中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來(lái)自中、美、英、德、澳、日、韓等國(guó)超過(guò)1400位嘉賓到場(chǎng)參會(huì)。大會(huì)共邀請(qǐng)140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會(huì)最具價(jià)值的聲音。
大會(huì)期間，中國(guó)電力科學(xué)研究院新能源研究中心總工程師遲永寧在“儲(chǔ)能電站暨微電網(wǎng)專場(chǎng)”，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(shí)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(guó)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(qǐng)，讓我參加這個(gè)微電網(wǎng)和儲(chǔ)能的分會(huì)場(chǎng)。我是專門做新能源電網(wǎng)的，但是因?yàn)槲覀儯ㄖ袊?guó)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(gè)中心下面實(shí)際上還有幾個(gè)部門其實(shí)也是專門做微電網(wǎng)和儲(chǔ)能的一些研究，包括參與一些實(shí)際的項(xiàng)目。正好前兩年我們?cè)趪?guó)網(wǎng)有一個(gè)叫做西藏措勤的項(xiàng)目，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，你可以說(shuō)它是一個(gè)獨(dú)立的微電網(wǎng)系統(tǒng)，也可以說(shuō)是一個(gè)獨(dú)立的多能互補(bǔ)系統(tǒng)，在這里我想借這個(gè)機(jī)會(huì)給大家做一個(gè)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(shí)過(guò)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(shí)際上我覺(jué)得可能是反映出了一些需求。對(duì)于微電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得它最早發(fā)展的一個(gè)驅(qū)動(dòng)力應(yīng)該是負(fù)荷的一個(gè)供電可靠性，這個(gè)我覺(jué)得是比較重要的。因?yàn)楫?dāng)有一些重要的負(fù)荷在跟大電網(wǎng)脫離聯(lián)系以后，實(shí)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(gè)需求。但是近兩年分布式的新能源越來(lái)越多，接入到一個(gè)低的電壓等級(jí)里，這時(shí)候怎么去管理和應(yīng)用分布式的新能源，同時(shí)提高供電可靠性，這是一個(gè)比較大的需求。其實(shí)不管是對(duì)于微電網(wǎng)還是對(duì)于大電網(wǎng)，還是對(duì)于一些新能源的接入，因?yàn)殡娋W(wǎng)本身來(lái)說(shuō)它的主要目的還是要保證給負(fù)荷的一個(gè)正常的供電。所以有幾個(gè)原則站在電網(wǎng)的角度是必須要遵守的，不管是對(duì)大電網(wǎng)還是對(duì)微電網(wǎng)。一個(gè)是在正常運(yùn)行的時(shí)候我是要保證所有的電源正常發(fā)電，能夠給負(fù)荷一個(gè)正常的供電，保證供電的可靠性。另外一方面就是整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行總是有一些非正常的時(shí)候，或者說(shuō)系統(tǒng)故障的時(shí)候，這個(gè)時(shí)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(shí)能夠保證穩(wěn)定，能夠保證整個(gè)電網(wǎng)不出現(xiàn)一些停電事故，保證安全穩(wěn)定性，這兩個(gè)方面應(yīng)該說(shuō)是整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的最基本的幾個(gè)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(yùn)行的時(shí)候也都要滿足下面幾個(gè)約束的條件，一個(gè)是你的網(wǎng)絡(luò)要有足夠的輸電能力，另外就是在正常運(yùn)行的時(shí)候你的電壓是要保證正常的，保證電能質(zhì)量。