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特变电工黄浪:智慧型微网—分布式能源的系统级解决方案

北极星储能网  来源:北极星电力网    2019/6/29 15:49:00  我要投稿  

北极星储能网讯:什么是智慧型微网?它其实是一种智能的小型发配用电系统,基于能量转换设计、监控保护装置,由智能的能量管理系统通过优化协调分布式电源系统、储能系统、需求侧等促进可再生能源就近消纳,实现系统最优、局域自治。

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特变电工新疆新能源股份有限公司微电网产品线总经理黄浪分享了智慧型微网—分布式能源的系统级解决方案。他表示面对分布能源系统的问题,我们会思考来什么问题。第一个会使我们的电网调节能力不断下降,第二个就是抗扰能力不断减弱,第三个是稳定风险不断增加。那么怎么去解决问题?

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以下为发言实录:

特变电工新疆新能源股份有限公司微电网产品线总经理黄浪:特变电工在2016年就开始成立了能源互联网与电源电子的创新实验室,我们希望从这个一能源互联网的子域网、子网或者智慧微网,从点的角度去探索人员互联网的一些技术,去做一些实践。所以我今天的报告题目就是这个基于园区微网的智慧能源实践,我们企图从一些点的角度来做一些探索。

主要分为以下三个内容:就是我们为什么要实践这个智慧微网的决定方案?另外就是实际上我们在实践一些关于工业园区的解决方案给大家汇报一下;第三个就是解决方面的关键技术,最后也是介绍一下我们这个特变电工。

现在能源互联网以坚强智能电网和泛在电力物联网而融合的一种能源互联网,整个世界能源形势也发生了一定的变化,逐渐呈现了一个低碳化、数字化、去中心化的趋势,我们的分布式能源可以说是完全是新的能源形势的发展变化,所以我们觉得泛在电力物联网在能源互联网上将会呈现大规模的发展。

整个这个高渗透率分布的能源系统有一些它的问题,大家都知道这些可再生能源都是靠天吃饭的,它的一些发电的功率,他的电量实际上是受天气、地理环境、各种设备因素因为非常大。他们发的这些电力需要各种设备因素,强随机性、高波动性、另外一个新能源和传统能源有一个巨大的电力设备,

面对这个分布能源系统的问题,我们会思考来什么问题。第一个会使我们的电网调节能力不断下降,第二个就是抗扰能力不断减弱,第三个是稳定风险不断增加。那么怎么去解决问题?是我们做新能源的要去思考的。

所以我们智慧型微网分布的解决方案,什么是智慧微网?它其实是一种智能的小型发配用电系统,基于能量转换设计、监控保护装置,由智能的能量管理系统通过优化协调分布式电源系统、储能系统、需求侧等促进可再生能源就近消纳,实现系统最优、局域自治。

四维度多目标优化,技术层面;经济层面,能源与环境优化协调这是我们应该达到的一个目标条件。

那么国家层面也是发行了推动微电网的政策,从2017年国家发改委能源局发布推进新能源微电网示范建设,有一些技术层面的引导。另外一个为了广泛微电网的发展,国家也出台了一些标准,规范。

在微电网这一块,可能存在高耗能、高排放;降本空间大;粗放用能,低能效;扩容需求大;节能和扩产矛盾;可靠性要求高。

在解决之前我们做了个规划设计,微电网的数据采集与分析;第二个技术型闭环规划设计;第三个经济型闭环规划设计。最终提高为客户达到收益的效率。

我们设计了180多个荣立配制和运行模式,所以说我们基于自主研发的这些能量管理系统,构建了一个1+2+H的模式,在工商业园区,海岛、无人电地区等等,提供了多能源系统。

我们现在说一下工业园区怎么去实现微网的经济价值。我们大部分的工业园区有两个电价,一个是基本电价,一个电度电价。以典型的归也产业园区为例,电费按变压器容量计算。还有一个是供电局报的收费容量。我们现在整个的电费里面有42%是基本电费,就是说我们这个园区停产不用电也要给供电局交一半电费,峰价电费占到了52%,之前有可能不清楚,工业园区交流微网解决方案,提供三层、双端微网能量管理系统,这个解决方案可以实现我们基础电费+电度电费,整体的话,我们以实际的园区运行三个多月以后,用人成本降低到30%,通过我这个需求相应需降低连续的一个需求容量10%,降低园区综合用电成本下降30%。第一个降低基础容量10%,减少基础电费6%;专区目前峰谷电价差,减少电度电费6.5%;提升光伏自发自用比例12%,最大化利用可再生能源,节约电费15%;用能精细化管理,节约电费2.5%;离并网稳定切换,提供供电可靠性,降低停电成本。

这是在我们工业园区的特变电工西安产业园微网示范工程,依托于国家高技术研究发展计划(86计划)光伏微电网双向变流器研制及关键技术研究项目,建设2MW源网荷储协调的微电网工程,其中光伏组件配置2MWp,储能配置1MW/1MWh锂电池,充电桩配置060kw,也是我们还有特变电工西安产业配制2MWp,希望各位领导去我们园区指导。

另外一个除了传统的,还有一个交直流混合微网解决方案,整个这个微网的结构简单了很多,微电网的系统结构更加可靠,采用能源路由器替代了传统逆变器、储能变流器、王官接口柜和中央之其,高度集成了一、二次设备,提供供电的可靠性,另外一个系统结构简单,减少了整整个系统损耗,损耗降低了2.5%。另外一个提高设备利用率,减少电缆使用,降低初期投资成本。系统高度集成,缩短施工周期。

