中國儲能網(wǎng)訊：日前，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院（以下簡稱“南網(wǎng)科研院”）牽頭承擔的國家863計劃課題“基于分布式能源的用戶側(cè)智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范”通過國家科技部高技術(shù)中心驗收，將可能為微電網(wǎng)的更新普及帶來新的機遇。
據(jù)悉，自2013年上半年始，南網(wǎng)科研院聯(lián)合廣東電網(wǎng)公司、云南電網(wǎng)公司、廣州供電局、深圳供電局、華南理工大學(xué)、華北電力大學(xué)和浙江大學(xué)共同申報該課題，至課題正式驗收，歷時4年。
課題開發(fā)的微電網(wǎng)中央控制器和區(qū)域型/戶用型計量、監(jiān)控及能效管理一體化終端等核心控制設(shè)備，在行業(yè)內(nèi)首次成功將長時間尺度的能量管理相關(guān)功能和毫秒級的實時控制相關(guān)功能集成到嵌入式軟硬件平臺，首次在資源受限的嵌入式軟硬件平臺中實現(xiàn)了分布式電源及負荷預(yù)測功能，預(yù)測精度達到了實用化程度。
該課題研制的微電網(wǎng)核心控制設(shè)備極大的簡化了用戶側(cè)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了微電網(wǎng)二次系統(tǒng)成本，減少了微電網(wǎng)運維工作量。課題建成了2個住宅家庭/小區(qū)型、1個商業(yè)住宅型/辦公樓宇型和1個工業(yè)廠區(qū)型共計4個用戶側(cè)微電網(wǎng)示范工程。
玉溪唐旗社區(qū)住宅家庭、小區(qū)型用戶側(cè)微電網(wǎng)示范工程
佛山三水工業(yè)園工業(yè)型用戶側(cè)微電網(wǎng)示范工程-屋頂光伏
廣州家庭小區(qū)型用戶側(cè)微電網(wǎng)示范工程
針對該課題與分布式能源、智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況，@新浪南方能源頻道 采訪了南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責任公司智能電網(wǎng)研究所研究員田兵博士。
課題背景
@新浪南方能源頻道：這個由科研院牽頭承擔的國家863課題啟動的行業(yè)背景是什么？
田兵：近幾年來分布式光伏發(fā)展非?？?，光伏發(fā)電整體成本顯著降低，同時國家出臺了一系列政策支持光伏產(chǎn)業(yè)，尤其是分布式光伏的發(fā)展，比如《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》以及《關(guān)于開展分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)的通知》，并依托示范區(qū)開展微電網(wǎng)建設(shè)試點。
同時，微電網(wǎng)已經(jīng)經(jīng)過一段時間的理論研究，并且正處在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的萌芽期。長期以來，困擾業(yè)界的主要問題是微電網(wǎng)一二次設(shè)備冗余且集成度低、整體建設(shè)成本較高、投資回收期較長和運營模式匱乏等，此時南網(wǎng)申報該課題并開展關(guān)鍵技術(shù)研究、運營模式研究和示范工程建設(shè)，主要是從推動行業(yè)發(fā)展的角度，研究成套的解決方案，積累工程經(jīng)驗，探索行業(yè)推廣的運營模式。
分布式電源接入對電網(wǎng)的影響
@新浪南方能源頻道：分布式市場正在崛起，大量分布式單位接入電網(wǎng)后，對電網(wǎng)有何影響？
田兵：分布式電源接入配電網(wǎng)對配電網(wǎng)的規(guī)劃、運行、保護、電能質(zhì)量等都會有影響。
在規(guī)劃上，由于分布式電源的建設(shè)并網(wǎng)可能完全是用戶行為，電力系統(tǒng)規(guī)劃部門可能無法提前了解到全面信息，因此要考慮哪些地區(qū)可能會有多少容量的分布式電源、相應(yīng)線路等設(shè)備都要進行校核；運行上，制定運行方式時要考慮分布式電源的不確定性因素，尤其是部分分布式電源還配套了儲能，這些設(shè)備對發(fā)電計劃和備用容量都會有影響。
另外，由于分布式電源靠近用戶，在用電負荷較小時，若此時分布式電源出力較大，可能導(dǎo)致運行電壓過高，損壞用戶的用電設(shè)備；保護上，由于分布式電源的接入，改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)單向潮流的特征，存在雙向潮流的情況，原來的保護會受到影響，可能出現(xiàn)保護誤動或拒動的情況；電能質(zhì)量上，由于分布式電源的電網(wǎng)接口往往是電力電子變換器，這類接口不可避免的會產(chǎn)生或多或少的諧波，電力電子設(shè)備多了，可能還會出現(xiàn)新的、復(fù)雜的諧波問題。
但只要利用得當，分布式能源接入是可以實現(xiàn)多方共贏的，微電網(wǎng)技術(shù)就是實現(xiàn)分布式電源合理利用的有效手段。
利用儲能促進分布式電源就地消納
