國家項目主動配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和示范工程實現(xiàn)余南華專題培訓(xùn)課件

內(nèi)容

863項目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程設(shè)計2示范工程實施3示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)4傳統(tǒng)配電網(wǎng)面臨大規(guī)模間歇式能源接入后帶來的問題：四個挑戰(zhàn)供需失衡：資源配置的被動控制缺失：資源協(xié)調(diào)的被動管理缺失：資源管理的被動服務(wù)缺失：資源服務(wù)的被動網(wǎng)源荷網(wǎng)荷源配網(wǎng)自動化網(wǎng)荷源配網(wǎng)自動化配網(wǎng)能量管理氣象高級應(yīng)用資源網(wǎng)荷源電網(wǎng)側(cè)用戶側(cè)1、863項目關(guān)鍵技術(shù)-背景控制缺失即插即忘處理導(dǎo)致供需失衡管理缺失市場與服務(wù)缺失發(fā)電側(cè)1、863項目關(guān)鍵技術(shù)-背景比較分析了傳統(tǒng)配電網(wǎng)技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)與主動配電網(wǎng)技術(shù)的間歇式能源消納特點。傳統(tǒng)配電網(wǎng)消納微電網(wǎng)消納主動配電網(wǎng)消納

廣泛接入即接即忘

低效消納

區(qū)域接入局部協(xié)調(diào)

高效消納

廣泛接入全局協(xié)調(diào)

高效消納1、863項目關(guān)鍵技術(shù)-背景主動配電網(wǎng)的定義可以綜合控制分布式能源（分布式發(fā)電、柔性負(fù)載和儲能）的配電網(wǎng)，可以使用靈活的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)潮流的有效管理，分布式能源在其合理的監(jiān)管環(huán)境和接入準(zhǔn)則基礎(chǔ)上承擔(dān)對系統(tǒng)一定的支撐作用。輸電網(wǎng)絡(luò)高壓配網(wǎng)110kVGGGG中壓配網(wǎng)35/10kV低壓配網(wǎng)0.4kV負(fù)荷負(fù)荷主動配電網(wǎng)MG微網(wǎng)光伏儲能冷熱點三聯(lián)供風(fēng)力發(fā)電具備一定比例的分布式可控資源網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇伸`活調(diào)節(jié)的配電網(wǎng)較為完善的可觀可控水平實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的管控中心區(qū)別于傳統(tǒng)配電網(wǎng)的

四個主要特征1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之1主動配電網(wǎng)的綜合規(guī)劃方法在主動配電網(wǎng)的框架下，提出了可信電力電量平衡分析方法?？尚懦隽︻A(yù)測不可控負(fù)荷負(fù)荷預(yù)測可信電力電量平衡荷可信出力部分（大概率部分）可控負(fù)荷間歇性能源發(fā)電出力可控資源配置小概率出力部分源提出了可控資源規(guī)劃方法，實現(xiàn)兩個目標(biāo)：解決計算間歇式能源出力的小概率問題解決完成配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃后的實際消納問題可控資源(儲能、可控負(fù)荷等)儲能優(yōu)化配置配置過高—成本高配置過低—無法滿足消納、削峰填谷需求配置合理—配電網(wǎng)經(jīng)濟性、可靠性最佳可控資源優(yōu)化規(guī)劃流程可控負(fù)荷配置可控負(fù)荷配置越高，越有利于調(diào)峰與削峰填谷1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之2主動配電網(wǎng)的綜合規(guī)劃方法提出了多級分層消納控制模式，可實現(xiàn)間歇式能源并網(wǎng)發(fā)電的即插即用式的控制與管理。分層控制框架上層優(yōu)化荷源控制控制模式消納模式儲源控制網(wǎng)源控制站源控制點消納線消納面消納根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，下發(fā)控制指令一次多級消納二次分層控制多級消納模式1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之3

