综合能源接入电网的管控技术研究王宇

发表时间:2020/4/24   来源:《中国电业》2020年1期   作者:王宇
[导读] 随着科学技术的不断进步与发展,人们对新能源的不断探索与发掘,
        摘要:随着科学技术的不断进步与发展,人们对新能源的不断探索与发掘,近年来的各类综合能源例如光伏等普遍得到了迅速的发展,为确保综合能源在电力系统中能够得到充分的利用,综合能源接入电网管控技术体系的研究工作也在不断被重视和强化。本文对综合能源接入电网的管控技术研究。
        关键词:综合能源接入;电网管控技术;体系研究。
        分布式能源系统在分布式能源和电网安全运行中发挥着重要作用,该技术可有效避免配电系统运行过程中功耗过大的问题,防止分布式能源应用的质量受到影响,具有重要的应用意义。
        一、电网管控技术概述
        1.电网管控技术的定义。电网管控技术体系综合了发电、配电及用电等多种功能,是一个可以完成自治活动的能源技术竞争系统,有着较高的社会效益、技术效益以及经济效益。电网管控技术体系主要包括直流电网、交流电网以及交直流电网管控。其中直流网络构架与负荷多样性的发展趋势更加符合当前需求,相较于交流电网来说具有高效率、低损耗以及操作简单的特点,但该方式目前还处在初级研究阶段,因此还需要进行长期的发展和推广。交流电网中具有间歇性、随机性以及双向流动性等特点,因此其一般会面临保护控制以及电能质量等方面的问题。交直流混合电网中同时包括了交流母线和直流母线,可以直接对交流负荷或直流负荷进行供电,从而使换流问题得到了有效的解决,具有较高的发展潜力。
        2.电网管控技术体的特点。电网管控技术体系是通过特殊的方式将储能装置、负荷单元和分布式电源等进行组合,从而形成相应的具有一定控制能力、保护能力及独立管理能力的新型电力网络系统。其主要特点包括以下几方面。(1)其在供能方面其具有多源低惯性的特点,该体系通过将低惯性电力电子装置以及新能源发电技术作为中心,形成了一个具有多种状态、维度以及约束的较为复杂的电力系统。(2)该系统在运行过程中具有多模式协调运行的特点,其中主要包括孤岛以及并网这两种模式,同时在运行过程中,还可以无缝地在两种模式之间进行平滑切换,从而确保了整个系统的可控性以及灵活性。(3)电网管控技术体系还具有多级架构灵活互动以及多模块可以进行互补的特点,当该系统处在并网模式下时,可以使分布式电源、公共电网以及负荷的运行达到协调及一体化,同时还可以确保能够高效利用相关的各种资源及能源。一旦电网意外出现故障,该系统可以自主切换为相应的孤岛模式,向敏感负电荷单独进行供电,从而使用户的用电需求能够得到保障。
        二、管控平台预期目标及要求
        1.预期目标。为保证综合能源并网要求,保证正常运行,本文设计研究了综合能源接入电网管控平台,主要是基于对配电网自动化控制中心的协作运行,完成对其数据的整理与接入,并预测发电功率和修正系统负荷,分析与调度电网运行。实现对区域内的科学服务与管控,形成能够监控、预测以及控制的规范管理,最终保障电网安全可靠运行。
        2.对管控平台的要求。关于对运行监控平台的要求,有必要监视并网点的功率与电压,采集电能质量。一些综合能源装机较大,有必要密切注重上级主要变压器的负荷与功率,主要是因为处于负荷低谷。综合能源接入较集中区域出现瞬时故障时,部分综合能源已脱网,会导致主网潮流出现突变,从而致使电压、频率发生改变,因此有必要关注节点设备,注重其渗透率。关于调度管理的要求。倘若出现断面控制程度超过负荷的情况下,有必要考虑去除光伏发电负荷,一定程度规避故障,避免断面出现负荷越限。一些光伏电站接入馈线有着环网作用,馈线的运作方式出现变化,对应的应用同样需调整。关于继电保护的要求。在接入综合能源后,需要对配电网中继电保护展开适应性分析,同时研制健全的规划,如馈线等需要合理加装方向元器件。

