中國儲能網(wǎng)訊：3月14日，江蘇省分布式光伏可觀可測系統(tǒng)上線“低壓分布式光伏縣域級超短期預(yù)測模塊”。這個模塊可將系統(tǒng)的預(yù)測精度提升到小時(shí)級，有力支撐分布式光伏靈活就地消納和主配微網(wǎng)的高效協(xié)同。
在傳統(tǒng)的“發(fā)輸配用”模式中，配電網(wǎng)作為電網(wǎng)末端環(huán)節(jié)，承擔(dān)著單向配送電力資源、保障“最后一公里”可靠用電的作用。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)的背景下，為滿足分布式新能源就地就近消納的目標(biāo)，配電網(wǎng)還承擔(dān)著挖掘用戶側(cè)調(diào)節(jié)資源、引導(dǎo)源荷雙向互動等任務(wù)。
國網(wǎng)江蘇省電力有限公司聚焦網(wǎng)架靈活適配、配電網(wǎng)數(shù)智賦能、資源可調(diào)可控、主配微協(xié)同運(yùn)行等目標(biāo)，探索現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)建設(shè)，開展了核心技術(shù)研發(fā)與典型場景驗(yàn)證，加強(qiáng)分布式能源就近消納，推進(jìn)新型負(fù)荷快速發(fā)展，保證大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
搭平臺：聚合各類資源
過去幾年中，江蘇省分布式光伏呈爆發(fā)式增長態(tài)勢。2023年，全省凈增分布式光伏裝機(jī)容量達(dá)1217.07萬千瓦，月均凈增裝機(jī)容量達(dá)101.42萬千瓦。大量分布式光伏項(xiàng)目投運(yùn)后，余電上網(wǎng)部分加劇了分區(qū)的平衡壓力，并影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在江蘇北部部分負(fù)荷密度大的地區(qū)，已累計(jì)有1063個配電臺區(qū)出現(xiàn)了潮流反向、設(shè)備重載或超載等問題。
針對上述問題，有業(yè)內(nèi)人士提出，可在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)配建儲能，以提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，但實(shí)施該方案投資大、成本高，難以持續(xù)。
“相比之下，用戶側(cè)調(diào)節(jié)資源的空間大、成本低。在分布式新能源集中接入的園區(qū)、鄉(xiāng)村等地，挖掘用戶側(cè)調(diào)節(jié)潛力，可有效滿足分布式新能源就地就近消納的需求；在負(fù)荷集中、分布式新能源較少的城市中心區(qū)域，挖掘用戶側(cè)調(diào)節(jié)潛力，可為主干網(wǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻提供資源支持，助力電網(wǎng)安全高效運(yùn)行。”國網(wǎng)江蘇電力配網(wǎng)部負(fù)責(zé)人表示。可見，充分發(fā)揮配電網(wǎng)聯(lián)通主干網(wǎng)和用戶側(cè)的橋梁紐帶作用，進(jìn)一步加強(qiáng)用戶側(cè)調(diào)節(jié)資源的開發(fā)，可有效滿足分布式新能源就地就近消納和多元負(fù)荷互動的需求。
近年來，國網(wǎng)江蘇電力積極匹配可調(diào)節(jié)資源聚合需求，針對16個重點(diǎn)行業(yè)開展用能設(shè)備可調(diào)特性分析，目前已完成4個行業(yè)8家企業(yè)的調(diào)研分析，為光儲充、柔性空調(diào)等6類設(shè)備制定了調(diào)節(jié)能力的計(jì)算規(guī)則。
