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专访丨这个863项目打到了分布式光伏的痛点
2017-08-04 09:39:13   来源:新浪南方能源频道   作者:张龙采编  点击:

   日前,南方电网科学研究院(以下简称“南网科研院”)牵头承担的国家863计划课题“基于分布式能源的用户侧智能电网关键技术研究与集成示范”通过国家科技部高技术中心验收,将可能为微电网的更新普及带来新的机遇。

 
 
  据悉,自2013年上半年始,南网科研院联合广东电网公司、云南电网公司、广州供电局、深圳供电局、华南理工大学、华北电力大学和浙江大学共同申报该课题,至课题正式验收,历时4年。
 
 
  课题开发的微电网中央控制器和区域型/户用型计量、监控及能效管理一体化终端等核心控制设备,在行业内首次成功将长时间尺度的能量管理相关功能和毫秒级的实时控制相关功能集成到嵌入式软硬件平台,首次在资源受限的嵌入式软硬件平台中实现了分布式电源及负荷预测功能,预测精度达到了实用化程度。
 
 
  该课题研制的微电网核心控制设备极大的简化了用户侧微电网控制系统结构,降低了微电网二次系统成本,减少了微电网运维工作量。课题建成了2个住宅家庭/小区型、1个商业住宅型/办公楼宇型和1个工业厂区型共计4个用户侧微电网示范工程。
 
  
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  玉溪唐旗社区住宅家庭、小区型用户侧微电网示范工程
 
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  佛山三水工业园工业型用户侧微电网示范工程-屋顶光伏
 
 
  广州家庭小区型用户侧微电网示范工程
 
 
  针对该课题与分布式能源、智能电网技术的发展现况,@新浪南方能源频道 采访了南方电网科学研究院有限责任公司智能电网研究所研究员田兵博士。
 
 
  课题背景
 
 
  @新浪南方能源频道:这个由科研院牵头承担的国家863课题启动的行业背景是什么?
 
 
  田兵:近几年来分布式光伏发展非常快,光伏发电整体成本显著降低,同时国家出台了一系列政策支持光伏产业,尤其是分布式光伏的发展,比如《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》以及《关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知》,并依托示范区开展微电网建设试点。
 
 
  同时,微电网已经经过一段时间的理论研究,并且正处在产业发展的萌芽期。长期以来,困扰业界的主要问题是微电网一二次设备冗余且集成度低、整体建设成本较高、投资回收期较长和运营模式匮乏等,此时南网申报该课题并开展关键技术研究、运营模式研究和示范工程建设,主要是从推动行业发展的角度,研究成套的解决方案,积累工程经验,探索行业推广的运营模式。
 
 
  分布式电源接入对电网的影响
 
 
  @新浪南方能源频道:分布式市场正在崛起,大量分布式单位接入电网后,对电网有何影响?
 
 
  田兵:分布式电源接入配电网对配电网的规划、运行、保护、电能质量等都会有影响。
 
 
  在规划上,由于分布式电源的建设并网可能完全是用户行为,电力系统规划部门可能无法提前了解到全面信息,因此要考虑哪些地区可能会有多少容量的分布式电源、相应线路等设备都要进行校核;运行上,制定运行方式时要考虑分布式电源的不确定性因素,尤其是部分分布式电源还配套了储能,这些设备对发电计划和备用容量都会有影响。
 
 
  另外,由于分布式电源靠近用户,在用电负荷较小时,若此时分布式电源出力较大,可能导致运行电压过高,损坏用户的用电设备;保护上,由于分布式电源的接入,改变了传统配电网单向潮流的特征,存在双向潮流的情况,原来的保护会受到影响,可能出现保护误动或拒动的情况;电能质量上,由于分布式电源的电网接口往往是电力电子变换器,这类接口不可避免的会产生或多或少的谐波,电力电子设备多了,可能还会出现新的、复杂的谐波问题。
 
 
  但只要利用得当,分布式能源接入是可以实现多方共赢的,微电网技术就是实现分布式电源合理利用的有效手段。
 
 
  利用储能促进分布式电源就地消纳
 
 
  @新浪南方能源频道:您认为大量的分布式电源接入配网会带来哪些变化?此课题研发的设备对这方面是否有所改进,对电网、对分布式电源来说起到怎样的促进和协调作用?
 
