微电网助力新型电力系统建设

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据储能界了解到,

PART.01

什么是微电网?

作为电力系统末端、面向终端用户的一个微型发配用电系统,微电网究竟“微”在哪里?与目前我们所使用的大电网究竟有什么不同?

根据国家发改委、国家能源局2017年印发的《推进并网型微电网建设试行办法》中对于微电网的定义:微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统。微电网分为并网型和独立型,可实现自我控制和自治管理。

从中我们可以简单地将微电网理解为一套简易的“独立的微小电网”——麻雀虽小,但五脏俱全。微电网与传统电网在结构、功能以及技术上存在较大差异,主要存在以下几个方面:

(1)规模与范围:微电网是指接有分布式电源的小型电力系统,其规模相对较小,主要应用于与单个企业/园区内部。而传统电网则是覆盖广泛地区的大型电力系统,包括发电、输电、配电和用电等环节。

(2)电源和能源类型:微电网中的分布式电源主要包括可再生能源(如太阳能、风能等)和传统能源(如天然气、燃油等),能源类型多样。传统电网的电源则主要为大型电站,能源类型相对单一。

(3)运行模式:微电网具备并网和离网两种运行模式,能够在不同条件下实现与大电网的互动和独立运行。并网时,微电网可以与大电网相互支援和补充;离网时,微电网能够独立为负载供电。传统电网则主要采用并网运行模式,不具备离网能力。

(4)能源利用效率:微电网通过分布式发电、储能和智能控制等技术,实现了能源的高效利用和优化调度。传统电网在能源传输过程中存在线路损耗,且调控和控制相对较为单一。

(5)系统灵活性:微电网具有较高的系统灵活性,能够实现快速响应和“源-网-荷-储”的快速互动。例如,在负荷波动、电网故障等情况下,微电网可以迅速调整发电和储能设备的工作状态,保持电力供应的稳定。传统电网在应对突发状况时的调整速度和灵活性相对较低。

(6)智能化程度:微电网具备较高的智能化水平,采用先进的通信、控制和监测技术,实现对电网各环节的实时监控和优化调度。而传统电网在智能化方面的发展相对滞后。

●“微”这个概念主要体现在微电网的小型化、分布式特点以及其在与大电网互动中所展现出的灵活性和高效性。

PART.02

什么是智能微电网?

当前,全球正处于能源革命和数字化转型的关键时期,国家发改委明确指出,要聚焦新一代信息技术和能源融合发展,推动煤炭、油气、电厂、电网等传统行业与数字化、智能化技术深度融合。十四五规划中强调:

加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电力系统互补互济和智能调节能力加强‘’源-网-荷-储‘’衔接。

“十四五”规划《纲要》中的智能微电网名词解释,指的是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。通过采用先进的互联网及信息技术,实现分布式电源的灵活、高效应用,同时具备一定的能量管理功能。智能微电网是一种规模较小、分散且独立的系统,能够实现自我控制、保护和管理的自治,既可以与外部电网并网运行,也可以孤岛运行。

它是一个典型的信息物理系统(CPS),通过信息流和能量流的紧密耦合实现微电网的能量管理。结合人工智能、大数据、物联网、云计算、移动互联等领域的技术,未来的电网信息物理系统可以有效支撑能源互联网、电力物联网等应用,从而改进传统电网的运行与控制模式。智能微电网能灵活接入、高效存储和消纳新能源,需要将分布式发电、分布式存储、分散负载智能化集成到未来的智能电网中。未来配电系统结构将是智能微电网集群,形成多端交-直流混合电网。

PART.03

用户侧是微电网的蓝海

在电力市场改革和能源转型的大背景下,用户侧微电网以其灵活性、高效性和可持续性逐渐成为电力系统的发展趋势;用户侧巨大的市场潜力和广泛的应用前景,被视为微电网的蓝海。

(1)节能控耗和节约电费:在“双碳”目标下,许多企业面临节能控耗的压力,同时,多地拉大峰谷电价差,引导电力用户优化用电曲线。用户侧微电网可以有效地降低能源消耗,提高能源利用效率,从而实现节能降耗目标。

(2)可靠用电和运维管理:随着充电桩、分布式电源、分布式储能等设备的接入,用电场景日益多元化,企业/园区微电网变得更加复杂。用户侧微电网可以提高用电可靠性,降低随机性和不确定性,确保企业正常生产运营。

(3)电力市场化交易和电网双向互动:10kV及以上工商业用户将是用户侧参与电力市场的先头部队,这一趋势明确。分布式电源、储能、市场化交易开启了与大电网的双向互动,用户形态和商业模式随之发生变化。用户不再仅仅是接收者,而是成为生产者、交易参与者、套利者、聚合者、响应者等多种角色。此外,用户侧微电网可以实现多目标的综合套利最优,满足不同用户的利益需求。

PART.04

存在的技术难题与挑战

并网运行方式:

●微电网内部源荷随机波动,需要有“源-网-荷-储-充”的调度策略,使其成为电网的一个柔性调控的电源/负荷。

●微电网外部需要有主配微协同的调控目标和机制,一方面保障微网优化运行,另一方面必要时微网能够多时间尺度支撑主配电网。

● 多微网接入可能导致配网电压升高,短路电流增大,电能质量恶化,需要多微网协调控制机制,一方面通过多微网节点联络线出力的合理优化,降低配网系统网损,提高配网运行的稳定性;另一方面对多类资源的协调调度,降低弃风弃光量。

离网运行方式:

●包含风光储等多种基于变流器控制的电源,谐振、低惯性、欠阻尼等问题,就需要构建电网支撑型电源控制策略,保障微电网离网频率与电压稳定。

●需要保证离网型微电网的能量平衡,减小电源与负荷功率波动对构网型装置运行稳定性的影响,需要利用现场有限条件,实现资源协调优化调度,提升微网生存能力。

● 微网内源荷功率波动性强,构建功率和负荷的预测能力,及可调设备的分级响应机制,制定日前、日内滚动及实时的控制策略,提高平衡控制的鲁棒性,提升离网系统内运行安全。

PART.05

用户侧“智能微电网”解决方案

电能侠 | 用户侧 “智能微电网”解决方案围绕智能化调度策略的智慧能源管理、企业节能管控、与电网友好互动中的电力需求侧响应、实现双碳战略目标的能碳⼀张网运营管理核心目标,实现“源-网-荷-储”互动优化,充分发挥源侧协调互补、网侧高效消纳、荷侧灵活调节、储能实时平衡等特性,满足用户侧微电网智慧⽤能需求。

微电网作为重要的可控实体,从用户侧出发,推进用户侧源网荷友好互动柔性控制系统的建设及应用,通过智能终端设备实时监测用户内的主要用电设备,采集统计设备的用电量和用电规律,进而对数据进行深度分析和累加,准确发掘用户可中断负荷,精确计算受电端的调峰能力,在满足受电端电网供电可靠性的前提下,提高可中断负荷的控制能力,提升受端电网的适应能力,使用户侧调峰方式逐步走向成熟,实现企业与电网之间的友好互动。

该方案优势主要体现在以下几个方面:

●首先,采用灵活控制和AI调度,实现基于策略配置的智慧运行。

●其次,用能监控构建能流全景,便于全面掌握能源使用情况。在此基础上,设立策略配置中心,实现分区分级分时段策略的配置;智能调度中心则基于优先级、数据和策略进行调度;管理中心负责结果监测与响应跟踪。最后,企业/园区用户可借助此方案进行目标能效管理,并评估效益。

整体上,该方案有助于提高能源使用效率,实现智能化、精细化的能源管理。

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