@新浪南方能源頻道：您認為大量的分布式電源接入配網(wǎng)會帶來哪些變化？此課題研發(fā)的設(shè)備對這方面是否有所改進，對電網(wǎng)、對分布式電源來說起到怎樣的促進和協(xié)調(diào)作用？
田兵：分布式電源接入配網(wǎng)對配網(wǎng)潮流的影響主要是改變了原來配網(wǎng)單向潮流的特點，存在雙向潮流的情況。
技術(shù)上，目前電網(wǎng)有技術(shù)手段能應(yīng)對這種變化，但配網(wǎng)規(guī)模龐大，要改造原配網(wǎng)，使其完全能夠適應(yīng)這種變化需要大量投資，不能一蹴而就。
目前，配電網(wǎng)單條線路接入分布式電源是有容量限制的，隨著配電網(wǎng)技術(shù)進步和更新?lián)Q代，限制會日益放寬。該課題研究的能量管理系統(tǒng)的一個重要目標就是充分利用儲能促進分布式電源就地消納，這就意味著可以減輕原來電力系統(tǒng)的壓力。另外，微電網(wǎng)作為一個整體，協(xié)調(diào)控制內(nèi)部分布式電源、儲能和負荷，大大增強了微電網(wǎng)整體對配電網(wǎng)的確定性和可控性，同時還具備分布式電源、負荷功率預(yù)測和上報的能力，可告知電網(wǎng)自身未來發(fā)用電的情況，便于電網(wǎng)及時、全面、精準感知微電網(wǎng)和用戶情況，提前制定相關(guān)計劃和應(yīng)對措施，最大程度降低分布式電源的不確定性對電網(wǎng)的影響。
專注用戶側(cè)
@新浪南方能源頻道：以往的微電網(wǎng)技術(shù)在運營模式和用戶需求、互動上關(guān)注不夠，原因何在？
田兵：以前分布式電源或者微電網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用主要關(guān)注對電網(wǎng)的影響，焦點集中在如何減少不利影響，如何利用有利因素。用戶只能被動用電，對供電側(cè)的情況知道得很少，對自身用電情況也只有一個粗略的了解，對參與電網(wǎng)的互動更是積極性不高，也沒有獲得相關(guān)信息的渠道。比如，用戶對于用電是來自新能源還是傳統(tǒng)能源并不了解，也不了解自己用電的構(gòu)成，有多少節(jié)約用電的空間。隨著售電側(cè)市場改革，微電網(wǎng)投資運營主體多樣化，用戶參與微電網(wǎng)建設(shè)的積極性提高了，電網(wǎng)、用戶和其他市場主體之間的博弈行為和互動方式將更為復(fù)雜。
@新浪南方能源頻道：基于對用戶側(cè)的關(guān)注，該課題做了哪些改進？
田兵：這個課題里包括了一個“戶用型微電網(wǎng)一體化終端”系統(tǒng)，通過它用戶可了解一天內(nèi)不同時段的用電量、各用電設(shè)備的用電比例，甚至可以了解所用電量的來源是光伏電還是市電。同時，這個終端還具備用戶能效管理功能，幫助用戶節(jié)約用電，增加光伏就地消納量。
@新浪南方能源頻道：工業(yè)用戶的需求較大，團隊是否針對這些群體做了相關(guān)優(yōu)化設(shè)計？
田兵：我們針對工業(yè)用戶會有不同于居民用戶的優(yōu)化設(shè)計，首先針對工業(yè)用電存在分時電價的情況，通過優(yōu)化微電網(wǎng)中儲能的充放電策略，在促進光伏就地消納的同時，還兼顧優(yōu)化提升工程的經(jīng)濟效益。另外，針對工業(yè)用戶，我們對微電網(wǎng)內(nèi)部無功進行了優(yōu)化，既保障光伏盡可能發(fā)電，又能提高微電網(wǎng)內(nèi)整體功率因數(shù)。
@新浪南方能源頻道：在佛山工業(yè)園的示范工程中，海爾電冰箱所在的子微網(wǎng)接入了電池儲能系統(tǒng)，請問儲能系統(tǒng)運行情況如何？有什么樣的反饋？它和光伏系統(tǒng)的銜接和協(xié)調(diào)運行情況如何？
田兵：儲能系統(tǒng)目前運行狀態(tài)良好，用戶電費有一定減少，而且不用再擔心功率因數(shù)過低被罰款。儲能和光伏系統(tǒng)本身不直接銜接，兩者都是在微電網(wǎng)控制器的控制下協(xié)調(diào)運行，共同實現(xiàn)微電網(wǎng)優(yōu)化運行的目標。
設(shè)備適應(yīng)性與優(yōu)勢
@新浪南方能源頻道：課題研制的三款設(shè)備跟其它設(shè)備銜接是否順利，適應(yīng)性如何？
田兵：技術(shù)原理上沒有困難，但是實際工程中不同廠家的設(shè)備之間互聯(lián)可能會存在一些問題，一般都可以通過簡單的現(xiàn)場調(diào)試解決。我們研制的這幾款設(shè)備也進行了大量通用化的設(shè)計，采用了標準化的通信協(xié)議，只要都遵循這個標準協(xié)議，設(shè)備間的連接問題不大。另外，我們采用文件配置的方式適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)、不同容量等級的微電網(wǎng)，甚至不同廠家的底層設(shè)備的不同控制方式。
@新浪南方能源頻道：請您介紹一下示范工程目前的運行狀態(tài)，您認為什么樣的差異對工程和設(shè)備影響最大？比如能否解決環(huán)境、地域的差異問題？
