综合能源背景下的配电网规划研究

发表时间:2021/5/27   来源:《当代电力文化》2021年第5期   作者:郅明亮
[导读] 近年来,可再生能源的大规模利用和能源利用效率的提高,
        郅明亮
        国网新疆电力有限公司伽师县供电公司 新疆喀什 844300
        摘要:近年来,可再生能源的大规模利用和能源利用效率的提高,使得从生产、传输到消费的各个能源系统之间的相互作用日益增强。传统的能源系统只面对单一的能源,如电、气、热(冷)等,人为地分割能源系统协调优化配置,降低了能源的整体利用效率。针对这一现象,在解决大规模可再生能源消费问题的背景下,提出了多种能源系统协调配置的综合能源系统概念,即电、气、热(冷)等各类能源系统的有机耦合,充分发挥不同能源形式的互补性和协同性,在更大范围内优化能源资源配置,增强系统灵活性,提高可再生能源消费能力和系统整体能效。
        关键词:综合能源背景;配电网规划;研究;分析
        1综合能源及其意义
        1.1综合能源。
        所谓综合能源,是指对特定区域内的电、热、油、气、煤等各种能源进行有效整合,以实现异构能源协调规划、协同管理、优化运行、互补的目标。在满足地区多样化能源需求的前提下,各种能源的高效利用将促进能源的可持续发展。综合能源是一个系统工程,它最早的源头是热电联产优化,从系统论的观点来看,综合能源是在规划、建设和运行中,通过能源各环节的有机协调和优化,形成一种生产,供应和销售三位一体的完整体系。该系统由几个单元组成:能源供应网络,如供电网络、供气网络;能量交换单元,如发电机、空调热泵;储能单元,如电储、气储等;终端供电单元,如微网。
        1.2意义。
        1.2.1促进技术创新。
        通过研究异质能源的物理特性,可以明确不同能源之间的互补性和可替代性,为新能源转换和储存技术的研发提供依据,从而提高能源利用率,达到突破技术壁垒的目的。
        1.2.2有利于管理体制创新。
        综合能源中的能源种类繁多,可以看作是子系统,通过综合规划、协调管理,打破制度壁垒,这对能源管理体制创新具有重要的现实意义。
        2综合能源系统的规划和设计方法
        2.1设计原则和规划目标的设定。
        综合能源系统规划设计目标的确定,应当因地制宜、因地制宜,在满足用户需求的基础上,遵循安全可靠、供需平衡、梯级利用、因地制宜的基本原则,与区域政策环境、市场条件和能源结构相协调,与区域经济社会发展总体相适应,可以立足于经济视角,也可以立足于节能减排等视角。规划设计目标的确定,可以为实现能源系统一体化指明方向,建立能源规划指标体系。以区域能源系统为基础,以人均能源消费及相对价值、能源消费或碳排放率、区域能源结构等参数为基础,运用“金字塔”原理,结合区域形势分析,确定目标,本文采用数据统计的方法,确定减排目标和城市规划设计目标。
        2.2区域资源与气候环境分析。
        区域气候条件是负荷预测分析的重要因素,主要体现在需求侧和供给侧。极端冷负荷主要受温度和相对湿度的影响,极端热负荷主要受温度参数的影响。区域可利用能源资源的确定,特别是可再生能源的丰富程度,还受到一定条件下气象条件深入分析的影响。一般来说,该地区可能有多种可再生能源,因此其应用应考虑建筑成本等因素,并应考虑各类能源的分布、储量和来源,确定综合能源系统优先于所使用的可再生能源类型。在新区综合能源系统的实际规划、设计和建设中,一般以地热资源为核心,辅以光伏系统和天然气系统。
        2.3需求侧能耗分析。
        区域综合能源系统能源供给的一个本质特征是需求分布,因此用户条件分析和需求侧负荷预测是系统规划设计的关键环节。同一用户的负荷需求类型在不同季节、不同时段有所不同,不同类型的用户对不同的能源负荷有不同的需求。

考虑到区域内多类型用户的不确定性,整个负荷预测应基于能量平衡原则,考虑各种内部干扰因素(用户生产需求、生活需求和室内人员数量)和外部干扰因素(地理因素,根据动态模拟法和情景分析法,建立了全区动态负荷预测模型。
