中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位聯(lián)合召開(kāi)的“第三屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來(lái)自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心的孫天奎分享了主題報(bào)告《基于用戶側(cè)儲(chǔ)能的家庭低壓直流網(wǎng)》，以下是報(bào)告全文：
孫天奎：各位領(lǐng)導(dǎo)專(zhuān)家大家下午好。這個(gè)匯報(bào)是邀請(qǐng)?jiān)瑫?shū)記來(lái)做，但袁書(shū)記因工作未能參會(huì)，指派我來(lái)代他宣讀匯報(bào)材料，不足之處歡迎大家批評(píng)指正。
今天匯報(bào)的主題是《基于用戶側(cè)儲(chǔ)能的家庭低壓直流網(wǎng)》。匯報(bào)包括四部分，第一部分我們將從交流到直流的演進(jìn)講起，匯報(bào)直流在配電領(lǐng)域未來(lái)的優(yōu)勢(shì)，第二部分將向大家匯報(bào)家庭直流網(wǎng)中電壓選擇、布網(wǎng)和控制，第三部分是包含儲(chǔ)能系統(tǒng)的家庭直流網(wǎng)中能量傳遞，最后一部分我給大家簡(jiǎn)要介紹一下同里項(xiàng)目的概況。
在傳統(tǒng)的集中式供電體系下，電能主要由若干主要的發(fā)電廠生產(chǎn)之后通過(guò)輸電網(wǎng)傳遞至配電網(wǎng)，再由配電網(wǎng)分發(fā)至分散的負(fù)荷。在這個(gè)體系下，發(fā)電機(jī)組的容量較大，電源的容量相對(duì)集中，降低了發(fā)電成本。但電源與負(fù)荷的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，傳輸損耗大，因此多半采用高壓交流輸電。經(jīng)過(guò)不斷的努力，我國(guó)目前建設(shè)了較為完備的高壓交流輸電網(wǎng)，未來(lái)市場(chǎng)增長(zhǎng)空間將會(huì)很有限。
隨著世界能源觀念的變革，人們獲取能源的來(lái)源也從單一的化石能源逐步向多種多樣的分布式可再生能源過(guò)渡。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的可再生能源市場(chǎng)和全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)制造基地之一。在這種分布式的工業(yè)體系下，可再生能源的容量相對(duì)分散，種類(lèi)和形式又多樣，電源周?chē)执嬖诖罅康男∪萘?、低壓、分散的?fù)荷，適合就地消納，而這些負(fù)荷又多以直流為主，因此傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)在分布式的供電體系下存在很多的不足，我們面對(duì)這些分布式的供電體系下的新能源接入以及就地消納的問(wèn)題，低壓直流配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)了。
由于采用直流配電，分布式電源不再需要從直流轉(zhuǎn)換到交流饋送電網(wǎng)，使得低壓直流配電網(wǎng)接入分布式能源更加高效。同樣在負(fù)荷側(cè)也省去了交直的變換，使得家庭直流負(fù)荷更加節(jié)能。
低壓直流配電網(wǎng)相比于交流沒(méi)有相位的問(wèn)題，所以它在互相接入的時(shí)候就無(wú)需核相，相鄰的低壓直流配電網(wǎng)也可以靈活的重組實(shí)現(xiàn)互濟(jì)。
家庭直流網(wǎng)是在家庭中構(gòu)建一個(gè)直流的納網(wǎng)，為家庭中的家用電器供電，作為低壓直流配電網(wǎng)與用戶連接的窗口，在未來(lái)的市場(chǎng)會(huì)很大。家庭直流網(wǎng)主要元素依然是源網(wǎng)荷儲(chǔ)，它的電源主要就是屋頂光伏，這是我們家用電器的功率及場(chǎng)景分布圖。在我們的臥室、書(shū)房客廳以及餐廳的部分區(qū)域，家用電器除了空調(diào)的外機(jī)以外，大部分的額定功率都處于500瓦以下。因此，根據(jù)家用電器的特性，我們建議在人員頻繁活動(dòng)的區(qū)域內(nèi)采用48V的安全特低壓供電，在保證家用電器功率需求的前提下，最大程度的保障供電安全。
在臥室中我們?cè)趬ι?.5米以上我們建議通過(guò)375伏直流來(lái)布置環(huán)網(wǎng)，通過(guò)一些Current Router來(lái)連接的。我們建議是3個(gè)端口，其中兩個(gè)是375V直流端口，一個(gè)是48V端口。在2.5米以下，我們建議采用帶有四個(gè)端口的USB—C型接口的DC/DC。其中三個(gè)48V的低壓接口，兩個(gè)用于形成環(huán)網(wǎng)，一個(gè)用于跟上面的Current Router連接。USB-C接口目前的協(xié)議只能提供到5V-20V的自適應(yīng)電壓，未來(lái)采用擴(kuò)展擴(kuò)展協(xié)議則能夠提供5V到48V的自適應(yīng)電壓，覆蓋家庭低壓電器用電的需求。
這張拓?fù)渲?，最外面的黃線就是我們的區(qū)域直流配電網(wǎng)，目前采用的是集中式的控制，我們的交直流配電系統(tǒng)直接輸出的一個(gè)375V或者750V的直流電壓，是一個(gè)定電壓控制，為配電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)的電壓支撐。它通過(guò)EMS連入整個(gè)家庭直流網(wǎng)，家庭直流網(wǎng)最外是375V的電壓等級(jí)，通過(guò)Current Router和EMS構(gòu)成一個(gè)環(huán)網(wǎng)，下級(jí)連接的就是一個(gè)48V的直流網(wǎng)，與相鄰的家庭直流網(wǎng)之間通過(guò)DC/DC連接實(shí)現(xiàn)互濟(jì)。
