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  • 北京智中能源互聯(lián)網(wǎng)研究院首席科學(xué)家白曉民:園區(qū)示范工程呼喚微網(wǎng)技術(shù)

    2017-12-01 14:26:07 電力頭條APP  點擊量: 評論 (0)
    2017城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展(北京)論壇暨能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目建設(shè)與合作研討會于2017年12月1日在北京裕龍國際酒店一層宴會廳舉辦。主題報告環(huán)節(jié)主持人:中關(guān)村能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長 王百升主題報告演講者:
    2017城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展(北京)論壇暨能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目建設(shè)與合作研討會于2017年12月1日在北京裕龍國際酒店一層宴會廳舉辦。
     
    主題報告環(huán)節(jié)主持人:中關(guān)村能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長  王百升
     
    主題報告演講者:北京智中能源互聯(lián)網(wǎng)研究院首席科學(xué)家 白曉民
     
    演講主題:園區(qū)示范工程呼喚微網(wǎng)技術(shù)
     
    下面為您帶來白曉民的精彩演講
     
     
    白曉民:
     
    首先說說這個題目,會議組委會和智中院讓我講講微網(wǎng),微網(wǎng)這個事有明確定義,發(fā)改委和能源局7月17號有一個文件,提到微網(wǎng)的定義,20兆瓦、兩個50%。能源互聯(lián)網(wǎng)也是有55個單位推進(jìn)了,如何把能源互聯(lián)網(wǎng)這件事跟園區(qū)示范工程和微網(wǎng)結(jié)合起來,跟大家匯報一下我自己的一些心得和體會。
     
    談三方面的問題。
     
    第一,系統(tǒng)需要是發(fā)展的動力。
     
    第二,研究微網(wǎng)研究的先準(zhǔn)。
     
    第三,需要解決的問題。
     
    系統(tǒng)發(fā)展的動力,最近20年來經(jīng)歷了幾個比較重大的事件,一個是電力市場,從92年開始一直到2008年左右,這個事全國是一個電力系統(tǒng)大的動作,考慮公平市場環(huán)境和參與競爭。再一個智能電網(wǎng),09年開始,國家電網(wǎng)公司宣布建立智能電網(wǎng),到2020年進(jìn)行新的  電網(wǎng)的建設(shè)。再一個概念,智慧能源,大概從2015年開始,從建立智能電網(wǎng)戰(zhàn)略工作組,最后形成了一個系統(tǒng)專業(yè)委員會,主要的目的是做智能電網(wǎng),變成智慧能源。
     
    進(jìn)入能源互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)展階段,從電力系統(tǒng)發(fā)展,這里列出了幾個重大的發(fā)展前景,將來在2020年,全國社會的用電量達(dá)到8萬億千瓦時,而且社會整個太陽能和光能,可再生能源的進(jìn)展應(yīng)該是非常快的。
     
    隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)了很嚴(yán)重的問題,我把這幾個時間點列出來。
     
    平均利用小時數(shù)逐年減少235小時,容量增長是非常快,電力消耗是非常慢的,從總的來看存在很嚴(yán)重的問題,很多企業(yè)開始虧損,這個問題就涉及到我們能源效率怎么使用的問題,有人算過33%的設(shè)備是閑置。同樣還有新的苛刻的要求,比如環(huán)境保護(hù),如果這么排放廢水,開始責(zé)任人逮捕入獄,這是大的發(fā)展形式。再一個能源效率問題,這個片子稍微老一點,我覺得咱們整體能源效率比國外還是相當(dāng)?shù)停粏问菃蜗蚣夹g(shù)引起的效率而是整體的運(yùn)營效率還是出現(xiàn)了很多問題。比如很多政策是一刀切的政策。
     