以分布式光伏發(fā)展迅速的常州為例，從2023年4月起，國網(wǎng)常州供電公司探索建設(shè)一套對各類可調(diào)節(jié)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和高效聚合控制的數(shù)字信息系統(tǒng)。同年12月，該公司自主研發(fā)的新型電網(wǎng)主配微協(xié)同控制運(yùn)行平臺投運(yùn)，接入可調(diào)資源聚合商7個，聚合分布式光伏7100余戶、儲能場站13座、充電場站148個、微能源網(wǎng)4個，匯集了可調(diào)節(jié)資源2.6萬千瓦，整體調(diào)節(jié)能力相當(dāng)于一座110千伏變電站。平臺通過光纖、無線專網(wǎng)等多種通信方式，將電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的調(diào)控云與微能源網(wǎng)、可調(diào)資源聚合商、虛擬電廠等第三方能源系統(tǒng)、社會自建聚合系統(tǒng)的云服務(wù)資源相連接，形成了統(tǒng)一、互聯(lián)、可管理的共享共用資源池。
2023年12月8日11時(shí)許，系統(tǒng)預(yù)測到分布式光伏午間出力大，可能導(dǎo)致常州武南電網(wǎng)分區(qū)南夏墅網(wǎng)格出現(xiàn)潮流倒送電情況。國網(wǎng)常州供電公司應(yīng)用該平臺，將臨近網(wǎng)格內(nèi)的8條配電網(wǎng)線路共計(jì)675千瓦用電負(fù)荷一鍵轉(zhuǎn)至該網(wǎng)格，同時(shí)利用平臺的協(xié)同控制功能，向星星充電、蘇文電能俠等5個可調(diào)資源聚合商和常州新型站網(wǎng)互動示范中心微網(wǎng)發(fā)出了2000千瓦負(fù)荷上調(diào)指令。1分鐘內(nèi)，10千米以外的常州新型站網(wǎng)互動示范中心的照明、空調(diào)等樓宇負(fù)荷由2.5千瓦提升至23.5千瓦，位于津通工業(yè)園的用戶側(cè)儲能充電功率抬升了100千瓦，南夏墅網(wǎng)格內(nèi)的有序充電樁則從慢充轉(zhuǎn)為快充模式，由此解決了分布式光伏出力增長帶來的消納問題。
面對分布式新能源裝機(jī)快速增加帶來的潛在壓力，國網(wǎng)江蘇電力將重點(diǎn)開發(fā)光儲充等柔性負(fù)荷的可調(diào)節(jié)能力，以虛擬電廠、微電網(wǎng)為單元進(jìn)行聚合，在技術(shù)層面，形成以獨(dú)立儲能為代表的秒級調(diào)頻能力、以分布式光儲充為代表的分鐘級實(shí)時(shí)調(diào)峰能力、以常規(guī)工商業(yè)負(fù)荷為代表的小時(shí)級調(diào)峰能力，匹配電網(wǎng)不同時(shí)間尺度的調(diào)頻、調(diào)峰、備用需求。
促協(xié)同：引導(dǎo)用戶參與調(diào)峰
江寧區(qū)是南京市的經(jīng)濟(jì)“領(lǐng)頭羊”，2023年，江寧區(qū)的用電量約占南京市用電量的五分之一。區(qū)內(nèi)高端制造企業(yè)密集，電量需求大、對供電可靠性的要求也極高。從供能條件看，區(qū)內(nèi)自身能源資源稟賦不足，分布式新能源較少。但從負(fù)荷角度看，江寧區(qū)的用戶資源豐富，有商業(yè)居民集中區(qū)、工業(yè)制造業(yè)園區(qū)、高精尖電子制造及軟件研發(fā)園區(qū)、旅游景區(qū)、機(jī)場高鐵交通樞紐等各類負(fù)荷，具備豐富的可調(diào)節(jié)資源和技術(shù)應(yīng)用場景。
2023年9月，國網(wǎng)江蘇電力選取南京市江寧區(qū)打造智慧配電網(wǎng)高可靠供電保障示范區(qū)，探索主配微協(xié)同控制方式，系統(tǒng)性驗(yàn)證不同應(yīng)用場景中技術(shù)路線的可行性。國網(wǎng)江蘇電力搭建了一套主配微協(xié)同技術(shù)架構(gòu)。在該架構(gòu)下，配電網(wǎng)與微電網(wǎng)、虛擬電廠等用戶側(cè)能源管理系統(tǒng)貫通，通過“云邊互聯(lián)”和“云云互聯(lián)”等協(xié)同交互模式，開展主網(wǎng)、配電網(wǎng)、微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)一體化分析計(jì)算，匹配用戶側(cè)源荷可調(diào)節(jié)能力與各級電網(wǎng)運(yùn)行需求，引導(dǎo)相關(guān)市場主體通過輔助服務(wù)市場、需求響應(yīng)或電網(wǎng)直控等方式參與調(diào)節(jié)。
