当前微电网的发展——家庭式智能微网

2017/6/26 10:08:04      点击:

 

 

【摘要】从微电网、智能电网基本概念着手,通过分析国内外分布式能源的建设现状,结合我国当前电力体制改革的新政策,阐述了在当前阶段,我国微电网的发展思路,将主要是以家庭式智能微网的模式迅速发展。文章也阐述了一个新观点,为了充分利用好分布式清洁能源,我国先期只有以家庭式智能微网模式发展到一定阶段,再通过集合家庭式的小微网,才能形成真正意义上的正式微网发展阶段。

0. 引言

从2001年美国威斯康星大学-麦迪逊分校的R. H. Lasseter教授最先提出微电网概念开始,微电网的发展经历了将近15年。但是,传统的输变配电网的发展却经历相当长的一个时间,而且已经相当成熟,在我国已建设有世界一流的交流超高压和特高压输电网、直流特高压输电网。只是到了近十几年,当人们意识到世界能源紧张、大气环境恶化的时候,为了节约能源,也为了充分利用清洁能源,保护我们生存的大气环境,才催生了微电网及微电网的发展。

1.智能微网

1.1 微电网

何谓微电网,微电网是由分布式发电(DG)、负荷、储能装置及控制装置构成的一个单一可控的独立发电系统。

微电网主要利用分布式清洁电源供电,最大限度地降低馈线损耗、增加本地供电的可靠性、提高能源的利用效率。微电网是电能供给平衡的主要形式之一,光伏发电、风力发电以及储能装置等清洁能源一般以家居分布、楼宇分布或者小区/园区分布等方式接入到微电网。由于电能的供给必须每时每刻保持平衡,为了实现微电网内部供给平衡,微电网必须接入主电网。

微电网孤网运行时,具有“自治独立”的特征,微电网与主电网并网运行时,建立起“协调互济”的纽带。

1.2 主动配电网

除了分布式能源的建设外,供给平衡的另一对象是配电网的建设。如何构建电网,分两种解决方案,即网络解决方案(Network Solution)和非网络解决方案(No-Network Solution)。

网络解决方案是指调整电网或增加电网设备。当负荷增长时需要进行网络扩容,分布式发电大量接入电压越限时就切除分布式电源。这种网络解决方案是昂贵的,且分布式电源接入的容量较小。

非网络解决方案是指不调整电网或增加电网设备的解决方案。如通过发电调度、需求响应、无功功率管理的控制以及网络重构等,包括采用创新的分布式运行,对需求侧、主动负荷和分布式储能设备的集成,应用信息通信接术等实现方案。

主动式配电网是指在灵活的网络结构下协调分布式发电、主动负荷和储能三者的运行。ICIGRE C6.19(2009-2014年)提出了主动配电系统(ADS)规划与优化的研究报告。ADS是基于ICT(信息和通信技术)系统、智能控制装置、成本效益模式的基础上,充分利用现有资源(网络、DG、储能、主动负荷),对网络解(扩容)和非网络解(主动控制)进行权衡,对分布式能源(DERs)各种系统组合,目的是最大可能地利用现有资产和基础设施,满足负荷的发展和分布式能源接入的需求,使设备比过去在更接近其物理极限条件下工作。

配电网规划要考虑多种资源(上级网络和分布式能源)的综合利用,要把多种负荷类型(电、热、冷)进行相互协调,要对多种网络(电力网络、通信网络)协调运行,要考虑不同的利益相关者(配电企业、发电商、消费者、生产性消费者)的协同共赢问题。现代配电网规划要考虑运行模式,不再仅仅基于一个简单运行状态断面(Snapshot)来表示发电和负荷;要用与时间相关的模型,即要全面地考虑分布式电源与负荷的时变特征,要采用AMR(智能电表及自动抄表)方法处理数据;要对负荷与发电的变化进行分类,抓取与规划有关的运行方面问题;要判断以不同时间间隔表示功率变化的典型“日模式”。

尽管当前DER渗透率还将进一步提高,但随着相关适用可行技术的进步,ADS不仅可起着配电各层级间的功率平衡作用,还起着与上级电网之间的双向功率交换通道的作用,因此,ADS将成为局部区域各种能源的交换中心。我国考虑当前配电网的具体发展阶段,在网络快速扩展的同时要处理高渗透率DER接入和提高设备智能化水平等问题。