中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國超過1400位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，中國電力科學(xué)研究院新能源研究中心總工程師遲永寧在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《新能源并網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)的研究及在西藏措勤的實踐應(yīng)用》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
中國電力科學(xué)研究院新能源研究中心總工程師遲永寧
遲永寧：大家上午好，非常感謝主辦方的邀請，讓我參加這個微電網(wǎng)和儲能的分會場。我是專門做新能源電網(wǎng)的，但是因為我們（中國電科院）新能源研究中心主要關(guān)注的是新能源，包括新能源的一些接入電網(wǎng)的分析研究等等。在我們整個中心下面實際上還有幾個部門其實也是專門做微電網(wǎng)和儲能的一些研究，包括參與一些實際的項目。正好前兩年我們在國網(wǎng)有一個叫做西藏措勤的項目，嚴(yán)格來說，你可以說它是一個獨立的微電網(wǎng)系統(tǒng)，也可以說是一個獨立的多能互補系統(tǒng)，在這里我想借這個機會給大家做一個介紹。
我們更多的還是站在大電網(wǎng)的角度去看各種新能源、各種分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的一些需求。其實過去的這些年，包括分布式的新能源的發(fā)展和微電網(wǎng)的發(fā)展，實際上我覺得可能是反映出了一些需求。對于微電網(wǎng)來說，我覺得它最早發(fā)展的一個驅(qū)動力應(yīng)該是負荷的一個供電可靠性，這個我覺得是比較重要的。因為當(dāng)有一些重要的負荷在跟大電網(wǎng)脫離聯(lián)系以后，實際上為了保證它的供電可靠性才是微電網(wǎng)一開始發(fā)展的一個需求。但是近兩年分布式的新能源越來越多，接入到一個低的電壓等級里，這時候怎么去管理和應(yīng)用分布式的新能源，同時提高供電可靠性，這是一個比較大的需求。其實不管是對于微電網(wǎng)還是對于大電網(wǎng)，還是對于一些新能源的接入，因為電網(wǎng)本身來說它的主要目的還是要保證給負荷的一個正常的供電。所以有幾個原則站在電網(wǎng)的角度是必須要遵守的，不管是對大電網(wǎng)還是對微電網(wǎng)。一個是在正常運行的時候我是要保證所有的電源正常發(fā)電，能夠給負荷一個正常的供電，保證供電的可靠性。另外一方面就是整個電網(wǎng)運行總是有一些非正常的時候，或者說系統(tǒng)故障的時候，這個時候就需要包括電源甚至包括微電網(wǎng)在系統(tǒng)發(fā)生一些故障時能夠保證穩(wěn)定，能夠保證整個電網(wǎng)不出現(xiàn)一些停電事故，保證安全穩(wěn)定性，這兩個方面應(yīng)該說是整個電網(wǎng)運行的最基本的幾個準(zhǔn)則。當(dāng)然不管是輸電網(wǎng)還是配電網(wǎng)，還是微電網(wǎng)，運行的時候也都要滿足下面幾個約束的條件，一個是你的網(wǎng)絡(luò)要有足夠的輸電能力，另外就是在正常運行的時候你的電壓是要保證正常的，保證電能質(zhì)量。因為對于一些可靠性要求比較高的負荷，實際上對電能質(zhì)量的要求應(yīng)該是更高的。再有就是包括咱們微電網(wǎng)，在跟電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行的時候，當(dāng)大的電網(wǎng)出現(xiàn)一些問題的時候，你要保證整個系統(tǒng)是安全的，在這塊我們電科院也做了很多工作，包括前幾年對微電網(wǎng)接入電網(wǎng)的一些設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，還有微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)的一些要求也是我們電科院做的標(biāo)準(zhǔn)。