 
  田兵:分布式电源接入配网对配网潮流的影响主要是改变了原来配网单向潮流的特点,存在双向潮流的情况。
 
 
  技术上,目前电网有技术手段能应对这种变化,但配网规模庞大,要改造原配网,使其完全能够适应这种变化需要大量投资,不能一蹴而就。
 
 
  目前,配电网单条线路接入分布式电源是有容量限制的,随着配电网技术进步和更新换代,限制会日益放宽。该课题研究的能量管理系统的一个重要目标就是充分利用储能促进分布式电源就地消纳,这就意味着可以减轻原来电力系统的压力。另外,微电网作为一个整体,协调控制内部分布式电源、储能和负荷,大大增强了微电网整体对配电网的确定性和可控性,同时还具备分布式电源、负荷功率预测和上报的能力,可告知电网自身未来发用电的情况,便于电网及时、全面、精准感知微电网和用户情况,提前制定相关计划和应对措施,最大程度降低分布式电源的不确定性对电网的影响。
 
 
  专注用户侧
 
 
  @新浪南方能源频道:以往的微电网技术在运营模式和用户需求、互动上关注不够,原因何在?
 
 
  田兵:以前分布式电源或者微电网技术的研究和应用主要关注对电网的影响,焦点集中在如何减少不利影响,如何利用有利因素。用户只能被动用电,对供电侧的情况知道得很少,对自身用电情况也只有一个粗略的了解,对参与电网的互动更是积极性不高,也没有获得相关信息的渠道。比如,用户对于用电是来自新能源还是传统能源并不了解,也不了解自己用电的构成,有多少节约用电的空间。随着售电侧市场改革,微电网投资运营主体多样化,用户参与微电网建设的积极性提高了,电网、用户和其他市场主体之间的博弈行为和互动方式将更为复杂。
 
 
  @新浪南方能源频道:基于对用户侧的关注,该课题做了哪些改进?
 
 
  田兵:这个课题里包括了一个“户用型微电网一体化终端”系统,通过它用户可了解一天内不同时段的用电量、各用电设备的用电比例,甚至可以了解所用电量的来源是光伏电还是市电。同时,这个终端还具备用户能效管理功能,帮助用户节约用电,增加光伏就地消纳量。
 
 
  @新浪南方能源频道:工业用户的需求较大,团队是否针对这些群体做了相关优化设计?
 
 
  田兵:我们针对工业用户会有不同于居民用户的优化设计,首先针对工业用电存在分时电价的情况,通过优化微电网中储能的充放电策略,在促进光伏就地消纳的同时,还兼顾优化提升工程的经济效益。另外,针对工业用户,我们对微电网内部无功进行了优化,既保障光伏尽可能发电,又能提高微电网内整体功率因数。
 
 
  @新浪南方能源频道:在佛山工业园的示范工程中,海尔电冰箱所在的子微网接入了电池储能系统,请问储能系统运行情况如何?有什么样的反馈?它和光伏系统的衔接和协调运行情况如何?
 
 
  田兵:储能系统目前运行状态良好,用户电费有一定减少,而且不用再担心功率因数过低被罚款。储能和光伏系统本身不直接衔接,两者都是在微电网控制器的控制下协调运行,共同实现微电网优化运行的目标。
 
 
  设备适应性与优势
 
 
  @新浪南方能源频道:课题研制的三款设备跟其它设备衔接是否顺利,适应性如何?
 