多級分層消納模式

點、線、面消納對間歇式能源的消納率逐步提升，通過主動模式切換的形式靈活選擇消納模式可以更有效地消納間歇式能源。多級分層消納仿真結(jié)果

點消納線消納面消納提出了量化描述儲能特性，并考慮系統(tǒng)應(yīng)對N-1供電故障、消納新能源的供蓄能力指標(biāo)，實現(xiàn)間歇式分布式電源平穩(wěn)運行所需的配電網(wǎng)不同層面的功率支撐配置。轉(zhuǎn)移供電能力轉(zhuǎn)移蓄電/消納能力約束條件轉(zhuǎn)移供電能力示意圖轉(zhuǎn)移蓄電能力示意圖1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之4供蓄能力指標(biāo)計算1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之5源網(wǎng)功率控制傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)中存在誤差優(yōu)化算法計算周期較長饋線控制誤差概念交換功率的實際值與最優(yōu)值之間的差異提出饋線控制誤差(FCE)指標(biāo)，用于平抑區(qū)域自治運行與全局優(yōu)化的整體運行狀態(tài)之間的差異，建立主動配電網(wǎng)饋線控制誤差自治控制技術(shù)（簡稱FCE控制）。1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之5源網(wǎng)功率控制分布式能源本身注入饋線的有功和無功功率引起節(jié)點電壓發(fā)生變化，既有可能是抬升節(jié)點的電壓水平也有可能是降低節(jié)點的電壓水平，取決于分布式能源的類型，控制模式，還取決于饋線的參數(shù)和負(fù)荷大小等因素。主動配電網(wǎng)無功電壓全局優(yōu)化控制是在主動配電網(wǎng)最優(yōu)潮流的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化饋線上各個無功源的無功輸出以及可調(diào)變壓器分接頭檔位位置，實現(xiàn)無功潮流的合理分布。主動配電網(wǎng)無功電壓全局優(yōu)化控制在全局優(yōu)化基礎(chǔ)上，實時調(diào)節(jié)饋線上SVR的分接頭檔位及具備快速無功響應(yīng)能力的SVC等動態(tài)無功補償設(shè)備的無功輸出，確保饋線所有節(jié)點電壓始終處于合理的安全區(qū)間內(nèi)主動配電網(wǎng)無功電壓實時協(xié)調(diào)控制分布式能源本身注入饋線的有功和無功功率引起節(jié)點電壓發(fā)生變化，其控制過程需綜合考慮分布式能源的類型，控制模式，以及饋線的參數(shù)和負(fù)荷大小等因素提出了在電網(wǎng)孤島運行條件下，通過對可控資源的主動管理，實現(xiàn)相聯(lián)絡(luò)饋線的有序消納與復(fù)電，解決停電棄光與復(fù)電的問題，同時實現(xiàn)可靠性的提升。LLLGG10kV400VLGLGESS孤島條件下高效消納與饋線復(fù)電主動配電網(wǎng)管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器協(xié)調(diào)控制器協(xié)調(diào)控制器儲能作為可控資源的有序消納與復(fù)電1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之6協(xié)調(diào)控制運行方式優(yōu)化1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之7主動配電網(wǎng)復(fù)合儲能管理系統(tǒng)

完成量化電池控制邊界條件，提出儲能管理控制方法，復(fù)合儲能協(xié)調(diào)控制策略，實現(xiàn)智能雙向調(diào)節(jié)管理?？刂七吔鐪囟冗吔珉妷哼吔珉娏鬟吔珉娏窟吔鐗勖吔缒芰坎▌幽芰繉崟r調(diào)度電量預(yù)先調(diào)節(jié)功率分配協(xié)調(diào)響應(yīng)能力預(yù)測自我調(diào)節(jié)消納能力分析預(yù)測監(jiān)測預(yù)判智能雙向調(diào)節(jié)1、863項目關(guān)鍵技術(shù)之8主動配電網(wǎng)靈活運營模式建立提出了電網(wǎng)主導(dǎo)的AND運營模式，采用基于差異化用電的運營優(yōu)化和基于電網(wǎng)效益的運營控制，分別從管理和操作層面解決大規(guī)模DER并網(wǎng)后的“削峰”和“消納”問題。電網(wǎng)主導(dǎo)的ADN運營模式原負(fù)荷曲線DER并網(wǎng)后負(fù)荷曲線0tp削峰填谷消納“削峰”“消納”非合同用戶合同可調(diào)用戶合同可中斷用戶運營目標(biāo)運營對象供用電合同與實時電價運營手段可控資源優(yōu)化調(diào)節(jié)手段優(yōu)化用戶構(gòu)成優(yōu)化策略電價優(yōu)化策略基于差異化用電的運營優(yōu)化宏觀規(guī)劃可調(diào)可中斷控制電價搜索基于電網(wǎng)效益的運營控制微觀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化點消納，調(diào)節(jié)線消納和面消納消納目標(biāo)最優(yōu)運營策略電價水平用戶比例實時電價調(diào)切策略挑戰(zhàn)與主動配電網(wǎng)理念資源配置被動資源協(xié)調(diào)被動消納不充分、可靠性待提高資源優(yōu)化被動資源共享被動任務(wù)一：綜合規(guī)劃、信息控制策略任務(wù)二：消納模式任務(wù)四：能量管理任務(wù)三：協(xié)調(diào)控制任務(wù)五：電能質(zhì)量任務(wù)六：復(fù)合儲能任務(wù)七：示范工程任務(wù)八：靈活運營模式研究任務(wù)及其關(guān)聯(lián)關(guān)系實現(xiàn)目標(biāo)可靠性與經(jīng)濟性協(xié)調(diào)的規(guī)劃多方協(xié)調(diào)控制有序消納模式可靠性與消納率指標(biāo)全局最優(yōu)能量電能質(zhì)量管理多方互動的靈活市場模式1、863項目技術(shù)總路線神舟電力5.5MWp光伏發(fā)電示范項目，是中國航天旗下佛山神舟光伏電力有限公司依托佛山市廣成鋁業(yè)有限公司和金世界鋁業(yè)公司屋頂投資建設(shè)的金太陽示范項目。項目安裝總?cè)萘繛?.5MWp，分兩期實施。一期2.5MWp，于2012年10月并網(wǎng)發(fā)電；二期3MWp，于2013年5月份并網(wǎng)發(fā)電。1、863項目之示范工程背景供電可靠性光伏消納率99.9855%（2012）鋁業(yè)線停電1次：5.2小時100.000%（2013）無停電99.8857%（2014）全部停電1次：10小時98.6%（2014）2014年停機累計約300小時，其中工廠管控強制性停機240小時，因此按60小時停機計。光伏發(fā)電的消納問題光伏發(fā)電的優(yōu)化運行問題廠外10kV配網(wǎng)線路停電導(dǎo)致光伏逆變器停機部分用電設(shè)備啟停引起光伏逆變器電壓波動，導(dǎo)致光伏停機優(yōu)化光伏發(fā)電的利用效率，包括削峰填谷、減少功率向變電站倒送、孤島發(fā)電電源光伏投資商技術(shù)需求課題技術(shù)驗證需求利用主動控制技術(shù)，解決孤島消納問題和電壓波動消納問題利用主動能量管理技術(shù)，實現(xiàn)能量優(yōu)化運行部分技術(shù)的工程驗證問題消納模式切換、有功無功功率控制、最優(yōu)計劃曲線、復(fù)合儲能執(zhí)行有效性、孤島復(fù)電效率、研制設(shè)備有效性、兩個指標(biāo)（消納率和可靠性）功能驗證、指標(biāo)測試驗證1、863項目之示范工程背景內(nèi)容示范工程設(shè)計2