這是對(duì)三級(jí)電網(wǎng)建議的電壓的選擇，對(duì)于最外層的上級(jí)直流配電網(wǎng)選擇375或者750是一個(gè)定電壓控制，是集中式的控制，所以它有一個(gè)較小的允許電壓降范圍，通常是以額定功率和線路阻抗來(lái)設(shè)計(jì)的，我們目前設(shè)計(jì)的是1.4%的電壓下降。中間這一級(jí)是375家庭直流網(wǎng)，與上級(jí)的直流配電網(wǎng)連接。為什么這里用一個(gè)帶有電壓帶的方式呢？是因?yàn)樵谶@一級(jí)家庭直流網(wǎng)中我們通常會(huì)接入大量的光伏、儲(chǔ)能，所以它不再適用于集中式的控制，會(huì)選擇分布式的控制，我們會(huì)為它預(yù)留一些下垂控制的范圍，我們把它叫做電壓帶，它的電壓帶上限是400V，下限350V。
下級(jí)48伏的家庭直流網(wǎng)由于沒(méi)有新能源接入或者儲(chǔ)能接入，所以它更傾向于集中式控制提供定電壓。與上一個(gè)直流配電網(wǎng)不同的是，它這個(gè)電壓是分裂運(yùn)行的定電壓控制，只要當(dāng)我們的接口輸出功率無(wú)法滿足接入電器的時(shí)候，它才會(huì)轉(zhuǎn)為最大功率公式控制，通過(guò)和其他的48V接口的連接端口進(jìn)行功率補(bǔ)充，由相鄰的模塊提供電壓支撐。
這里選擇400V的原因是因?yàn)樗枰獫M足國(guó)際電氣聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵谶@個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里面規(guī)定所有的家用電器的電壓帶需要范圍是在400V以下。在家庭直流網(wǎng)中由于成本的要求，構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的能量管理和協(xié)同控制系統(tǒng)是并不合適的，像同里綜合能源中心那種大型的直流網(wǎng)中會(huì)有獨(dú)立的協(xié)控系統(tǒng)還有能量管理系統(tǒng)，對(duì)于更次一級(jí)的家庭納網(wǎng)這種架構(gòu)是不太適用的，它需要一個(gè)更低成本、更簡(jiǎn)化的架構(gòu)方式。而儲(chǔ)能自身的EMS系統(tǒng)就特別適合作為這么一個(gè)中心控制器，因?yàn)樗挠布强梢詽M足這些需求的。
EMS需要承擔(dān)的任務(wù)將擴(kuò)展為：第一，與上一級(jí)直流配電網(wǎng)、家庭直流網(wǎng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)間的電力的變換與傳遞。
第二，提高家庭直流網(wǎng)的電能質(zhì)量。他會(huì)在特殊工況下為藍(lán)線這一級(jí)375提供一個(gè)較好的電力支撐。
第三，隔離儲(chǔ)能系統(tǒng)、家庭直流網(wǎng)或者上一級(jí)直流配電網(wǎng)的故障，是一個(gè)隔離型的裝置。
第四，聯(lián)合DC375V網(wǎng)中CRDC限制任意線路電流，快速隔離任意故障點(diǎn)。
這里是我們儲(chǔ)能正常工況下的三個(gè)典型工況，在夜晚至早上無(wú)光的狀態(tài)，儲(chǔ)能釋放電能，為375家庭直流網(wǎng)供電。在早上至下午儲(chǔ)能儲(chǔ)滿電的過(guò)程中，家庭直流網(wǎng)中的屋頂光伏會(huì)為儲(chǔ)能充電，在儲(chǔ)能充滿電的情況下屋頂光伏會(huì)向電網(wǎng)饋電。上級(jí)電網(wǎng)會(huì)替代儲(chǔ)能為整個(gè)家庭直流網(wǎng)供電，在上級(jí)配電網(wǎng)供電中斷的時(shí)候，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)為家庭直流網(wǎng)支撐電壓。儲(chǔ)能參與調(diào)壓的時(shí)候，家庭直流網(wǎng)向上級(jí)電網(wǎng)饋電。
這是我們的同里示范工程，我們選擇了六棟別墅，目前改造了五棟，其中五號(hào)別墅是交直流混供的別墅，六號(hào)到九號(hào)是四棟純直流供電的別墅，每棟別墅的直流供電容量是15千瓦，5號(hào)別墅包含了30千瓦的儲(chǔ)能，6號(hào)到9號(hào)分別包含10千瓦的儲(chǔ)能。
這是我們一戶家庭直流網(wǎng)實(shí)際的電網(wǎng)拓?fù)?。之所以沒(méi)有選用375的直流電網(wǎng)而選擇220V是因?yàn)槲覀冊(cè)谝?guī)劃出臺(tái)之就選擇了5號(hào)別墅進(jìn)行改造，選擇220V是兼容的考慮，但是實(shí)際運(yùn)行出現(xiàn)了大量的問(wèn)題，稍候我們可能會(huì)將這個(gè)220改造成375。
這是我們?cè)谕锖卧芳彝ブ绷骶W(wǎng)入戶直流配電與儲(chǔ)能系統(tǒng)的硬件設(shè)備，是由國(guó)程公司提供的。
這是我們?cè)阡佋O(shè)一些屋頂?shù)墓夥?
這是門(mén)口的充電樁以及改造后的家用電器，這些都是48V的，電視、臺(tái)燈、設(shè)備還有插排。廚房目前采用的是220V的，未來(lái)我們將采用一些專(zhuān)用的接插口。
感謝各位。