對于現(xiàn)在的一些儲能的技術(shù)、新能源的技術(shù)，跟傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)已經(jīng)不一樣了，所以整體上來講整個的這種我們看到的系統(tǒng)接入的電源方面的特性實際上發(fā)生了很大的變化。它跟電網(wǎng)之間，比如說同步的機制也不一樣了，它采用的控制方案更多的是變流器的電力電子控制解決方案。下面就是簡單介紹一下我們對微電網(wǎng)的一些認(rèn)識，因為微電網(wǎng)可能是有不同的定義，像我們其實在標(biāo)準(zhǔn)里，也包括在IEC的標(biāo)準(zhǔn)里都有不同的定義。但是我們認(rèn)為微電網(wǎng)應(yīng)該是以分布式的發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)的，以分散型新能源為主，利用儲能和控制裝置進行實時調(diào)節(jié)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電力電量平衡的供電網(wǎng)絡(luò)，微電網(wǎng)可以并網(wǎng)運行也可以離網(wǎng)運行。有以下幾個特征，這些大家應(yīng)該都比較了解了。
微電網(wǎng)的主要功能，因為它要滿足這種并離網(wǎng)的運行，所以它不論在什么方式下都要保證本地負荷的一個供電，另外也要保證對大電網(wǎng)的支撐。尤其是在這種離網(wǎng)的模式下要自己維持一個小的電網(wǎng)的電壓的正常和頻率的穩(wěn)定，這塊實際上是有比較多的技術(shù)的挑戰(zhàn)的。但是在電網(wǎng)層面更多的還是采用傳統(tǒng)的控制方案，跟電網(wǎng)同步，電網(wǎng)出現(xiàn)一些問題的時候可能慢慢的對微電網(wǎng)有一些要求，比如說我們做的措勤的項目也是讓微電網(wǎng)本身實現(xiàn)了更多的調(diào)頻和調(diào)壓的能力。某些情況下當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)問題的時候，需要微電網(wǎng)從大電網(wǎng)脫開，同時保證一個沒有沖擊的切換過程。再有就是友好接入主電網(wǎng)，這個還是指微電網(wǎng)并網(wǎng)的情況下要給電網(wǎng)提供一個支撐的功能，因為過去的兩年咱們其實對新能源也會提這種友好接入電網(wǎng)的新能源發(fā)電，這是有類似需求的。另外就是保證供電可靠性，這個還是主要依靠微電網(wǎng)并網(wǎng)運行和控制策略來保證它盡可能的提供一個比較高的電能質(zhì)量，同時比較高的可靠性的運行。
微電網(wǎng)的適用范圍，當(dāng)然有并網(wǎng)型的微電網(wǎng)，并網(wǎng)型的微電網(wǎng)應(yīng)該是比較多的，更多的還是為了去開發(fā)更多的分布式的新能源，包括光伏和其他的一些可能的新能源。另外在并網(wǎng)運行的情況下，包括你這個微電網(wǎng)本身可能是一個高阻力的、高穿透力的，這時候你要保證它對大電網(wǎng)的影響能夠有一個支撐的效果。另外這個離網(wǎng)型的微電網(wǎng)主要還是用到一些大電網(wǎng)沒有辦法到達的偏遠地區(qū)，因為目前咱們國家有很多地區(qū)還沒有實現(xiàn)跟電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，所以措勤也是這樣的一個情況，今天我案例的介紹也是主要針對離網(wǎng)型的微電網(wǎng)給大家做一個介紹。微電網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)實際上是很多的，包括分布式發(fā)電的技術(shù)，包括微電網(wǎng)里面的一些儲能技術(shù)，因為儲能在微電網(wǎng)的這種獨立運行的模式里是非常重要的，怎么去依靠儲能單元去補網(wǎng)。