(tǒng)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)自治的小系統(tǒng)。和微電網(wǎng)的思路相反,虛擬電廠的思路是化零為整,把一定范圍內(nèi)所有分布式電源看做一個(gè)電廠來管理,可以通過中央控制器的方式集中控制每個(gè)電源,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制,也可以通過需求響應(yīng)等手段,調(diào)控各個(gè)獨(dú)立控制的分布式電源。
6、主動(dòng)配電網(wǎng):由于國內(nèi)之前把需求側(cè)管理的能效電廠概念和虛擬電廠概念不加區(qū)分,所以國內(nèi)的虛擬電廠會(huì)特指通過工商業(yè)用戶的節(jié)能改造帶來的能源節(jié)約,把省的電等效成一個(gè)虛擬的電廠多發(fā)了這些電,這一純粹蒙事騙補(bǔ)貼的概念(以上文字三觀不正確)。
所以近年來又出現(xiàn)了主動(dòng)配電網(wǎng)(Acvtie Distuibtion Network,ADN)的概念,這個(gè)概念也被翻譯成有源配電網(wǎng),因?yàn)殡妼I(yè)里active通常翻譯成有源,比如有源元件、有源濾波器等,這甚至導(dǎo)致國內(nèi)各門派為爭論那種譯法科學(xué)而水了不少文章。簡單來說所有含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)都是ADN,以為配電網(wǎng)也有電源了,但是為了強(qiáng)調(diào)配電網(wǎng)由受轉(zhuǎn)攻,額,我說的是由受電端變成供電端,所以稱之為主動(dòng),好似翻身農(nóng)奴做主人,從此配電不在受輸電鄙視,從此站了起來。其本質(zhì)還是虛擬電廠的思想,強(qiáng)調(diào)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)范圍內(nèi)的分布式電源實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。相比于微電網(wǎng),它的優(yōu)勢是控制的分布式電源規(guī)模可以更大,范圍更廣。缺點(diǎn)是現(xiàn)在也就是個(gè)概念,用于各種水論文,申基金申項(xiàng)目。
主要問題在于:a、想調(diào)動(dòng)分布式電源或者你擁有控制權(quán)或者你可以利益驅(qū)動(dòng)用戶按你的期望調(diào)度,前者的通信控制問題目前配電網(wǎng)范圍似乎還沒誰真做出實(shí)際系統(tǒng)來,不是仿真算例就是控制規(guī)模只能算微電網(wǎng),后者因?yàn)殡妰r(jià)掌握在發(fā)改委手里,通過能源管理合同之類的激勵(lì)方式獲取控制權(quán)就把問題變成了前者。所以主動(dòng)配電網(wǎng)也算是今后水文章的一大方向,短期內(nèi)實(shí)踐無望。
附一張學(xué)校的微網(wǎng)系統(tǒng)
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