中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：內(nèi)蒙古二連浩特微電網(wǎng)可再生能源示范項(xiàng)目共包含了1.82GW風(fēng)電、565MW光伏、160MW光熱、150MW儲(chǔ)能，共計(jì)2.535GW的可再生能源發(fā)電項(xiàng)目。作為探索可再生能源創(chuàng)新利用方式及發(fā)展模式的示范基地，同時(shí)又囊括了目前被認(rèn)為具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)能與光熱，該項(xiàng)目的示范作用不言而喻。
規(guī)劃設(shè)想
1、規(guī)劃區(qū)域
本次規(guī)劃區(qū)域擬涵蓋錫林郭勒盟的"一市五旗"即二連浩特市、蘇尼特右旗、蘇尼特左旗、鑲黃旗、正鑲白旗及阿巴嘎旗。目前，規(guī)劃區(qū)域內(nèi)缺少穩(wěn)定的電源裝機(jī)，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱，難以滿足當(dāng)?shù)厝找嬖鲩L(zhǎng)的負(fù)荷需求。該地區(qū)風(fēng)能及太陽(yáng)能資源較豐富，同時(shí)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)擁有廣袤、開闊、平坦的可利用土地資源，具備開發(fā)建設(shè)集群式微網(wǎng)電源的條件，適合大規(guī)模開發(fā)利用。
2、集群式電源建設(shè)方式
本次微網(wǎng)規(guī)劃采取集群式可再生能源電源建設(shè)方式。集群式電源根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷特性和資源特性確定風(fēng)電及光伏的最佳配比，同時(shí)輔以具有調(diào)控功能的光熱發(fā)電及儲(chǔ)能設(shè)施，使其具備相對(duì)穩(wěn)定、平滑及可控的出力效果，降低電網(wǎng)調(diào)峰困難，保障規(guī)劃區(qū)內(nèi)的電力需求，同時(shí)最大限度提升微網(wǎng)的負(fù)荷率，提高電網(wǎng)設(shè)備的利用率。
3、電源整體規(guī)劃、分步實(shí)施方案
本次規(guī)劃共計(jì)7個(gè)集群式電源項(xiàng)目，裝機(jī)總規(guī)模253.5萬kW，其中，風(fēng)電規(guī)模182萬kW，光伏56.5萬kW，光熱15萬kW，配套儲(chǔ)能設(shè)施16萬kW。
考慮本地負(fù)荷增長(zhǎng)速度，規(guī)劃分步實(shí)施：
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一是集群式電源滾動(dòng)式發(fā)展。整個(gè)規(guī)劃要考慮實(shí)現(xiàn)規(guī)模目標(biāo)的建設(shè)條件，預(yù)留足夠的可開發(fā)土地面積。集群式電源建設(shè)根據(jù)當(dāng)年負(fù)荷增長(zhǎng)及負(fù)荷特性要求，相應(yīng)的制定可再生能源品種和規(guī)模的年度開發(fā)建設(shè)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)以負(fù)荷定規(guī)模的發(fā)展機(jī)制；
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二是集群電源特性不斷完善和提高。建設(shè)初期集群式發(fā)電單元以風(fēng)電、光伏為主輔以適當(dāng)?shù)墓鉄岷蛢?chǔ)能設(shè)施，按分布式原則建設(shè)電源；建設(shè)后期進(jìn)一步加大光熱和儲(chǔ)能的比例，提高集群電源發(fā)電的穩(wěn)定性和可控性，構(gòu)造適合于微網(wǎng)運(yùn)行的電源系統(tǒng)。
4、階段性微網(wǎng)建設(shè)理念
規(guī)劃的微網(wǎng)建設(shè)分為三個(gè)階段：
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第一階段為微網(wǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)期。本階段集群式電源以分布式的形式進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，并為后期微網(wǎng)化建設(shè)的技術(shù)及設(shè)備預(yù)留空間和通道。通過電源規(guī)模的逐漸擴(kuò)大帶動(dòng)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)又可以推動(dòng)電源規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展。到2018年形成相對(duì)穩(wěn)定的負(fù)荷規(guī)模和與之相匹配的電源規(guī)模，為微網(wǎng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
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第二階段為集群微網(wǎng)構(gòu)建期。到2019年，根據(jù)各集群式電源所在區(qū)域供、用電負(fù)荷情況，優(yōu)先將負(fù)荷比較穩(wěn)定、電源建設(shè)比較完備的區(qū)域分布式電源按微網(wǎng)要求加強(qiáng)和改造，配置微網(wǎng)運(yùn)行所需設(shè)備，建立和完善微網(wǎng)運(yùn)行模式。