863項目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程實施3示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)42示范工程設(shè)計示范工程位于佛山市三水工業(yè)區(qū)中心科技工業(yè)區(qū)南邊C區(qū)佛山廣成鋁業(yè)有限公司廠區(qū)和金世界創(chuàng)新鋁業(yè)有限公司廠區(qū)。“優(yōu)質(zhì)金太陽工程”位置2期分布式光伏發(fā)電，總?cè)萘?.5MWp3套儲能系統(tǒng)，總?cè)萘?.1MWh4條10kV饋線（黃南線）、鋁業(yè)線、蕭海線、塘溪線，含1條聯(lián)絡(luò)線（蕭海：塘溪）規(guī)模全年日照小時數(shù)高于1600小時，光照充足大體呈現(xiàn)工業(yè)負(fù)荷特點，峰谷特性明顯節(jié)假日階段，光伏倒送現(xiàn)象時有發(fā)生特性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意金世界鋁業(yè)電房（滲透率23.47%）廣成鋁業(yè)擠壓電房（滲透率26.53%）廣成鋁業(yè)氧化1#2#電房（滲透率20.06%）廣成鋁業(yè)立氧電房（滲透率6.88%）復(fù)雜線消納模式：可控資源為聯(lián)絡(luò)線+儲能，用于滲透率更高場景簡單線消納模式：可控資源為儲能點消納模式2示范工程設(shè)計金世界鋁業(yè)電房（滲透率23.47%）廣成鋁業(yè)擠壓電房（滲透率26.53%）廣成鋁業(yè)氧化1#2#電房（滲透率24.06%）廣成鋁業(yè)立氧電房（滲透率6.88%）黃南線鋁業(yè)線蕭海線塘溪線主動配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)用戶能量管理系統(tǒng)可控資源可控資源可控資源可控資源主動協(xié)調(diào)控制器主動協(xié)調(diào)控制器主動協(xié)調(diào)控制器主動協(xié)調(diào)控制器信息交互2示范工程設(shè)計內(nèi)容示范工程實施3