 
  田兵:技术原理上没有困难,但是实际工程中不同厂家的设备之间互联可能会存在一些问题,一般都可以通过简单的现场调试解决。我们研制的这几款设备也进行了大量通用化的设计,采用了标准化的通信协议,只要都遵循这个标准协议,设备间的连接问题不大。另外,我们采用文件配置的方式适应不同结构、不同容量等级的微电网,甚至不同厂家的底层设备的不同控制方式。
 
 
  @新浪南方能源频道:请您介绍一下示范工程目前的运行状态,您认为什么样的差异对工程和设备影响最大?比如能否解决环境、地域的差异问题?
 
 
  田兵:我们共在南网范围内的四个地方进行了示范,目前都运行正常。四个示范点的自然环境和地域的差异对我们工程和设备影响不大,影响比较大的是用户类型的差异性。比如佛山工业型的微电网,它的电价环境就和广州居民型的环境不同,因此微电网的运行策略也会有所差异。不过策略的主要思路是相通的,都是促进光伏消纳,提高经济效益,而且像电价环境这样的差异也是可以在配置文件中对优化策略进行设置的。
 
 
  @新浪南方能源频道:目前,能源互联网和多能互补市场已涌现大量的集成商和系统平台商,您认为该课题研发的设备和技术优势何在?
 
 
  田兵:对比南网和市场上大多数微电网厂商的技术路线和产品,我们进行了大量集成化、实用化、低成本、通用化、免维护的设计和尝试,形成了全套解决方案和核心产品,投资和安装成本大幅降低。该课题技术路线和产品的成本较低、实用性和针对性强,推广起来会有明显的优势。
 
 
  助力能源互联和多能互补
 
 
  @新浪南方能源频道:由于目前能源互联网、多能互补市场正兴起,对智能电网技术的发展有利好,您认为智能电网技术能否无障碍地应用在多能互补园区和能源互联网示范项目?
 
 
  田兵:这个课题研究的微电网技术是智能电网技术的一部分,由于应用场合存在差异,技术和设备本身难以直接应用在多能互补园区、能源互联网示范项目。但是有些共性技术和思路是可以沿用过来的,比如通信技术、分布式能源的就地、就近消纳策略、分层控制的思路等都是可以用到多能互补园区、能源互联网示范项目的。
 
 
  南网提出构建“一主两翼、国际拓展”产业发展布局,两翼中的其中一翼就是综合能源服务业务,即积极开展市场化售电、增量配电网、分布式能源、电动汽车、需求侧能效服务等业务,试点探索“多能互补、源网荷储协同”等新的商业模式等。值得注意的是,“智能微电网”的本质属性就是在用户侧实现了源/网/荷/储的协同和可再生能源与常规化石能源的互补,它是综合能源服务和能源互联网的重要业态,这个课题的研究内容不仅很好的契合了公司发展和改革的战略方向,并且为公司培养和积累了一批综合能源服务的技术人才。
 
 
  @新浪南方能源频道:您认为对于通过本课题研发的微电网技术助力多能互补园区和能源互联网发展,下一步还需要做哪些工作?
 
 
  田兵:前段时间,我们南网科研院智能电网所针对综合能源发展,专门赴贵州做了专题调研,我们发现贵州地区有综合能源业务需求和发展潜力的工业园区就有几百个,可见市场潜力巨大。接下来,我们将积极落实公司“一主两翼、国际拓展”的产业发展布局,进一步延伸和拓展微电网技术,使微电网向“微能源网”转变。此外,我们将在本课题研究经验的基础上,进一步布局开展综合能源配用电系统一体化规划软件研发、配电网广域同步测量技术研发及应用、含多种参与主体的工业园区综合能源系统互动机制和运营模式设计等大项目和大课题,使得多能互补园区和能源互联网在规划上更加科学、信息采集和高级应用上更加多元化、运营模式上更加合理,作为南网公司的“中央研究院”,为公司向综合能源服务公司转型提供技术保障。

 

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