中國儲能網訊：本文開展面向園區(qū)的源網荷儲一體化研究，提出園區(qū)內一體化建設技術路線及應用場景，科學配置風電、光伏、儲能系統(tǒng)，規(guī)劃建設源網荷儲一體化示范項目，為構建新型電力系統(tǒng)率先垂范。
源網荷儲一體化建設方案
根據園區(qū)未來用電需求，以目前電網現(xiàn)狀為基礎，結合區(qū)內和周邊風光儲資源條件，規(guī)劃構建源網荷儲一體化綠色供電園區(qū)，為網內提供優(yōu)質低碳價廉的綠色能源。
1）源：利用園區(qū)周邊縣域風資源建設風電場;統(tǒng)計園區(qū)內廠房建筑可利用屋頂面積，利用園區(qū)內各個建筑屋頂安裝光伏組件，建設光伏電站。
2）網：根據園區(qū)內“十四五”電網規(guī)劃，新增規(guī)劃變電站應結合新能源建設情況，實現(xiàn)風光新能源發(fā)電就地消納。
3）荷：根據園區(qū)內“十四五”項目規(guī)劃布局，預計區(qū)域內年用電量及最大用電負荷，從而配套形成發(fā)、供、用良性發(fā)展源網荷儲一體化項目，使得新能源消納比例達到超過50%，為園區(qū)內實現(xiàn)碳中和打好基礎。
4）儲能：配套新建新能源規(guī)模，按照30%的新能源規(guī)模比例、充電時長不低于2小時考慮，儲能可滿足系統(tǒng)調峰需求，吸收過剩電力減少棄風棄光，同時可作為備用電源并提高調度的靈活性，儲能系統(tǒng)也利用國網(0:00～8:00)低谷電價儲存電能，當高峰用電負荷＞風光發(fā)電負荷時，儲能電力向外釋放電能，配電網與外部電網的交換功率和交換時段均可控。
源網荷儲一體化技術路線
▌風電選擇技術路線
風電場項目在進行風力發(fā)電機組選擇時，主要考慮了區(qū)域風資源特點、場址地形地貌、風機設備成熟度、道路運輸條件、經濟性、國網低電壓高電壓穿越等技術標準。
風電場布機范圍應考慮地形因素、風資源等綜合考慮以上各項原則。風電場的布機原則應兼顧土地資源集約化利用和風能資源高效利用，具體如下:
1)風力發(fā)電機組在風力發(fā)電場內的布置，應根據場地的地形、地貌及場內已有設施的位置綜合考慮，充分利用場地范圍，選擇布置方式；
2)風力發(fā)電機組布置盡量緊湊規(guī)則整齊，有一定規(guī)律，以方便場內配電系統(tǒng)的布置，減少輸電線路的長度；
3)風力發(fā)電機組風機間的安全距離最小為3D；
4)風力發(fā)電機組距離場內架空線路保證一定的安全距離。
5)風力發(fā)電機組作為建筑物，其距場內穿越公路、鐵路、煤氣石油管線等設施的最小距離，要滿足有關國家法律、法規(guī)的有關規(guī)定；
6)風力發(fā)電機組距有人居住建筑物的最小距離，需滿足國家有關噪聲對居民影響的法律、法規(guī)；
7)風力發(fā)電機組布置點要滿足機組吊裝、運行維護的場地要求；
8)對擬定的風力發(fā)電機組布置方案，需用風力發(fā)電場評估軟件進行模擬計算盡量減少尾流影響，進行經濟比較，選擇最佳方案，標出各風力機地圖坐標。
▌光伏選擇技術路線
光伏電站按照智慧光伏電站標準進行建設，將互聯(lián)網、云計算、大數據、人工智能等現(xiàn)代信息技術與光伏產業(yè)進行深度融合。
建設“智慧能源云平臺”，通過物聯(lián)網和互聯(lián)網采集電網、光伏電站、地理環(huán)境監(jiān)測和氣象等信息，結合現(xiàn)場智能巡檢無人機攜帶紅外光熱成像儀產生的數據，進行大數據交互、分析，實時掌握電站全部光伏板的運行狀態(tài)，可以快速定位故障，實現(xiàn)智能運維。
1）光伏類型選擇
目前，國內商用的太陽電池主要有以下幾種類型:單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池(CIGS)以及雙面雙玻太陽能電池。應綜合考慮項目類型、自然環(huán)境、屋面情況及費用、供應鏈情況、施工條件、交通運輸等因素，選擇技術經濟指標較優(yōu)的光伏組件。
2）逆變器選型
●逆變器選型應參照NB/T 32004、Q/ANNJ0204以及光伏制造行業(yè)規(guī)范條件的相關要求。