863項目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程設(shè)計2示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)4主動配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)：用于對示范區(qū)域現(xiàn)場的各種分布式電源(光伏發(fā)電和儲能單元)以及關(guān)鍵節(jié)點(分布式電源PCC點，新建聯(lián)絡(luò)節(jié)點，用戶側(cè)與配電網(wǎng)的關(guān)口節(jié)點)進行狀態(tài)監(jiān)視，利用示范區(qū)域的儲能單元以及新建聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)備，通過協(xié)調(diào)控制及靈活網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)示范區(qū)域內(nèi)光伏發(fā)電的高效消納及網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行軟件功能架構(gòu)系統(tǒng)硬件配置3示范工程實施-主站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)：考慮現(xiàn)場各個監(jiān)測點分布特性、光纖施工難度以及建設(shè)成本等因素，主動配電網(wǎng)示范區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)在接入層主要采用無線專網(wǎng)通信方式，接入層與主動配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)主站的通信則選擇租用通信供應(yīng)商的VPN光纖通道未來建設(shè)3示范工程實施-通信網(wǎng)絡(luò)信息流：示范區(qū)域內(nèi)主動配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與其他相關(guān)信息系統(tǒng)（光伏預(yù)測子系統(tǒng)、主動配電網(wǎng)運營系統(tǒng)、微網(wǎng)管理系統(tǒng)）以及現(xiàn)場控制器和自動化終端設(shè)備等進行數(shù)據(jù)共享與信息交互3示范工程實施-信息交互類型黃南線鋁業(yè)線蕭海線塘溪線總計光伏（MW）0.51.752.50.85.5儲能（kWh）/2506002501100負(fù)荷點（個）444315聯(lián)絡(luò)開關(guān)（個）//11DTU（個）/1225電能質(zhì)量監(jiān)測（個）11417控制器（個）/2327管理系統(tǒng)（套）11建成示范工程資源配置一覽表3示范工程實施-資源配置內(nèi)容示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)4

863項目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程設(shè)計2示范工程實施3示范應(yīng)用1：主動配電網(wǎng)最優(yōu)潮流主動配電網(wǎng)最優(yōu)潮流技術(shù)可以實現(xiàn)日運行收益1442.08元/天，優(yōu)化前后峰谷差由原來3973kW降低至3665kW，峰谷差降低7.75%日前負(fù)荷預(yù)測日前光伏預(yù)測日優(yōu)化調(diào)度策略無功策略有功策略優(yōu)化效果4示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)示范應(yīng)用2：基于FCE的區(qū)域自治控制技術(shù)在指定目標(biāo)（饋線目標(biāo)值240kW）下基于FCE的區(qū)域自治控制可以在光伏波動和負(fù)荷波動的影響下，保持饋線的凈輸出功率穩(wěn)定，饋線的總體負(fù)荷特性得到明顯改善基于FCE的區(qū)域自治控制效果FCE控制前饋線功率FCE控制后饋線功率4示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)示范應(yīng)用3：間歇式能源消納模式自適應(yīng)切換當(dāng)發(fā)生間歇式能源出力變化較大引起功率倒送時，通過間歇式能源消納模式自適應(yīng)切換技術(shù)，進行運行方式靈活調(diào)整，自適應(yīng)選擇消納模式檢測到光伏發(fā)電倒送現(xiàn)象啟動消納模式切換選擇運行方式合環(huán)校驗執(zhí)行運行方式調(diào)整調(diào)整后運行方式4示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)示范應(yīng)用4：配網(wǎng)停電條件下，孤島消納與孤島復(fù)電技術(shù)。配電網(wǎng)故障停電時，在主動控制的作用下，間歇式能源能夠快速（13s）恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電；對比測試表明，綜合考慮人工操作時間，基于研發(fā)的多單元儲能控制器的負(fù)荷儲能性能的現(xiàn)場表現(xiàn)由于市場主流的磷酸鐵鋰電池，有利于提高供電可靠性。復(fù)合儲能離網(wǎng)運行孤島復(fù)電(1s)PV逆變器完全啟動孤島消納(13s)廣成鋁業(yè)擠壓電房復(fù)合儲能主動控制磷酸鐵鋰儲能孤島復(fù)電(11s)PV逆變器完全啟動孤島消納(31s)金世界鋁業(yè)鋰電池手動控制（含低壓脫扣）4示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)可靠性消納率100%（2015）實測值：100%理論計算值：99.99%以上98.6%（2014）

2014年全年累計停機360小時（見用戶應(yīng)用證明），扣除強制性停機，技術(shù)性停機達60小時。100%（2015）實測值：100%理論計算值：99.9999%以上投運前投運后99.9855%（2012）鋁業(yè)線停電：5.2小時100.000%（2013）無停電99.886%（2014）全停電：10小時4示范工程應(yīng)用與項目總結(jié)佛山三水示范工程技術(shù)投運前后對比一覽表序號技術(shù)指標(biāo)技術(shù)投運前（2014年）技術(shù)投運后（2015年）備注1是否滿足N-1否是聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)供2是否提供臨時電源否是儲能設(shè)備3光伏發(fā)電量提升kWh443167.7kWh470390.5kWh1月1日-4月10日對比

發(fā)電量提升