    這里邊列出一個規(guī)劃,與企業(yè)發(fā)展實際例子,不詳細(xì)說,如果這一個園區(qū),里邊存在著很多的政策性問題,比如說我這個園區(qū)同一個自備電廠,與特鋼變屬于同老板的不同法人單位,無法作為自備電場接入,政策和法律法規(guī)有很多問題需要改進(jìn),隔墻能不能送電,跟這個有關(guān)。嚴(yán)重影響到什么程度,影響企業(yè)的發(fā)展,企業(yè)覺得別地便宜,比如說到內(nèi)蒙比較便宜,便宜幾分錢,我就搬到內(nèi)蒙。1。
     
    電比較多了,會不會有問題。大家知道加州進(jìn)行一個測算,在33%的可再生能源配比情況下,發(fā)現(xiàn)我們那個圖最上邊,負(fù)荷在白天,太陽能起來了,基本上差不多是臨界的狀態(tài)。如果超過這個,最下邊那張圖,紅色的部分,這部分可再生能源必須要達(dá)到50%,在這個區(qū)域整個加州產(chǎn)生很嚴(yán)重的問題,過度發(fā)電,存在非常嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。加州出現(xiàn)這么大問題,誰來調(diào)節(jié)下來,這就涉及大規(guī)模的調(diào)度與微網(wǎng)調(diào)度存在很大的差異。在2000年左右,我們跟華能政研室,當(dāng)時翻譯一本書,《電力革命》,里邊提出了一個不同的道路,提出了能源的發(fā)展戰(zhàn)略,主要講的是70年代有一篇論文,這篇論文題目叫做《沒有走過路》,怎么說?路在黃色樹林中分開,伸向兩個不同的方向,以這篇文章開始,我選擇了人跡罕至那條路,未來一切因此變得不同。這本書翻譯完以后遲遲不能出版,4、5年以后終于出版,為什么不能出版?  里面談大系統(tǒng)、核電站的建設(shè)對環(huán)境有影響,現(xiàn)在提出硬道路和軟道路,提的可再生能源和分布式發(fā)電技術(shù)。這里邊涉及到最近提出來的,根據(jù)環(huán)境有關(guān)的產(chǎn)生的一個問題。如果從大系統(tǒng)再往小系統(tǒng)走,大系統(tǒng)經(jīng)過了上百年,小系統(tǒng)在十年來內(nèi)要實現(xiàn),我覺得存在很大的技術(shù)風(fēng)險,能不能保證系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)高效供電,能不能保證電力公司或者能源服務(wù)公司可持續(xù)發(fā)展,我想談的個人一些想法。
     
    第二個題目,關(guān)于微網(wǎng)研究與系統(tǒng)建設(shè)。
     
    相比開網(wǎng)存在幾個重大的改變,第一個改變,系統(tǒng)環(huán)境、結(jié)構(gòu)和市場形勢的改變。第二個改變,市場參與者和交易的流程改變。第三個,我們園區(qū)能量管理系統(tǒng)它的特點,園區(qū)并沒有電網(wǎng)公司和配電公司的一些權(quán)利或者技術(shù)或者它的影響力,存在重大的一些改變,這里邊詳細(xì)我就不說了。這是典型的一些微網(wǎng)結(jié)構(gòu),作為并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行,跟電網(wǎng)有一個交互,每一個都不跟電網(wǎng)交互,將來設(shè)計一定不是最經(jīng)濟(jì),一定利用電網(wǎng)作為很大的支持,一般的都是我們談的并網(wǎng)。
     
    微電網(wǎng)電壓比較低,技術(shù)設(shè)備、發(fā)電、輸電、配電和用電設(shè)備,組成了微網(wǎng)。我們國家微網(wǎng)是比較小,容易推廣示范,園區(qū)大概幾十個億的電量,園區(qū)就需要我們微網(wǎng)技術(shù)支持。技術(shù)支持有哪些需要?第一,供電可靠性,第二,電能質(zhì)量,諧波、負(fù)荷平衡等等。第三,防孤島的要求。第四,適合可再生能源盡可能接納。地區(qū),滿足分別的系統(tǒng)需求和整體的運(yùn)行。第六,微網(wǎng)多優(yōu)化運(yùn)行目標(biāo),運(yùn)行費用、可再生能源利用率、碳排放等等。達(dá)到滿足系統(tǒng)的運(yùn)行約束,涉及到多能源的調(diào)度,多目標(biāo)、非線性的。智能電網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)+多能互補(bǔ)+運(yùn)營體制改變改變是解決方案。
     