●應根據容量、相數、頻率、冷卻方式、功率因數、過載能力、溫升、效率、輸入輸出電壓、最大功率點跟蹤(MPPT)范圍及數量、保護和監(jiān)測功能、通信接口、防護等級等技術條件進行選擇。
●應具備電能量、溫度、元器件狀態(tài)等數據監(jiān)測及通訊功能。
●逆變器允許的最大直流輸入功率應不小于其對應的光伏方陣的最大直流輸出功率(STC條件下組件功率參數)。
●各項性能參數除滿足接入電網的統(tǒng)一規(guī)定外，還應滿足當地電網的特殊要求，且具有一定可擴展性。
●應自帶直流開關，使得維護與使用更安全。
●逆變器如采用顯示屏，應具備界面的用戶友好型，具體表現(xiàn)在中文顯示、內容簡單易懂及操作方便快捷防呆等方面;逆變器如采用顯示燈，應具備準確清晰呈現(xiàn)其運行狀態(tài)的功能。
●應按環(huán)境溫度、相對濕度、海拔高度、地震烈度、污穢等級等使用環(huán)境條件進行校驗。
●濕熱帶、工業(yè)污穢嚴重和沿海灘涂地區(qū)使用的逆變器，應考慮潮濕、污穢及鹽霧影響。
●海拔高度在2000m及以上高原地區(qū)使用的逆變器，應選用高原型(G)產品或采取降容使用措施。
●逆變器防護等級不應低于IP65。
●同一個項目所使用逆變器應選用同一個品牌或系列。
●逆變器應具備過壓降載功能，功能可進行本地或遠程升級。
3）支架
目前國內常用的光伏組件方陣的運行方式，包括:雙軸跟蹤支架、平單軸跟蹤支架、斜單軸跟蹤支架、固定可調支架以及固定式支架形式。若采用的支架形式為固定支架。光伏方陣采用固定式布置時，最佳傾角應結合站址當地的多年月平均輻照度、直射分量輻照度、散射分量輻照度、風速、雨水、積雪等氣候條件進行設計;對于并網光伏發(fā)電系統(tǒng)，傾角宜使光伏方陣的傾斜面受到的全年輻照量最大。
4）節(jié)能型變壓器
采用先進的節(jié)能型變壓器作為發(fā)電單元的升壓變壓器，降低升壓變壓器在夜間待機時，即處于空載運行狀態(tài)時的空載損耗，避免電能的浪費，更有利于電站的長期高效運行。
5）組件衰減自動評估技術
試點中光伏項目通過逆變器和管理系統(tǒng)，一鍵啟動即可完成光伏電站所有組串的掃描和分析，無需專業(yè)人員和設備。該技術能夠有效識別組件常見的衰減、隱裂、熱斑、旁路二極管擊穿、功率異常、PID效應等故障，實現(xiàn)對光伏組件的有效診斷。
▌配電網建設技術路線
為了提高電網供電的可靠性和電網供電的質量，最大限度地滿足用戶的用電需求，根據經濟發(fā)展和負荷的預測結果，對110kV及以上電網做如下規(guī)劃:
1）電壓等級及變電容量
根據負荷預測結果及相關政策，園區(qū)高壓配電網電壓等級一般確定為110kV，土建施工一次完成，主變臺數隨負荷發(fā)展，按容載比要求分期擴建。
2）110kV變電站規(guī)劃
根據園區(qū)負荷用電需求和電力電量平衡結果，規(guī)劃建設變電站，后續(xù)將根據負荷發(fā)展情況，新增變電容量。
▌儲能選擇技術路線
一體化建設引入儲能電站系統(tǒng)，可以彌補風力發(fā)電存在的間歇性和不穩(wěn)定特點，也更有利于能靈活調節(jié)，提高發(fā)電系統(tǒng)效率。
此外風電對電網接入的友好性也得到改善。儲能投運后，通過儲能系統(tǒng)有效平滑風電場上網波動、提高功率預測準確性，使風電場成為電網友好型、可調度風電場。目前市場上主要儲能方式分為以下幾類:
1）機械儲能
抽水蓄能是電力系統(tǒng)中應用最廣泛、最成熟的大規(guī)模儲能技術，具有容量大、壽命長、運行費用低的優(yōu)點。但是由于抽水蓄能對外部地理環(huán)境要求較高，限制了其廣泛應用。
壓縮空氣儲能具有容量大、連續(xù)工作時間長、壽命長等優(yōu)點，全生命周期內的度電成本低于大部分電化學儲能，具有良好的經濟性，但大型壓縮空氣儲能系統(tǒng)一般需要利用鹽穴、礦坑等特殊地理條件建設儲氣室。飛輪儲能具有瞬時功率大、能量轉換效率高、壽命長等優(yōu)點，但其存儲能量較小，持續(xù)放電時間僅在分鐘級，同時存在自放電率高的問題，停止充電后能量一般在幾到幾十個小時內會自行耗盡。
2）電磁儲能