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第三階段為各集群微網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期。到2020年，隨著各集群微網(wǎng)化改造的完成，為了進(jìn)一步提高各個(gè)集群可再生能源的利用率和系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)各集群電源及負(fù)荷區(qū)域之間的互濟(jì)性，可適時(shí)通過聯(lián)絡(luò)線建設(shè)實(shí)現(xiàn)各個(gè)集群微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，探索超大型可再生能源微網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行模式。
5、微網(wǎng)運(yùn)行模式
根據(jù)可再生能源的特點(diǎn)，為了保障微網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，微網(wǎng)不能完全脫離主網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行。在電力不平衡或出現(xiàn)安穩(wěn)故障時(shí)，可與主網(wǎng)實(shí)現(xiàn)快速、平滑切換，滿足用戶對(duì)電力供應(yīng)和電能質(zhì)量的要求，同時(shí)也最大程度的滿足主網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的要求。
為了體現(xiàn)可再生能源微網(wǎng)特征，保證可再生能源基本實(shí)現(xiàn)就近上網(wǎng)、就地消納。在本次規(guī)劃中，微網(wǎng)培養(yǎng)期除阿巴嘎旗地區(qū)外，與主網(wǎng)電量交換均不超過25%。在各個(gè)集群微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合運(yùn)行后，與主網(wǎng)交換電量可進(jìn)一步減少，與主網(wǎng)電量交換均可控制在10%，為了提高微網(wǎng)與主網(wǎng)的友好性，正常運(yùn)行模式下，微網(wǎng)在主網(wǎng)用電高峰段向主網(wǎng)送電，在主網(wǎng)用電低谷段從主網(wǎng)取電。
集群式電源場(chǎng)址與氣象站、測(cè)風(fēng)塔以及測(cè)光儀位置關(guān)系
資源情況
1、風(fēng)光資源
本次規(guī)劃的資源數(shù)據(jù)，主要參考錫林郭勒盟境內(nèi)的氣象站及測(cè)風(fēng)塔、測(cè)光儀數(shù)據(jù)，氣象站數(shù)據(jù)主要分析多年平均風(fēng)速、風(fēng)向、日照時(shí)數(shù)。測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)主要分析平均風(fēng)速、平均風(fēng)功率密度、風(fēng)向。測(cè)光儀數(shù)據(jù)主要分析太陽(yáng)能總輻射量、直輻射量、散輻射量、日照時(shí)數(shù)。
通過對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的分析，可知規(guī)劃區(qū)域風(fēng)速變化在7.2~8.3m/s之間，風(fēng)功率密度在384W/m2~528W/m2之間，風(fēng)能資源等級(jí)在3~4級(jí)之間。
太陽(yáng)能水平面總輻射量在1600~1698kWh/m2之間，日照時(shí)數(shù)在2907~3341h之間，太陽(yáng)能輻射等級(jí)為"很豐富"。
2、水資源
二連浩特市污水處理廠位于城區(qū)東北約1km處，與本規(guī)劃可再生能源電源場(chǎng)址距離約20km，該污水處理廠規(guī)劃設(shè)計(jì)處理能力為3萬？/日，已建設(shè)完成日處理污水1.5萬立方米。本次規(guī)劃在二連浩特市建設(shè)50MW光熱項(xiàng)目，光熱項(xiàng)目日用水量為0.076萬m3，該污水處理廠可滿足光熱項(xiàng)目建設(shè)要求。
蘇尼特右旗政府與內(nèi)蒙古牧都羊絨制品有限公司規(guī)劃在旗朱日和工業(yè)園區(qū)內(nèi)建設(shè)一座日處理污水0.5萬m3的污水處理廠，預(yù)計(jì)2015年底投入使用。該污水處理廠與本項(xiàng)目場(chǎng)址距離僅為10km，且100MW光熱項(xiàng)目日用水量為0.155萬m3，污水處理水量可滿足項(xiàng)目建設(shè)要求。
電源建設(shè)模型分析
由風(fēng)資源變化特性曲線可知，與光伏發(fā)電相比，風(fēng)電出力相對(duì)持續(xù)性較長(zhǎng)，具有一定的連續(xù)性。但風(fēng)電的波動(dòng)性較大，大規(guī)模的風(fēng)電基地在較高同時(shí)率的情況下，會(huì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰造成很大困難。
根據(jù)太陽(yáng)能資源變化特性曲線可知，光伏發(fā)電出力特點(diǎn)是相對(duì)平滑，且主要出現(xiàn)在電網(wǎng)用電高峰時(shí)段，但光伏間斷性明顯，且在電網(wǎng)晚高峰未結(jié)束前停止出力，持續(xù)供電能力較差。單一的大型光伏基地會(huì)造成輸送線路利用率不高，電力輸送經(jīng)濟(jì)性差。
熱發(fā)電通過增加蓄熱系統(tǒng)，使其出力特性相對(duì)持續(xù)和可控，并解決光伏發(fā)電在電網(wǎng)晚高峰未結(jié)束前停止出力的問題，但截止目前光熱項(xiàng)目尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，前期投資相對(duì)較大，且沒有明確電價(jià)政策。