作為主配微協(xié)同技術(shù)架構(gòu)中的重要一環(huán)，微電網(wǎng)包含光、儲、充、荷等多類分布式可調(diào)資源，通常由用戶自主管理。當(dāng)外部電網(wǎng)需要其配合時(shí)，微電網(wǎng)往往因?yàn)榕c配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)不暢而無法實(shí)現(xiàn)及時(shí)響應(yīng)。2023年10月，由江蘇電科院自主開發(fā)的微能源網(wǎng)關(guān)上線應(yīng)用。該裝置基于主配微協(xié)同技術(shù)架構(gòu)而研發(fā)，通過搭載云邊協(xié)同控制算法，在配電網(wǎng)和微能源網(wǎng)間架起了一條“高速路”，使微能源網(wǎng)既可獨(dú)立運(yùn)行，又能在電網(wǎng)有需求時(shí)迅速協(xié)調(diào)內(nèi)部資源，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。
“網(wǎng)關(guān)裝置一頭連接微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)，另一頭連接配電自動化主站，支持光纖、無線專網(wǎng)等多種通信方式。它能夠匯聚微電網(wǎng)各類可調(diào)負(fù)荷資源，使之接受配電網(wǎng)調(diào)度的遠(yuǎn)程監(jiān)測和調(diào)節(jié)控制。平時(shí)，微電網(wǎng)自主管理內(nèi)部可調(diào)資源，在電網(wǎng)有需求時(shí)，則可以靈活按需調(diào)節(jié)?！必?fù)責(zé)研發(fā)工作的江蘇電科院繼保自動化通信技術(shù)中心主任高磊說。
高仿真：提升配電網(wǎng)的預(yù)判能力
隨著分布式光伏等新能源規(guī)?；l(fā)展，部分區(qū)域內(nèi)光伏的發(fā)電能力遠(yuǎn)超當(dāng)?shù)刎?fù)荷消納能力。一方面，電能大量上送，造成配電變壓器、線路反向重過載，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞；另一方面，發(fā)電功率層層匯聚，在光伏大發(fā)時(shí)易出現(xiàn)潮流倒送至上級電網(wǎng)的情況。
大量的新型源荷接入后，現(xiàn)有配電線路能否承載、能否消納？這需要配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和電網(wǎng)多時(shí)態(tài)仿真分析等能力作為支撐，因此，對配電網(wǎng)承載力和靈活適配能力進(jìn)行量化分析就顯得非常重要。
為此，國網(wǎng)江蘇電力先后研發(fā)了可靠性管控、線損研判等多類分析應(yīng)用，據(jù)此打造了智慧配電網(wǎng)數(shù)字仿真平臺。平臺能夠應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法智能識別全省13個地市95個縣區(qū)1200余個供電網(wǎng)格內(nèi)的建筑屋頂，分別測算其光伏開發(fā)潛力，同時(shí)可自動將屋頂與配電變壓器和線路的坐標(biāo)相匹配，模擬源荷接入后配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，在規(guī)劃建設(shè)前精準(zhǔn)預(yù)判網(wǎng)絡(luò)潮流。根據(jù)平臺測算，江蘇全省的可開發(fā)分布式光伏屋頂面積達(dá)970平方千米，遠(yuǎn)景分布式光伏裝機(jī)容量可達(dá)1.15億千瓦。