另外整個微電網(wǎng)的仿真、規(guī)劃和電能質(zhì)量的技術(shù)，以及運能控制的技術(shù)都是比較重要的。我們看一下儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用，因為按分類來說包括功率型、能量型，實際上電網(wǎng)對這兩種儲能的需求是不一樣的。比如說對于功率型來說，它的響應(yīng)時間比較快，充放電的浮值也比較大。對于新能源越來越多這種電網(wǎng)，大家對儲能是越來越關(guān)注了。在這時候?qū)嶋H上電網(wǎng)就希望我這種能量型的儲能能夠給系統(tǒng)提供一個波動的一個平滑，完成削峰填谷的能力。
這個是各種運行方式下對于微電網(wǎng)功能的一些描述，我就不詳細去講了。我們下面主要看一下我們做的那個措勤的案例，措勤是在西藏西部的一個偏遠縣，大概距離拉薩是有900多公里，平均海拔是4700米，1.1萬的常住人口。在我們這個項目開展之前，措勤夏季是由小水電來供電的，但是在它的枯水期主要是依靠柴油發(fā)電機，一個是它的供電成本比較高，污染也比較大。我們主要是把這個地區(qū)的微電網(wǎng)改造成主要是由可再生能源供電的微電網(wǎng)系統(tǒng)。我們的項目研究里其實主要是解決以下的幾個問題，包括優(yōu)化配置，就是整個措勤微電網(wǎng)里面的電源該是什么比例，這種比例是能夠滿足措勤每年的運行的。還有就是經(jīng)濟方面，整個微電網(wǎng)是獨立電網(wǎng)，它需要一個協(xié)調(diào)的控制保證一個系統(tǒng)的正常，包括電壓的調(diào)節(jié)、頻率的調(diào)節(jié)等等。在項目的最初階段我們做了一些優(yōu)化和分析，最后得出了這樣一個量，就是說我們在假定的可以預(yù)測的一個負荷的情況下，我們通過一年的分析計算給出了這樣一個量，但是這個量跟我們目前實際系統(tǒng)最后的一個裝機還不是太一樣的。另外我們也利用一個長時間的仿真平臺，根據(jù)這一年里面措勤光資源的變化情況，它的光伏出力大概是什么樣的情況，包括水電出力是什么情況。還有對整個系統(tǒng)進行了分析，我們看這個電壓和頻率是不是在正常范圍內(nèi)，另外要看整個系統(tǒng)能不能保證可靠的運行，這是它一年下來的一個運行情況，當(dāng)然這是一個仿真的結(jié)果。實際的運行過程中也是基本上驗證了當(dāng)時的分析是對的，在這個項目之前基本上它是由一些柴油機組和水電供電的，它的最大的頻率偏差大概是正負4度，這個項目在電網(wǎng)方面的運行實際上是達到當(dāng)時要求的。另外我們也考慮這個微電網(wǎng)的容量比較小，所以它各個發(fā)電單元承擔(dān)的調(diào)頻功能會要求比較高，所以我們也設(shè)計了光伏發(fā)電、水電參與微電網(wǎng)調(diào)頻的一個功能。在正常的時候，它跟這個電網(wǎng)之間是不充放電的，當(dāng)然這個策略是一個調(diào)頻的策略。當(dāng)頻率降低的時候大家可以看到這邊的T就是正的，就是說我的儲能電池包括混合型的儲能都是根據(jù)電網(wǎng)的頻率變化進行調(diào)整，保證電網(wǎng)的頻率在正常的水平下。也是一個總的調(diào)頻策略，有這樣一個大概的順序，比如說鉛酸的儲能先參與這個調(diào)頻，然后是鋰電儲能還有水輪機、光伏等等都可以參與到微電網(wǎng)調(diào)頻過程中去。
再有就是我們當(dāng)時在這個微電網(wǎng)正式完全投運之前，我們也是利用了一些研究手段對一些電網(wǎng)出現(xiàn)故障情況下的運行的情況做了一些研究，比如說我們當(dāng)電網(wǎng)的頻率或者它的電壓出現(xiàn)一些變化的時候，我們可以看到我們這個混合儲能的控制策略才能夠保證它的調(diào)頻和調(diào)壓的動作。最后我們就看一下我們整個措勤電網(wǎng)兩年運行下來以后，基本上可以看到通過這個微電網(wǎng)項目的改造可以保證這個地區(qū)的穩(wěn)定供電，同時它的電能質(zhì)量方面，包括它的頻率由最早的正負4赫茲，降到了正負0.5。今天就利用這個機會給大家介紹這么多，感謝主辦方的邀請。