    它存在的問題幾個問題。
     
    第一,技術(shù)并不是很成熟,雖然我們進(jìn)行了大量的示范,作為配電網(wǎng)運(yùn)行可靠還是存在問題。
     
    第二,投資和運(yùn)維成本高。加州一個監(jiān)控負(fù)荷最后把你幾個月掙的錢全賠出去了,整個電量的PK和能量處理上存在著問題。
     
    第三,建設(shè)運(yùn)營缺少系統(tǒng)性。我們劃一個區(qū),加幾個設(shè)備,加幾個儲能,上幾個光伏就算認(rèn)為行了,其實應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)的分析。比如說系統(tǒng)的資源分析,系統(tǒng)的深入的規(guī)劃設(shè)計、系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營和功能開發(fā)實現(xiàn),然后落實,真正怎么做到多功能服務(wù)、音型優(yōu)化、質(zhì)量控制、保護(hù)協(xié)調(diào),這是我們面臨的問題需要解決。
     
    列了幾個區(qū)別,相同的是平衡能量、調(diào)節(jié)控制、故障恢復(fù)等等,還有不同的問題,能源組成和平衡方式不同。再有一個,控制權(quán)限和執(zhí)行方式不同。我考察了幾個能源服務(wù)公司,他沒有能源局調(diào)度的權(quán)利。第三,理論計算與求解方法不同。EMS將外部和內(nèi)部的大量環(huán)節(jié)作為約束。微網(wǎng)要集成和配合,多約束無解。第四,滿足需求側(cè)的方式不同。
     
    這里邊說說重要的  內(nèi)容,運(yùn)營控制之后,包括運(yùn)維。我們第一個做好規(guī)劃設(shè)計,對能源的分布情況,微網(wǎng)選擇什么地方,另外這個東西對電網(wǎng)故障的影響,對電網(wǎng)有什么影響,電網(wǎng)對我們有什么影響,以及國內(nèi)典型微網(wǎng)運(yùn)行分析,分布式電源接入對電網(wǎng)的影響,微電網(wǎng)靈活運(yùn)行模式和協(xié)調(diào)控制能力,還有地區(qū)典型微電網(wǎng)的方案研究,這些工作要做好。
     
    然后有運(yùn)行優(yōu)化與控制。微網(wǎng)內(nèi)分布式電源的功率預(yù)測技術(shù)。含多種分布式電源、融合輔助服務(wù)與需求側(cè)響應(yīng)的微網(wǎng)能量優(yōu)化管理微網(wǎng)內(nèi)多種類型儲能裝置的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度策略。電能質(zhì)量分析與控制,事故處理。微網(wǎng)計算與仿真分析。
     
    我想說國家電網(wǎng)公司獲得新農(nóng)村建設(shè)獲得特等獎的項目,我想說取得很好的業(yè)績,分布式發(fā)電,把居民集中到一塊去,但是耗資比較多,2800多萬,解決一百戶的電力問題,成績是非常好,包括系統(tǒng)無縫切換,但是我認(rèn)為他這套系統(tǒng)并不具備我們現(xiàn)在能源互聯(lián)網(wǎng)或者微網(wǎng)復(fù)雜程度,因為什么?那些居民用電很少,我們居民真正是實打?qū)嵃殉菂^(qū)或者這個地區(qū)控制做好,而且價格偏貴。
     
    這是能量控制系統(tǒng)幾個方面需要注意的,一個是微網(wǎng)控制與運(yùn)行技術(shù)。主要涉及到你怎么保證這個微網(wǎng)非常穩(wěn)定運(yùn)行,包括它達(dá)到一定的系統(tǒng)可靠率。我們配網(wǎng),整個多年建設(shè)是有很多的線路,雙向兩條支路,三條支路、四條支路供電,微網(wǎng)只有一條支路,我怎么不低于原來電網(wǎng)的可能性,靠儲能靠技術(shù)能達(dá)到一定的程度,但是有些東西,比如說你這條線路或者變壓器整個報廢了,這個可靠性會大規(guī)模降低。還涉及到能量管理技術(shù)、多調(diào)度還有關(guān)鍵技術(shù)和點能質(zhì)量和特殊事項的處理。
     
