智能配電網(wǎng)之分布式電源并網(wǎng)技術(shù)

5. 1 有源網(wǎng)絡(luò)的基本概念

有源網(wǎng)絡(luò)(Active Network) 指的是分布式電源高度滲透、功率雙向流動(dòng)的配電網(wǎng)絡(luò)。所謂“高度滲透”是指接入的DER 對(duì)配電網(wǎng)的潮流、短路電流產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的影響,使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、保護(hù)控制、運(yùn)行管理方法不再有效。有源網(wǎng)絡(luò)的概念是針對(duì)并網(wǎng)技術(shù)對(duì)DER 接入容量做出嚴(yán)格限制的配電網(wǎng)而提出的。

有源網(wǎng)絡(luò)不再單純地為了不影響現(xiàn)有配電網(wǎng)而嚴(yán)格限制DER 的接入,而是讓DER 盡可能地多發(fā)電(特別是對(duì)可再生能源) 、充分地發(fā)揮其對(duì)配電網(wǎng)的積極作用以及節(jié)省電力系統(tǒng)的整體投資。DER 的容量客觀上是可以替代一部分配電容量的,從而減少對(duì)發(fā)、輸、配電系統(tǒng)的投資。因此,考慮DER 對(duì)配電容量的替代作用,也是有源網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要的特征。

有源網(wǎng)絡(luò)給配電網(wǎng)的保護(hù)控制、運(yùn)行管理提出了新挑戰(zhàn),它包括電壓控制、繼電保護(hù)、短路電流限制、故障定位與隔離、DER 調(diào)度管理等方面的問(wèn)題。

5. 2 微電網(wǎng)技術(shù)

微電網(wǎng)(Micro Grid) 簡(jiǎn)稱微網(wǎng),是指由DG、DES 裝置和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的并為相應(yīng)區(qū)域供電的小型發(fā)配電系統(tǒng),能夠不依賴大電網(wǎng)而正常運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部供需平衡。一般來(lái)說(shuō),微網(wǎng)是一個(gè)用戶側(cè)的電網(wǎng),它通過(guò)一個(gè)公共連接點(diǎn)(Point of Common Connection ,PCC) 與大電網(wǎng)連接。圖3 是美國(guó)電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)(CERTS) 提出的微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)。

圖3 CERTS 提出的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

按照常規(guī)的做法,DER 必須配備孤島保護(hù),在大電網(wǎng)停電時(shí)自動(dòng)與主網(wǎng)斷開(kāi)。而微網(wǎng)可以在與大電網(wǎng)脫離后獨(dú)立運(yùn)行,由DER 維持區(qū)域內(nèi)所有或部分重要負(fù)荷的供電,能夠發(fā)揮出DER 在提高供電可靠性方面的作用。

微網(wǎng)僅在PCC 點(diǎn)與大電網(wǎng)連接,避免了多個(gè)DER 與大電網(wǎng)直接連接。通過(guò)合理地設(shè)計(jì),可使微網(wǎng)中DER 主要用于區(qū)域內(nèi)部負(fù)荷的供電,做到不向外輸送或輸送很小的功率,使得大電網(wǎng)可以不考慮其功率輸出的影響,繼續(xù)采用“即接即忘”的并網(wǎng)方法。這樣,就較好地解決了DER 大量接入與不改變配電網(wǎng)現(xiàn)有保護(hù)控制方式之間的矛盾。

就微網(wǎng)本身來(lái)說(shuō),它是一個(gè)“有源網(wǎng)絡(luò)”,需要解決功率平衡、穩(wěn)定控制、電壓調(diào)整、繼電保護(hù)等一系列問(wèn)題。微網(wǎng)技術(shù)還在研究發(fā)展之中,是智能配電網(wǎng)的重要研究?jī)?nèi)容。

5. 3 虛擬發(fā)電廠技術(shù)

虛擬發(fā)電廠(Virt ual Power Plant ,VPP) 技術(shù)是將配電網(wǎng)中分散安裝的DER 通過(guò)技術(shù)支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度并將其等效為一個(gè)發(fā)電區(qū),實(shí)現(xiàn)分布式電源大量并網(wǎng),達(dá)到DER 的優(yōu)化利用、降低電網(wǎng)峰值負(fù)荷、提高供電可靠性的目的。

VPP 的調(diào)度對(duì)象主要是可隨時(shí)啟動(dòng)并且功率可調(diào)節(jié)的DER ,如熱電聯(lián)產(chǎn)微型燃?xì)廨啓C(jī)、應(yīng)急供電柴油發(fā)電機(jī)組以及各種DES 等。對(duì)于風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電來(lái)說(shuō),其輸出具有不確定性,且一般需要在具備條件時(shí)讓其足額發(fā)電,因此不能對(duì)其進(jìn)行有效地調(diào)度。

實(shí)施VPP 要有配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)(DAS) 作為技術(shù)支撐平臺(tái)。VPP 是DAS 的一個(gè)高級(jí)應(yīng)用功能。DAS 需要采集、處理分布式電源的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。

除技術(shù)問(wèn)題外,實(shí)施VPP 還涉及電價(jià)、政策法規(guī)等一系列問(wèn)題,目前處于研究探討階段,還缺少成熟的經(jīng)驗(yàn)。

致謝

本講座寫作過(guò)程中承蒙山東大學(xué)馬士聰博士的幫助,表示感謝!

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