鑒于單一的風(fēng)電及光伏等可再生能源項(xiàng)目出力特性存在弊端，研究利用風(fēng)能及太陽(yáng)能資源的互補(bǔ)特性，以受端電網(wǎng)用電負(fù)荷運(yùn)行特性曲線為核心依據(jù)，將風(fēng)電、光伏及光熱等可再生能源電源品種以集群的模式進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，輔以必要的儲(chǔ)能設(shè)施，通過優(yōu)化組合實(shí)現(xiàn)其聯(lián)合出力相對(duì)穩(wěn)定、平滑及可控，且在經(jīng)濟(jì)性良好的基礎(chǔ)上，形成與用電負(fù)荷具有較好互適性的電源系統(tǒng)。
負(fù)荷預(yù)測(cè)研究分析
風(fēng)電、光伏、光熱、儲(chǔ)能聯(lián)合運(yùn)行研究
根據(jù)建模仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)集群與主網(wǎng)電力平衡分析，進(jìn)一步研究集群運(yùn)行與主網(wǎng)運(yùn)行電力交換情況。規(guī)劃區(qū)域內(nèi)（除阿巴嘎旗集群外）其他各集群與主網(wǎng)電量交換比例均控制在25%以內(nèi)，六區(qū)域集群聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行后向主網(wǎng)電量送電比例為8.92%，接受電量比例為10.18%。可再生能源電源與用電負(fù)荷電力平衡結(jié)果較好。
據(jù)建模仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果，各集群與主網(wǎng)電量交換頻次均能控制在630次以下，六區(qū)域聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行后的交換頻次控制在663次。日均出現(xiàn)交換次數(shù)為3.6次以下。每個(gè)頻次的交換中均持續(xù)在20分鐘以上。集群與主網(wǎng)交換頻次較為合理，詳見下表。
據(jù)建模仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果，集群與主網(wǎng)電量交換負(fù)荷分布特征表現(xiàn)為，負(fù)荷越大出現(xiàn)的時(shí)間越少，負(fù)荷越小出現(xiàn)的時(shí)間越多，交換負(fù)荷主要在中低負(fù)荷之間，根據(jù)集群的經(jīng)濟(jì)效益承受能力，在向電網(wǎng)上送大負(fù)荷功率困難時(shí)，可對(duì)風(fēng)電出力主動(dòng)限發(fā)，以降低主網(wǎng)調(diào)峰困難。
微網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想
本次規(guī)劃按照集群式開發(fā)、分步式建設(shè)、開放式設(shè)計(jì)、電源負(fù)荷一體化運(yùn)行、易于電網(wǎng)布局、保障電力消納的整體規(guī)劃思路進(jìn)行規(guī)劃。
本次規(guī)劃根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)集群式微網(wǎng)電源的布局情況、電網(wǎng)現(xiàn)狀、主要負(fù)荷的分布及預(yù)測(cè)情況，將可再生能源集群式微電網(wǎng)構(gòu)建規(guī)劃分為三個(gè)階段：第一階段為微網(wǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)期；第二階段為集群式微網(wǎng)構(gòu)建期；第三階段為各集群微網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期。
1、方案綜述
到2020年，集群式微網(wǎng)電源裝機(jī)達(dá)到253.5萬kW，儲(chǔ)能設(shè)施16萬kW，當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷與集群式微網(wǎng)電源將達(dá)到一定規(guī)模。根據(jù)各集群式電源所在區(qū)域供、用電負(fù)荷情況，優(yōu)先將負(fù)荷比較穩(wěn)定、電源建設(shè)比較完備的區(qū)域分布式電源按微網(wǎng)要求加強(qiáng)和改造，配置微網(wǎng)運(yùn)行所需設(shè)備，建立和完善微網(wǎng)運(yùn)行模式。
本集群式微網(wǎng)為并網(wǎng)型微電網(wǎng)，既可與外部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可以是一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的孤島，可在外部電網(wǎng)故障或需要時(shí)與外網(wǎng)斷開單獨(dú)運(yùn)行，通過綜合控制網(wǎng)內(nèi)的分布式電源與儲(chǔ)能系統(tǒng)，維持所有或部分重要用電負(fù)荷的供電。微電網(wǎng)一般以一點(diǎn)（PCC：公共連接點(diǎn)）與上級(jí)電網(wǎng)連接，分界點(diǎn)可設(shè)置在微電網(wǎng)出口的連接線斷路器處。
區(qū)域集群式微網(wǎng)采用多級(jí)微電網(wǎng)輻射式架構(gòu)。區(qū)域集群式微網(wǎng)總體架構(gòu)如圖所示：接入系統(tǒng)的變電站（220kV），接入新能源電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷構(gòu)成主微電網(wǎng)；負(fù)荷中心的變電站（110kV）就地接入新能源電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷構(gòu)成一級(jí)子微電網(wǎng)；開發(fā)區(qū)等負(fù)荷區(qū)（35kV或10kV）接入分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷構(gòu)成二級(jí)子微網(wǎng)；終端用戶接入分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷構(gòu)成三級(jí)子微網(wǎng)。