    簡單說一下需要解決的問題。
     
    畫了一條曲線,三個小時內(nèi)要爬坡將近1300萬千瓦,大概是什么概念?百萬機(jī)組得起十幾個,在3小時之內(nèi),對我的電網(wǎng)沖擊非常嚴(yán)重,電力系統(tǒng)在可再生能源產(chǎn)生以后,需要解決的一個非常重大的問題,它的主要問題影響還是黃色的曲線,太陽能曲線,造成了2020年達(dá)到三個小時需要爬升13G瓦的攀升速度,主要靠電網(wǎng),微網(wǎng)成立之后應(yīng)該承擔(dān)一部分的責(zé)任。要有幾個時間段,第一個是早晨,下降的速度。第二個曲線,我發(fā)電機(jī)都不能停,發(fā)電機(jī)有一個最小發(fā)電的負(fù)荷,已經(jīng)停得不行了,你再讓它停就關(guān)機(jī),啟動需要時間,還有爬升速度,最后是最大負(fù)荷。靈活性需要在這幾個時段上給它應(yīng)對。還有保護(hù)政策。
     
    保護(hù)是我們安全第一道防線,我們應(yīng)該利用成熟的軟件,進(jìn)行我們這個領(lǐng)域的配電分析,我們用了一個很便宜的軟件進(jìn)行配電的設(shè)計,保障保護(hù)協(xié)調(diào)配合。
     
    這是需求響應(yīng),剛才說的是電力的需求,我們說的需求響應(yīng)。常規(guī)講雙贏政策,用戶也贏、電力公司也贏,基于價格信號和激勵信號,主要能量消減,消峰填谷,這里面有好多的東西。前幾年搞需求響應(yīng)示范,絕大部分國內(nèi)沒有進(jìn)行詳細(xì)的示范,這個是很重要的內(nèi)容。我這里想說是什么?我們不同于常規(guī)的需求響應(yīng),我們需要一些新的方法,主要特點在哪兒?第一個,負(fù)荷參與電能平衡靈活性,你到底靈活的什么程度,分成什么級別。第二,用戶不參加直接的需求響應(yīng)市場,原來需求響應(yīng)用戶直接參與,他更好控制,現(xiàn)在用戶經(jīng)過園區(qū)或者經(jīng)過區(qū)域區(qū)來做還需要做其它的業(yè)務(wù)。第三,用戶目標(biāo)和約束是更為復(fù)雜。比如說有其它的詳細(xì)的約束,這跟電網(wǎng)公司原來需求相應(yīng)不一樣。再有一個,用戶根據(jù)人家提出需求響應(yīng)的指令,你能不能把你這個設(shè)備控制好,這里面提出一些方法,這是需要我們研究的一個重要問題。從園區(qū)角度,我們還要考慮新的需求響應(yīng)功能。也不一定對,我們在國家示范區(qū)準(zhǔn)備進(jìn)行示范,提出了一些研究方案,我們把需求響應(yīng)定義稍微擴(kuò)大一下,擴(kuò)大電網(wǎng)與園區(qū)之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)需求,提供什么樣的服務(wù)和技術(shù)支持,園區(qū)跟電力公司進(jìn)行利益的均衡和配合,這兩方面需求,把靈活資源變成一種可控的資源支持電網(wǎng),這里邊可能涉及到整合政策和電力支持。
     