当处于退线以及馈线运行出现改变时,需要在此调整保护定值。
        三、对分布式能源系统
        分布式能源是一种节能、环保、低功耗的新能源系统,它通常分布在电力负荷周围,布局小,可以适应周围环境。分布式能源系统通常由用户和电力公司使用,以满足高负荷需求。分布式能源具有丰富的实施形式和实施技术,如分布式太阳能技术、分布式生物质能技术和燃料电池技术,改变了传统能源单一形式的缺陷,有效地提高了用电质量。在分布式能源系统中,继电保护装置检测是一项重要技术,它对电网运行和分布式能源的使用具有重要影响。
        四、综合能源系统
        综合能源系统是指利用先进的物理信息技术和某一地区创新的管理模式,整合区域内的煤、石油、天然气、电能、热能等能源,实现各种异构能源子系统之间的协调规划,使之优化运营、协作管理、互动响应、互补互助。在满足系统多样化的能源需求的同时,能有效提高能源效率,推动发展可持续能源的新型能源系统。从理论上讲,综合能源系统并不是一个全新的概念,因为在能源领域,存在着不同能源形式的长期协同优化。例如:CCHP发电机组通过高级和低级热能和电能协调和优化,以实现提高燃料利用效率的目的:冰蓄冷设备协调电能和冷能(也可以作为一种热能能量)来达到能量峰值和谷值填充的目,CCHP和冰蓄冷设备都是综合能源系统的一部分。综合能源系统有三个含义。(1)为实现多元化的能源综合管理打破不同能源直接的障碍;(2)创新性的发现能源的互补替代性,开发转换和存储的新技术,提高能源开发和利用效率,并打破技术壁垒;(3)是创新的市场模式,建立统一的市场价值衡量标准和价值转换媒介。能源的转型和互补可以反映经济和社会价值,并不断挖掘新的潜在市场。综合能源系统可将各种能源统筹至电网中并进行协调管理,但仍有许多技术问题需要解决。中国智能电网的发展,储能问题比较大。首先,储能容量有限,当使用峰值时,对于功耗小的用户可以保证能量存储容量,但是难为大型工业企业等大型消费者调整电源。此外,在能量存储效率方面存在技术问题,充电通常需要很长时间,充电和放电时间与应急要求之间存在矛盾。在储能技术领域,国外,特别是美国和日本,已经开始初期研究,在工程方面取得了许多成果和丰富的实践经验。由于国内研究起步较晚,相关技术与国外仍存在差距,尤其是飞轮储能等先进储能系统。此外,外国在电力电子接口和能量存储系统的高效转换等技术方面也处于领先地位。为了适应智能电网的发展,减少可再生能源对电网的影响,需要提高电网的“兼容性”,保持电网的安全稳定运行,以及提高抽水蓄能的发展,开发柔性电池储能技术,包括各类电池,如锂离子电池,钠硫电池,液流电池和超级电容器。制定严格的电网准入标准,规范能源储存生产方的输出曲线,标准化的准则更利于储存行业的进一步发展。根据国内现状分析,电能质量不齐,准入标准不够严格,都是限制储能技术发展的重大阻力,在这种情况下,发电公司自然没有动力使用储能技术。因此,有必要制定完整的储能准入技术标准,推动大容量能源技术的产业化进程及其获取。
        结束语:
        综合能源系统的发展基于分布式电力和微电网技术的发展,这也是智能电网的发展方向。然而,目前的综合能源系统无法有效地连接到智能电网,因为综合能源系统的能源需求太大而无法通过当前电网来满足。只有当这项技术成熟时,集成能源系统才能成功实现电网连接。
        参考文献:
        [1]张恺.考虑分散接入配电网的光伏系统对母线负荷预测影响的功率预测技术研究[J].华北电力技术,2017,(10):38-43,56.
        [2]蒋瑞.综合能源接入电网管控技术体系研究①[J].云南电力技术,2017,45(3):129-133.
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