        3综合能源背景下的配电网规划策略
        3.1制定配电网规划目标。
        基于综合能源的配电网规划需要充分考虑电力系统的集中控制要求,引进先进技术,配置智能设备,合理调整用能,有效协调各种能源之间的关系,以优化能源利用,提高配电网效率。在配电网规划中,必须建立能量平衡体系,调整各种用能的平衡,保证能源的高效利用。在制定配电网规划目标时,要结合产业结构和能源消费结构的具体情况以及不同地区的发展需要,设置能源管理站,建设专业工作队伍,优化调整能源利用状况,以促进不同能源的有效利用,满足配电网的运行需要。
        3.2配电网规划框架的建立。
        配电网规划应以综合能源协同优化为指导,建立配电网规划框架,优化调整各部门工作,落实能源配置和应用措施,提高配电网规划质量。为解决能源供应质量问题,应建立能源信息共享平台,对电、气、热等能源的数据和信息进行采集和整合,并对各能源系统进行调整,及时将能源系统接入配网,有效解决配电网运行中的能源短缺问题,减少能耗过程中污染物的排放,满足配电网绿色规划的要求,促进能源综合利用的发展。
        3.3建立一体化能源协同规划管理服务体系。
        由于信息交换和共享的时间限制,在综合能源背景下,配电网规划和管理会出现一些问题,影响配电网的效率。为消除不利因素的影响,应建立一体化能源协同规划管理服务平台,提供多元化服务。在管理和服务平台上,用户可以及时获得用能情况反馈,并借助该平台进行综合能源管理和数据信息管理,确保配电网规划质量。配电网规划应增加用户体验的重要性,利用管理服务平台分析用户能耗和支付问题,为用户提供便捷的服务,降低用户操作难度,缩短用户操作时间,实现互利共赢。
        3.4配电网采用综合能源协同优化技术。
        在传统的配电网规划中,没有综合考虑分布式发电的大规模接入及其对配电网的影响,降低了电网的能源利用效率。在综合能源协同优化的背景下,利用配电网综合规划技术可以提高综合能源系统的安全性和稳定性,实现概率负荷预测,满足差分设计的要求,通过动态仿真分析,建立通信网络,提高电力系统运行的可靠性。同时,在综合能源协同优化的背景下,可采用多源协同优化控制技术,实现微电网的独立控制,及时响应灵活负荷的需求,合理调整可再生能源梯级,然后对有源配电网的协调进行优化,使不同区域的能量相互协调。多源协调优化控制技术可根据配电网规划的时效性和可靠性要求,基于不同层次的运行目标,对综合能源系统、局部控制和全局控制进行分析和控制,通过采用多种控制方法,系统可以达到多源协调优化的目的。
        3.5综合能源系统优化。
        将综合能源系统划分为不同的运行单元,保证配网规划质量,有序推进后续综合能源协调优化工作。在对系统进行划分时,应根据配电网的工作状态和组成特点确定各应用模块,并细分为网格。在网络中建立负荷预测模型,根据不同电网的使用情况制定电网利用计划,保证高质量的工作和分布式能源结构配电网协同优化策略的有效应用。在综合能源系统不断优化的背景下,系统采用多种管理方法,能及时解决电网运行中的问题,保证电网利用计划的有效实施,提高配电网规划管理质量。
        4结论
        在能源综合化的背景下,配电网的功能必将从配电网向多能源转换利用的新型配电网发展。综合考虑交通系统、天然气系统和分布式电源,相信综合能源下的配电网规划将朝着综合协调的方向发展,从而在综合能源系统中创造更多的经济效益和环境效益。
        参考文献
        [1]姚威.综合能源协同优化的配电网规划策略[J].通讯世界,2018(10):154-155.
        [2]张立地,窦迅,王俊,张盼.综合能源背景下的配电网规划研究[J].供用电,2018,35(04):37-45.
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