    第三個,市場與交易。系統(tǒng)電力市場與經(jīng)濟(jì)調(diào)度復(fù)雜得多,經(jīng)濟(jì)調(diào)度是一個我來全局控制你的概念。電力市場是一個分散控制的概念,我已經(jīng)說了,我們國家搞了十幾年,到現(xiàn)在也沒有太大的開展,而且存在很大的問題,這個問題沒解決的情況下,我們開始說用微網(wǎng)或者園區(qū)的市場,這個問題更為復(fù)雜,需要配電層級和園區(qū)層級新的電力響應(yīng)設(shè)計,涉及到幾個方面,第一能源交互,第二能量控制與協(xié)調(diào)運(yùn)行。第三,能源交易。第四,配電電力市場。第五,不同類型經(jīng)濟(jì)模型微網(wǎng)接入后對原有的電能交易模式影響,與原來系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合問題,區(qū)域可再生能源參與電力市場競爭問題。
     
    下一步說的是標(biāo)準(zhǔn)。這里邊列了幾個標(biāo)準(zhǔn)。第一個標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)園區(qū)電力需求響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),這是中電聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)發(fā)布。第二和第三也是工業(yè)園區(qū)需求響應(yīng)監(jiān)控平臺的建設(shè),第一部分是總則,第二是設(shè)計規(guī)范。還有兩個技術(shù)導(dǎo)則。上三個中電聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)。
     
    還有兩個標(biāo)準(zhǔn), 我們發(fā)起提出,一個中國電科院牽頭還有一個  國家規(guī)劃總院牽頭。工業(yè)園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則,我們研究很多標(biāo)準(zhǔn)電動汽車怎么樣,儲能怎么樣,我們希望容量、考慮備用、需求響應(yīng),如何在這些系統(tǒng)中進(jìn)行分配,它的分配原則。協(xié)同運(yùn)營導(dǎo)則。第二個跟規(guī)劃有關(guān),規(guī)劃不好運(yùn)營也好不了,要進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計方面來做。這兩個已經(jīng)立項,第一個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式啟動,開始進(jìn)行做。第二個標(biāo)準(zhǔn),可能規(guī)劃院那邊還沒顧得上,我想作為我們不是單項標(biāo)準(zhǔn)而是各個標(biāo)準(zhǔn)的一種綜合考慮,要提出一些規(guī)范性質(zhì)的建議。
     
    微網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計導(dǎo)則大綱,微電網(wǎng)技術(shù)體系框架,大家可以參考一下,微網(wǎng)啟動很快,最后問題很多,我擔(dān)心是什么?我碰到一個朋友,他說新疆微網(wǎng)他參與的,但是不能運(yùn)行,微網(wǎng)是很好的事情,也是符合能源發(fā)展戰(zhàn)略一件事情,給我們創(chuàng)造很多的機(jī)會,我是樂觀,但是我們不能輕視。創(chuàng)造了很多的新機(jī)會,這是很好,主要想解決國家經(jīng)濟(jì)和工業(yè)可持續(xù)發(fā)展,企業(yè)增強(qiáng)活力。
     
    發(fā)電產(chǎn)能過剩、用電能效率低下,技術(shù)改造存在巨大空間,管理體制和機(jī)制必須適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的要求。
     
    1、能源發(fā)生和使用方面。
     
    2、能源使用的協(xié)調(diào)。
     
    3、新技術(shù)設(shè)備的綜合應(yīng)用。區(qū)域有很多新設(shè)備新技術(shù),在新設(shè)備新技術(shù)應(yīng)用過程中用戶怎么參與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
     
    4、建設(shè)過程中存在很多矛盾和爭議,咱們從示范做起一個主要目的,更多不要談?wù)l打倒誰,而要建設(shè)建設(shè)博弈、運(yùn)行博弈、價格博弈。
     
    電力系統(tǒng)和自動化技術(shù)還將長期持續(xù)發(fā)展。新技術(shù)設(shè)備將對電力系統(tǒng)運(yùn)行、電力節(jié)能有重大影響。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能源領(lǐng)域大有作為。
     
    系統(tǒng)管理和控制方式改變必將影響對設(shè)備的功能、接口標(biāo)準(zhǔn)等,共同把我們這個事業(yè)建設(shè)好,謝謝。
     
    (發(fā)言為現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)本人審核)
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    責(zé)任編輯:lixin

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