中國儲能網(wǎng)訊：當前，低壓配電網(wǎng)保護與自動化配置大多基于配電網(wǎng)潮流單向流動這一假設。當未來海量的分布式光伏并網(wǎng)時，將影響配電網(wǎng)的保護與自動化正常運行，嚴重時將導致配電網(wǎng)自動化投資失效，造成資產的浪費，亦可造成電網(wǎng)公司的可靠性指標下降，人畜觸電的風險上升，對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成極大的負面影響。
運行監(jiān)控方面，電網(wǎng)公司大部分營銷系統(tǒng)當前只有用電地址、客戶信息等數(shù)據(jù)，不能直接關聯(lián)公司資產，如10千伏線路、臺區(qū)等。一些并網(wǎng)運行存在的重大問題和隱患無法充分地被監(jiān)控，如變壓器反向功率過載及鐵芯飽和問題；按照現(xiàn)有的網(wǎng)損、三相不平衡的計算方法，大量的臺區(qū)線損為負、三相不平衡計算結果為負，難以準確反映網(wǎng)絡運行的健康度；大量的分布式光伏數(shù)據(jù)無法及時錄入，實際光伏并網(wǎng)數(shù)量與系統(tǒng)錄入數(shù)量差距巨大等等。
其次，大量的分布式光伏接入后，配電網(wǎng)逐步由“無源網(wǎng)”發(fā)展為“有源網(wǎng)”，潮流特性分布發(fā)生根本性改變，中低壓配電網(wǎng)潮流局部甚至全部反向的情況越來越常見，部分10千伏線路甚至存在8個以上的電源點。在光伏出力大時，極有可能產生電壓越限的問題，饋線末端造成過電壓。當饋線末端過電壓現(xiàn)象較為嚴重時，會導致用戶的家用電器無法啟動，甚至燒毀家用電器，致使用戶投訴量增加。此外，當返送功率足夠大時，還會導致變壓器過載現(xiàn)象，相同的重/過載程度，反向重載會比正向重載更容易增加配電變壓器的運行鐵芯飽和，造成變壓器燒損的風險。
同時，近幾年新能源汽車占比持續(xù)走高，并且在政策的扶持下勢必進一步增加，傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)將面臨大量電力電子器件與非線性負荷的接入，直流負荷占比將大幅增加，其運行經(jīng)濟性、穩(wěn)定性將受到一定影響。電動汽車通常在夜間或非高峰時段進行充電，這意味著配電網(wǎng)在早晚可能會面臨較為兩極分化的直流負荷。同時，電動汽車充電時需要消耗大量電能，可能造成配電網(wǎng)的電壓波動，通過增加儲能設備、改善電網(wǎng)結構將有助于增加電壓穩(wěn)定性。
基于上述背景，目前鄉(xiāng)鎮(zhèn)傳統(tǒng)交流臺區(qū)主要存在光伏無序盲目并網(wǎng)、多元化源荷消納困難、配電網(wǎng)風險難以辨識管控的問題。作為配電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢之一，交直流混合配電網(wǎng)對于解決以上問題有著出色的效果，相比于傳統(tǒng)的輻射狀交流配電網(wǎng)結構，交直流混合配電網(wǎng)在原有交流線路附近并行建設直流線路，或將一段原交流線路改造為直流線路，并通過能量路由器實現(xiàn)交流、直流側信息流和電能流的高度融合，利用直流配電靈活、損耗低的特性提高臺區(qū)對多元化源荷的消納能力。直流母線與交流母線的存在同時滿足了交流或者直流分布式發(fā)電與負荷的需求，減少了AC/DC或DC/AC變流環(huán)節(jié)，縮減了并網(wǎng)電力電子器件的使用，從而抑制了諧波。同時，通過能量路由器可以靈活地控制交流與直流間的功率流動，從而將原先交流配網(wǎng)末端大量返送的光伏功率通過直流線路送至臺區(qū)首端或臨近臺區(qū)，實現(xiàn)了電能質量問題的治理。最后，研制出光伏臺區(qū)中的配變低壓側的智能邊緣裝置和分布式光伏側的智能光伏斷路器，結合建立省域數(shù)字化光伏臺區(qū)監(jiān)控平臺，通過數(shù)字化技術對臺區(qū)的電量、功率、三相電流、諧波、頻率等指標進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)電能質量、潮流流向以及拓撲異動的感知與故障定位，以保證繼電保護設備的正確動作。
目前，在南方電網(wǎng)貴州電力科學院的指導協(xié)助下，貴州安順紫云供電局與興義供電局分別在當?shù)亻_展了現(xiàn)代農村電網(wǎng)示范區(qū)與新型城鎮(zhèn)化配電網(wǎng)示范區(qū)建設。這些示范區(qū)采用了交直流混合配電網(wǎng)改造方案，通過實現(xiàn)光、儲、充、放在直流母線上的能源優(yōu)化配置與調控，形成了多層次、數(shù)字化的“新型智能化城鎮(zhèn)配電網(wǎng)+分布式光伏+電動汽車”的電力體系。在這個電力體系中，現(xiàn)代農村電網(wǎng)示范區(qū)主要關注農村地區(qū)的電力供應問題。通過采用交直流混合配電網(wǎng)改造方案，實現(xiàn)了對太陽能、風能等可再生能源的高效利用，并將電能儲存起來以備不時之需。同時，該示范區(qū)還引入了電動汽車充電設施，為新能源汽車的發(fā)展提供了便利條件。而新型城鎮(zhèn)化配電網(wǎng)示范區(qū)則更加注重城市地區(qū)的需求。通過在城市中建設分布式光伏電站和儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)了對城市用電需求的平衡和穩(wěn)定供應。此外，該示范區(qū)還引入了智能電網(wǎng)技術，通過監(jiān)測和控制電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了源網(wǎng)荷儲的協(xié)調互動，為未來的需求側響應服務提供了技術基礎。
通過建設省域光伏臺區(qū)數(shù)字化監(jiān)控體系架構，示范區(qū)可實現(xiàn)：第一，臺區(qū)指標綜合分析。通過列表和數(shù)字孿生技術展示臺區(qū)“站—線—變—戶”拓撲關系，應用潮流指標、負荷指標、峰谷差指標、電壓合格率指標、負載率指標、線損率指標評估臺區(qū)健康程度，提供指標明細分析。第二，光伏看板分析。呈現(xiàn)了光伏設備信息、臺區(qū)功率曲線、負載率等數(shù)據(jù)?？刹榭赐負涫疽鈭D，監(jiān)控互濟設備和光伏控制器狀態(tài)，實時反饋光伏系統(tǒng)性能。提供綜合信息，助力運維人員優(yōu)化調整，實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效管理和運行。第三，可開放容量分析。對電力系統(tǒng)潛在的可開放電力容量進行分析和計算，以評估系統(tǒng)剩余容量，為新負荷接入和電力市場交易提供科學依據(jù)。通過該分析，可以更好地實現(xiàn)電力資源的利用和管理。
綜上所述，該示范區(qū)通過應用交直流混配改造與數(shù)字化監(jiān)控體系，不僅提高了當?shù)仉娏ο到y(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也為當?shù)鼐用裉峁┝烁颖憬莺涂煽康碾娏Ψ铡Ｍ瑫r，這些示范區(qū)的建設也為其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)提供了可借鑒的經(jīng)驗和技術，推動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化進程。