因?yàn)閷?duì)于一些可靠性要求比較高的負(fù)荷，實(shí)際上對(duì)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(yùn)行的時(shí)候，當(dāng)大的電網(wǎng)出現(xiàn)一些問(wèn)題的時(shí)候，你要保證整個(gè)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(duì)微電網(wǎng)接入電網(wǎng)的一些設(shè)計(jì)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(duì)于現(xiàn)在的一些儲(chǔ)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(lái)講整個(gè)的這種我們看到的系統(tǒng)接入的電源方面的特性實(shí)際上發(fā)生了很大的變化。它跟電網(wǎng)之間，比如說(shuō)同步的機(jī)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(jiǎn)單介紹一下我們對(duì)微電網(wǎng)的一些認(rèn)識(shí)，因?yàn)?strong>微電網(wǎng)可能是有不同的定義，像我們其實(shí)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(chǔ)能和控制裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)實(shí)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(yùn)行也可以離網(wǎng)運(yùn)行。有以下幾個(gè)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?yàn)樗?strong>要滿足這種并離網(wǎng)的運(yùn)行，所以它不論在什么方式下都要保證本地負(fù)荷的一個(gè)供電，另外也要保證對(duì)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(gè)小的電網(wǎng)的電壓的正常和頻率的穩(wěn)定，這塊實(shí)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(wèn)題的時(shí)候可能慢慢的對(duì)微電網(wǎng)有一些要求，比如說(shuō)我們做的措勤的項(xiàng)目也是讓微電網(wǎng)本身實(shí)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(wèn)題的時(shí)候，需要微電網(wǎng)從大電網(wǎng)脫開，同時(shí)保證一個(gè)沒(méi)有沖擊的切換過(guò)程。再有就是友好接入主電網(wǎng)，這個(gè)還是指微電網(wǎng)并網(wǎng)的情況下要給電網(wǎng)提供一個(gè)支撐的功能，因?yàn)檫^(guò)去的兩年咱們其實(shí)對(duì)新能源也會(huì)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(gè)還是主要依靠微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和控制策略來(lái)保證它盡可能的提供一個(gè)比較高的電能質(zhì)量，同時(shí)比較高的可靠性的運(yùn)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(yùn)行的情況下，包括你這個(gè)微電網(wǎng)本身可能是一個(gè)高阻力的、高穿透力的，這時(shí)候你要保證它對(duì)大電網(wǎng)的影響能夠有一個(gè)支撐的效果。另外這個(gè)離網(wǎng)型的微電網(wǎng)主要還是用到一些大電網(wǎng)沒(méi)有辦法到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，因?yàn)槟壳霸蹅儑?guó)家有很多地區(qū)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)跟電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，所以措勤也是這樣的一個(gè)情況，今天我案例的介紹也是主要針對(duì)離網(wǎng)型的微電網(wǎng)給大家做一個(gè)介紹。微電網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)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(chǔ)能技術(shù)，因?yàn)閮?chǔ)能在微電網(wǎng)的這種獨(dú)立運(yùn)行的模式里是非常重要的，怎么去依靠?jī)?chǔ)能單元去補(bǔ)網(wǎng)。另外整個(gè)微電網(wǎng)的仿真、規(guī)劃和電能質(zhì)量的技術(shù)，以及運(yùn)能控制的技術(shù)都是比較重要的。我們看一下儲(chǔ)能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用，因?yàn)?strong>按分類來(lái)說(shuō)包括功率型、能量型，實(shí)際上電網(wǎng)對(duì)這兩種儲(chǔ)能的需求是不一樣的。比如說(shuō)對(duì)于功率型來(lái)說(shuō)，它的響應(yīng)時(shí)間比較快，充放電的浮值也比較大。對(duì)于新能源越來(lái)越多這種電網(wǎng)，大家對(duì)儲(chǔ)能是越來(lái)越關(guān)注了。在這時(shí)候?qū)嶋H上電網(wǎng)就希望我這種能量型的儲(chǔ)能能夠給系統(tǒng)提供一個(gè)波動(dòng)的一個(gè)平滑，完成削峰填谷的能力。