超級電容器、超導儲能等電磁型儲能具有瞬時功率大、響應速度快、壽命長等優(yōu)點，但其持續(xù)放電時間很短，一般不超過數分鐘，比較適用于功率型應用，如應對瞬時電壓跌落、瞬時斷電供電等。目前電磁儲能成本較高，在超導臨界溫度、超導線材、電極材料等方面仍有待突破。
3）電化學儲能
電化學儲能具有設備機動性好、響應速度快、能量密度高和循環(huán)效率高等技術優(yōu)勢，是目前各國儲能產業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的重點領域和主要增長點。電化學儲能技術主要包括鉛蓄(鉛炭)電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池，其中鉛炭電池、鋰離子電池發(fā)展較快，有望率先帶動電化學儲能商業(yè)化。
現(xiàn)階段，在諸多儲能技術中，從規(guī)模、安全性、成本等方面綜合考慮推薦采用電化學儲能。從電化學儲能技術的經濟性來看，鋰離子電池有較強的競爭力，鈉硫電池和釩液流電池未形成產業(yè)化，供應渠道受限，成本昂貴。
從運營和維護成本來看，鈉硫電池需要持續(xù)供熱，釩液流電池需要泵進行流體控制，增加了運營的成本，而鋰電池幾乎不需要維護。
源網荷儲一體化應用場景
▌源網荷儲協(xié)同控制應用
“源－網－荷－儲”協(xié)同控制應用是電源、電網、負荷和儲能之間通過源源互補、源網協(xié)調、網荷互動、網儲互動和源荷互動等多種交互形式，更經濟、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動態(tài)平衡能力，是提升新能源能源本地消納最重要的技術手段，其主要實現(xiàn)包括以下幾方面：
源源互補：不同新能源之間的有效協(xié)調互補，即通過靈活發(fā)電資源與清潔能源之間的協(xié)調互補，解決清潔能源發(fā)電出力受環(huán)境和氣象因素影響而產生的隨機性、波動性問題，有效提高可再生能源的利用效率，減少電網旋轉備用，增強系統(tǒng)的自主調節(jié)能力。
源網協(xié)調:通過新的電網調節(jié)技術有效解決新能源大規(guī)模并網及分布式電源接入電網時的“不友好”問題，讓新能源和常規(guī)電源一起參與電網調節(jié)，使新能源朝著具有友好調節(jié)能力和特性的方向發(fā)展。
網荷互動：將負荷轉化為電網的可調節(jié)資源，在電網出現(xiàn)或者即將出現(xiàn)問題時，通過負荷主動調節(jié)和響應來改變潮流分布，確保電網安全經濟可靠運行。
網儲互動：充分發(fā)揮儲能裝置的雙向調節(jié)作用。在用電低谷時作為負荷充電，在用電高峰時作為電源釋放電能。其快速、穩(wěn)定、精準的充放電調節(jié)特性，能夠為電網提供調峰、調頻、備用、需求響應等多種服務。
源荷互動：電源側和負荷側均可作為可調度的資源參與電力供需平衡控制，負荷側響應成為平衡電源波動的重要手段之一。引導用戶改變用電習慣和用電行為，可匯聚各類可調節(jié)資源參與電力系統(tǒng)調峰和新能源消納。根據初步測算，通過源網荷儲協(xié)同控制，預期實現(xiàn)可再生能源100%消納，實現(xiàn)低碳園區(qū)的建設。
▌用戶綜合能源管理應用
智慧綜合能源管理應用是通過對工業(yè)負荷、居民負荷用能單位的能耗設備數據進行采集，實時監(jiān)測各能耗使用情況，對能耗數據進行統(tǒng)計、分析、預測及告警，根據系統(tǒng)分析結果提供節(jié)能優(yōu)化調度策略與設備控制，實現(xiàn)數據中心有效節(jié)能的目的。
通過應用大數據、云計算等信息技術與能源物聯(lián)網技術的融合，挖掘各類工業(yè)負荷不同工況下各類設備運行特性，實現(xiàn)各類能源設備物理出力狀態(tài)的數字孿生;
采用綜合能源系統(tǒng)能源設備能效優(yōu)化技術創(chuàng)新，從全局最優(yōu)角度實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)多類型設備的能效優(yōu)化，以經濟高效的設備運行策略滿足用戶用能需求，實現(xiàn)用戶用能成本的有效降低。