这个也是我们直流混合微网,也是在一些蓝网上做一些示范,这个示范工程提供了一个变压器,构建了一个直流的一个微网电压工程,这也是当时电流最大的一个配网工程。另外我们也是在这个针对这个东莞的数据中心,提供了一个两台3MW的电力电子变压器,构建了一个变压器,实现直流和交流的构建了配电的一个交直流混合,提升一个渗透率。

刚才讲了这个解决方案,大家可能比较疑虑,下面把我们的技术给大家汇报一下。第一个就是我们微网能源互联网的局域网,这是一个大网的智慧管理,我们研发了一个智慧能源互联网的系统,通过全景感知和精准预知,做到一个实施的采集和监视,多算法自校正、混合模型多时间尺度发用电预测。表示发生了什么?通过数据可以去预测未来将会发生什么?我们通过描述、预测去做一个规范性的整个系统怎么去输出?去做一个。整个的这个软件运营程序比较多,或者根据可以做这个电费管理,还有一些付辅助服务奖励,去提供一整套的人员服务。

里面还有一个预测,不仅是微网中光光伏发电功率预测还有支持微观中用电负荷功率预测,支持微网中用电负荷功率预测,可提供未来24好事短期预测和4小时滚动超短期预测,短期预测精度大于80%,成段期与车精度大于85%,使用粒子群优化SVM、深度学习等建设功率预测模型。分为:高预测精度、多失效多模型、功率预测、发电、用电功率预测,数据统计教研、实施数据自动采集,气象数据自动获取。

刚才说了,去预测未来发生什么,我们需要去做一个优化调度技术,还可以做一个滚动优化调度,这也是整个经济运行的关键环节,基于我们数据的一个再现多目标的运行成本。或者我们想达到一个最高的优化标准。整个电力系统里面的一个核心,不管你优化的多好,首先要保证优化保障,去保证微电网的可靠和很好的运行。

另外我们还可以根据这个做一个能效管理技术,通过大数据分析,可以保证到我们最真实看到用电的情况。云端运维技术包括了集团化运维、全生态链管理、全生命周期管理,而且还通过了国际权威CMMI3级认证。

刚才讲了一个指挥大老,现在讲坚强的一个可靠的申请,微网里面到底什么是一个更加合适的网价?现在像光伏这样的清能源,需求是什么,提供什么,让系统简单,直接面对需求去讨论方案。我们研发了一个电能路由器,提供这个电能路由器去把微网的结构变的更加简单。

大家可能疑虑什么是电能路由器。电能是以先进电能变换装置为核心,集成了现代通信技术、电力电子变换技术、现代控制技术以及人工智能等技术,实现局域网的能量智能路由、分布式能源的高效利用的一二次融合电力设备

重量轻、体积小,无污染。实现多种形式电能变换与接口匹配直流适配,高低压适配。实现电能质量隔离与补偿。

我们从2015年研发这个电能路由器,这个效率技术怎么去实现?我们首先要从模块化来实现产品的扩展,而且基于模块化LPHS脱铺结构的智能冗余技术,对于产品的维护,我们可以开发出一些产品的模块化拓扑结构,可以减少整个体积和成本,第二个就是在线智能冗余技术,共模块采用冗余设计方案。

还有一个就是基于碳化硅器件的低损耗系统设计技术,基于双有源桥电路的榕建开关技术,高频隔离、高共密度设计技术,电能路由器的效率,一定要把这个设备做的更加高尚,还有就是一些高压、高频情况下的应用,我们也自主研发,优化控制的技术,去保证这个在线的能更优。

刚才说了这也需要一个先进的智能控制系统,去实现,保证这个设备在稳态及动态的空旷下实现一个。

我们也是在对照国内外研究现状,是当时第一代,是第一代的拓扑。

刚才讲的这个电力系统提高整个系统的灵活性,是电力系统的储能,本质上是解决电源和电力系统惯量,是本质上是反映负荷的功率和电量不清横的问题,这能量与频率的关系是通过这个惯量来控制的。所以说我们认为这个储能电池灵活的能量这种惯量的平面控制的一个变换器,真正实现储能系统的核心价值,就是解决核心问题。

储能系统需求分析:发电侧储能市场主要有“火电机组+储能”联合调频,“光伏+储能”两种商业模式,其盈利点主要来自于提升火电机组KP值获得补偿收益,解决弃光获得电价收益。

用户侧储能市场主要有共商腋窝园区储能、孤岛及边远地区储能两种页模式,其盈利点主要来自于峰谷电价差套利、需量电费管理、动态扩容需求相应、提高新能源自用率、替代柴油发电机等,电网侧储能市场需求主要来自于电网调峰调频不足。

然后我们也对比了一下,不同的电站,储能系统和火电的对比,基本上调节能力的30%;调整速度是2%—3%,实际上是调节效果更加好。

储能变流器最大转换效率是98.5%。可以使用多种电池。

下面一个是传统虚拟同步机技术。

储能系统肉刑解决方案:提供调频支撑、惯量响应、提高高渗透率光伏系统稳定性,赚取电价差,节省电度电费,提升用电经济性,削减尖峰功率,降低园区容量需求,节省容量电费,离并网稳定切换,提高供电可靠性,降低停电成本。

介绍一下我们特变电工。是一个服务商,也是构建了一个一高两新,三大战略,构建了三家上市公司。新能源我们在这个板块,也是累计建设5000多以上光伏风电站,光伏逆变器也是20万以上等等后期的运维,我们的愿景是颠覆科技。我们做一些创新课题:国家863计划《百兆瓦光伏电站系统集成技术研究及核心装备研》,国家863计划、十三五重大专项、十三五重大专项《交直流混合的分布式可再生能源关键技术、核心装备和工程示范研究》。

(根据现场速记整理,未经嘉宾审核)

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