各級(jí)微網(wǎng)通過對(duì)可控電源、儲(chǔ)能和可控負(fù)荷的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)功率的就地平衡，從而通過整個(gè)區(qū)域集群式微網(wǎng)的分層分級(jí)功率平衡，實(shí)現(xiàn)新能源的就地利用，降低對(duì)公共電網(wǎng)的沖擊。
2、各集群微網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期建設(shè)方案
隨著用電負(fù)荷與集群式微網(wǎng)電源達(dá)到一定規(guī)模，為了提高各個(gè)集群可再生能源的利用率和系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)各集群電源及負(fù)荷區(qū)域之間的互濟(jì)性，可適時(shí)通過聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)各個(gè)集群微網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，探索超大型可再生能源微網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行模式。
通過對(duì)每個(gè)分布式微網(wǎng)電源的出力特性和用電負(fù)荷特性進(jìn)行對(duì)比分析，可將地理位置較近、電源出力和用電負(fù)荷特性具有互補(bǔ)性的分布式微網(wǎng)電源進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，使得微網(wǎng)內(nèi)部電源和負(fù)荷在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)行，并通過與主網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制平滑接入主網(wǎng)或獨(dú)立自治運(yùn)行，進(jìn)一步滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性的要求。
隨著用電負(fù)荷與集群式微網(wǎng)電源達(dá)到一定規(guī)模，以及各個(gè)集群式微網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，通過聯(lián)絡(luò)線使各個(gè)集群微網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
微電網(wǎng)控制系統(tǒng)構(gòu)成圖
各集群微網(wǎng)通過220kV聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)連接，并通過220kV線路接入到500kV變電站220kV側(cè)，在500kV變電站設(shè)置1臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)微網(wǎng)的接入。通過500kV與公共電網(wǎng)聯(lián)接。
區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)連接示意圖
3、各集群微網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期建設(shè)方案
整個(gè)區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)通過220kV的PCC點(diǎn)相聯(lián)接，通過對(duì)整個(gè)區(qū)域微網(wǎng)的控制，實(shí)現(xiàn)與公共電網(wǎng)的交換功率可調(diào)控。
由于區(qū)域微網(wǎng)內(nèi)部采用"全局優(yōu)化、區(qū)域自治"和功率分層分級(jí)的就地平衡方式。在規(guī)劃建設(shè)中，盡量的實(shí)現(xiàn)了電源與負(fù)荷的就地平衡，從而使得各集群間的交換功率很小。并且在區(qū)域微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)潮流的優(yōu)化控制，避免電磁合環(huán)造成的穩(wěn)定問題。
區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)之間的交換功率可控，區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)從本質(zhì)上是網(wǎng)與網(wǎng)的關(guān)系，之間通過線路聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)功率的相互支援，具有弱耦合的特征，將之間的相互影響降到最低。
區(qū)域微網(wǎng)內(nèi)部各級(jí)子微網(wǎng)之間通過能夠快速隔離的PCC快速開關(guān)相聯(lián)接，當(dāng)其中一個(gè)子微網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，PCC快速開關(guān)快速動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)故障子微網(wǎng)的快速隔離，保障其他微網(wǎng)的正常運(yùn)行。故障子微網(wǎng)內(nèi)部通過配置的微電網(wǎng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離，保障子微網(wǎng)內(nèi)部其他負(fù)荷的可靠供電。當(dāng)故障切除后，子微網(wǎng)可以重新與上一級(jí)微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