田兵：我們共在南網(wǎng)范圍內(nèi)的四個地方進行了示范，目前都運行正常。四個示范點的自然環(huán)境和地域的差異對我們工程和設(shè)備影響不大，影響比較大的是用戶類型的差異性。比如佛山工業(yè)型的微電網(wǎng)，它的電價環(huán)境就和廣州居民型的環(huán)境不同，因此微電網(wǎng)的運行策略也會有所差異。不過策略的主要思路是相通的，都是促進光伏消納，提高經(jīng)濟效益，而且像電價環(huán)境這樣的差異也是可以在配置文件中對優(yōu)化策略進行設(shè)置的。
@新浪南方能源頻道：目前，能源互聯(lián)網(wǎng)和多能互補市場已涌現(xiàn)大量的集成商和系統(tǒng)平臺商，您認為該課題研發(fā)的設(shè)備和技術(shù)優(yōu)勢何在？
田兵：對比南網(wǎng)和市場上大多數(shù)微電網(wǎng)廠商的技術(shù)路線和產(chǎn)品，我們進行了大量集成化、實用化、低成本、通用化、免維護的設(shè)計和嘗試，形成了全套解決方案和核心產(chǎn)品，投資和安裝成本大幅降低。該課題技術(shù)路線和產(chǎn)品的成本較低、實用性和針對性強，推廣起來會有明顯的優(yōu)勢。
助力能源互聯(lián)和多能互補
@新浪南方能源頻道：由于目前能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補市場正興起，對智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有利好，您認為智能電網(wǎng)技術(shù)能否無障礙地應(yīng)用在多能互補園區(qū)和能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目？
田兵：這個課題研究的微電網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)的一部分，由于應(yīng)用場合存在差異，技術(shù)和設(shè)備本身難以直接應(yīng)用在多能互補園區(qū)、能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目。但是有些共性技術(shù)和思路是可以沿用過來的，比如通信技術(shù)、分布式能源的就地、就近消納策略、分層控制的思路等都是可以用到多能互補園區(qū)、能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目的。
南網(wǎng)提出構(gòu)建“一主兩翼、國際拓展”產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，兩翼中的其中一翼就是綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，即積極開展市場化售電、增量配電網(wǎng)、分布式能源、電動汽車、需求側(cè)能效服務(wù)等業(yè)務(wù)，試點探索“多能互補、源網(wǎng)荷儲協(xié)同”等新的商業(yè)模式等。值得注意的是，“智能微電網(wǎng)”的本質(zhì)屬性就是在用戶側(cè)實現(xiàn)了源/網(wǎng)/荷/儲的協(xié)同和可再生能源與常規(guī)化石能源的互補，它是綜合能源服務(wù)和能源互聯(lián)網(wǎng)的重要業(yè)態(tài)，這個課題的研究內(nèi)容不僅很好的契合了公司發(fā)展和改革的戰(zhàn)略方向，并且為公司培養(yǎng)和積累了一批綜合能源服務(wù)的技術(shù)人才。
@新浪南方能源頻道：您認為對于通過本課題研發(fā)的微電網(wǎng)技術(shù)助力多能互補園區(qū)和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，下一步還需要做哪些工作？
田兵：前段時間，我們南網(wǎng)科研院智能電網(wǎng)所針對綜合能源發(fā)展，專門赴貴州做了專題調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)貴州地區(qū)有綜合能源業(yè)務(wù)需求和發(fā)展?jié)摿Φ墓I(yè)園區(qū)就有幾百個，可見市場潛力巨大。接下來，我們將積極落實公司“一主兩翼、國際拓展”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，進一步延伸和拓展微電網(wǎng)技術(shù)，使微電網(wǎng)向“微能源網(wǎng)”轉(zhuǎn)變。此外，我們將在本課題研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進一步布局開展綜合能源配用電系統(tǒng)一體化規(guī)劃軟件研發(fā)、配電網(wǎng)廣域同步測量技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用、含多種參與主體的工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)互動機制和運營模式設(shè)計等大項目和大課題，使得多能互補園區(qū)和能源互聯(lián)網(wǎng)在規(guī)劃上更加科學(xué)、信息采集和高級應(yīng)用上更加多元化、運營模式上更加合理，作為南網(wǎng)公司的“中央研究院”，為公司向綜合能源服務(wù)公司轉(zhuǎn)型提供技術(shù)保障。