這個(gè)是各種運(yùn)行方式下對(duì)于微電網(wǎng)功能的一些描述，我就不詳細(xì)去講了。我們下面主要看一下我們做的那個(gè)措勤的案例，措勤是在西藏西部的一個(gè)偏遠(yuǎn)縣，大概距離拉薩是有900多公里，平均海拔是4700米，1.1萬(wàn)的常住人口。在我們這個(gè)項(xiàng)目開展之前，措勤夏季是由小水電來(lái)供電的，但是在它的枯水期主要是依靠柴油發(fā)電機(jī)，一個(gè)是它的供電成本比較高，污染也比較大。我們主要是把這個(gè)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(xiàng)目研究里其實(shí)主要是解決以下的幾個(gè)問(wèn)題，包括優(yōu)化配置，就是整個(gè)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(yùn)行的。還有就是經(jīng)濟(jì)方面，整個(gè)微電網(wǎng)是獨(dú)立電網(wǎng)，它需要一個(gè)協(xié)調(diào)的控制保證一個(gè)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(xiàng)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(gè)量，就是說(shuō)我們?cè)诩俣ǖ目梢灶A(yù)測(cè)的一個(gè)負(fù)荷的情況下，我們通過(guò)一年的分析計(jì)算給出了這樣一個(gè)量，但是這個(gè)量跟我們目前實(shí)際系統(tǒng)最后的一個(gè)裝機(jī)還不是太一樣的。另外我們也利用一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的仿真平臺(tái)，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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，我們看這個(gè)電壓和頻率是不是在正常范圍內(nèi)，另外要看整個(gè)系統(tǒng)能不能保證可靠的運(yùn)行，這是它一年下來(lái)的一個(gè)運(yùn)行情況，當(dāng)然這是一個(gè)仿真的結(jié)果。實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中也是基本上驗(yàn)證了當(dāng)時(shí)的分析是對(duì)的，在這個(gè)項(xiàng)目之前基本上它是由一些柴油機(jī)組和水電供電的，它的最大的頻率偏差大概是正負(fù)4度，這個(gè)項(xiàng)目在電網(wǎng)方面的運(yùn)行實(shí)際上是達(dá)到當(dāng)時(shí)要求的。另外我們也考慮這個(gè)微電網(wǎng)的容量比較小，所以它各個(gè)發(fā)電單元承擔(dān)的調(diào)頻功能會(huì)要求比較高，所以我們也設(shè)計(jì)了光伏發(fā)電、水電參與微電網(wǎng)調(diào)頻的一個(gè)功能。在正常的時(shí)候，它跟這個(gè)電網(wǎng)之間是不充放電的，當(dāng)然這個(gè)策略是一個(gè)調(diào)頻的策略。當(dāng)頻率降低的時(shí)候大家可以看到這邊的T就是正的，就是說(shuō)我的儲(chǔ)能電池包括混合型的儲(chǔ)能都是根據(jù)電網(wǎng)的頻率變化進(jìn)行調(diào)整，保證電網(wǎng)的頻率在正常的水平下。也是一個(gè)總的調(diào)頻策略，有這樣一個(gè)大概的順序，比如說(shuō)鉛酸的儲(chǔ)能先參與這個(gè)調(diào)頻，然后是鋰電儲(chǔ)能還有水輪機(jī)、光伏等等都可以參與到微電網(wǎng)調(diào)頻過(guò)程中去。
再有就是我們當(dāng)時(shí)在這個(gè)微電網(wǎng)正式完全投運(yùn)之前，我們也是利用了一些研究手段對(duì)一些電網(wǎng)出現(xiàn)故障情況下的運(yùn)行的情況做了一些研究，比如說(shuō)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(shí)候，我們可以看到我們這個(gè)混合儲(chǔ)能的控制策略才能夠保證它的調(diào)頻和調(diào)壓的動(dòng)作。最后我們就看一下我們整個(gè)措勤電網(wǎng)兩年運(yùn)行下來(lái)以后，基本上可以看到通過(guò)這個(gè)微電網(wǎng)項(xiàng)目的改造可以保證這個(gè)地區(qū)的穩(wěn)定供電，同時(shí)它的電能質(zhì)量方面，包括它的頻率由最早的正負(fù)4赫茲，降到了正負(fù)0.5。今天就利用這個(gè)機(jī)會(huì)給大家介紹這么多，感謝主辦方的邀請(qǐng)。