該平臺還可對配電網(wǎng)改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行可視化分析，為解決配電網(wǎng)短時(shí)電壓越限、重過負(fù)荷等問題提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。目前，平臺已在江蘇全省13個地市供電公司上線應(yīng)用，完成了近2000條中壓線路的薄弱點(diǎn)分析。
強(qiáng)適配：提高綠電消納水平
鎮(zhèn)江揚(yáng)中在2016年被國家能源局批準(zhǔn)創(chuàng)建高比例新能源示范城市。此后，揚(yáng)中因地制宜，大力推進(jìn)新能源應(yīng)用。今天，揚(yáng)中無論是企業(yè)、居民還是政府單位，各類建筑的屋頂上，光伏板隨處可見。
隨著分布式光伏大規(guī)模接入，揚(yáng)中配電網(wǎng)電壓越限、線損過高等問題同樣突出。2021年12月，國網(wǎng)江蘇電力在揚(yáng)中市新壩、油坊兩鎮(zhèn)試點(diǎn)開展智慧配電網(wǎng)分布式光伏就地就近消納示范區(qū)建設(shè)，聚焦配電網(wǎng)適配性開展技術(shù)攻關(guān)，重點(diǎn)打造中壓柔性互聯(lián)、低壓柔性互聯(lián)、臺區(qū)分布式儲能、光儲充微網(wǎng)等四類示范工程，以微網(wǎng)自治管理、功率互濟(jì)等方式，推動網(wǎng)格級分布式光伏全量就地消納。
工程于2022年全部建成投運(yùn)，試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)分布式光伏就地消納率由65%提升至80%。以低壓柔性互聯(lián)示范工程為例，針對臺區(qū)間存在的光伏發(fā)電與用電負(fù)荷相差較大的情況，國網(wǎng)揚(yáng)中市供電公司選取客運(yùn)中心公用配電變壓器、建新村3號配電變壓器這兩個相鄰臺區(qū)，利用客運(yùn)中心低壓配電房戶外桿上配電柜的空余空間，安裝了低壓柔直裝置和50千瓦/50千瓦時(shí)磷酸鐵鋰儲能裝置，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電在400伏臺區(qū)間的功率互濟(jì)。
建新村3號配電變壓器臺區(qū)下共安裝分布式光伏191千瓦，光伏發(fā)電高峰時(shí)常有電能倒送情況發(fā)生。1月4日13時(shí)30分，揚(yáng)中市供電公司通過配電云主站，發(fā)現(xiàn)建新村3號變壓器有功功率為負(fù)，存在光伏倒送現(xiàn)象，而臨近的客運(yùn)中心變電站則負(fù)荷較重，低壓互聯(lián)裝置達(dá)到運(yùn)行條件自動開始運(yùn)行，將建新村3號下的35.62千瓦光伏發(fā)電負(fù)荷轉(zhuǎn)移至用電負(fù)荷較大的客運(yùn)中心公用配變臺區(qū)下。監(jiān)測顯示，轉(zhuǎn)移后的光伏發(fā)電量全部被客運(yùn)中心公用配電變壓器臺區(qū)下的用電客戶消納。
“其實(shí)，即使用戶消納不了，光伏電量也將被自動存儲至客運(yùn)中心的儲能裝置，以此緩解功率倒送情況。”該公司設(shè)備部專職金鵬飛說。經(jīng)過一系列探索，揚(yáng)中地區(qū)的光伏發(fā)電消納水平持續(xù)提升。截至2023年年底，全市光伏發(fā)電量達(dá)到3.2億千瓦時(shí)，占全社會用電量的14.6%。
技術(shù)創(chuàng)新激發(fā)了揚(yáng)中智慧配電網(wǎng)建設(shè)的新動能。3月25日，江蘇首個縣域級光儲一體化示范工程在鎮(zhèn)江揚(yáng)中投運(yùn)，助力有效消納清潔能源，提升配電網(wǎng)可靠性。更多技術(shù)的引入，也將為當(dāng)?shù)噩F(xiàn)代智慧配電網(wǎng)建設(shè)提供有益的參考。
