探索電網(wǎng)新形態(tài) 優(yōu)化源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制

 

國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司在湄洲島開(kāi)展島嶼級(jí)新型電力系統(tǒng)示范建設(shè)，重點(diǎn)建設(shè)多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)項(xiàng)目，基于融合終端、柔性互聯(lián)裝置，提升臺(tái)區(qū)側(cè)微電網(wǎng)的自平衡、自調(diào)節(jié)、自管理及秒級(jí)“自愈”能力，滿足新能源項(xiàng)目并網(wǎng)和電量消納需求，助推生態(tài)低碳島建設(shè)。

 

從單臺(tái)區(qū)到互聯(lián)環(huán)網(wǎng)

 

島上核心區(qū)用電更可靠

 

湄洲島是媽祖信俗世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)所在地，每年迎送約600萬(wàn)游客。媽祖廟是湄洲島國(guó)家級(jí)旅游度假區(qū)、國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)的核心景區(qū)，每年會(huì)舉行眾多節(jié)日活動(dòng)，對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的要求不斷提高。

 

以往，解決媽祖廟所在的供電臺(tái)區(qū)——湄洲島宮下1號(hào)和北部2號(hào)臺(tái)區(qū)重載、設(shè)備故障等問(wèn)題，供電公司一般采取傳統(tǒng)的變壓器新建、增容或負(fù)荷分割轉(zhuǎn)供電等方式，存在協(xié)調(diào)工作煩瑣、落地困難、操作時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題。

 

3月中旬，莆田供電公司啟動(dòng)多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)。該公司選取島上輪渡碼頭、聯(lián)檢、宮下村、北部4個(gè)臺(tái)區(qū)以及朝圣停車場(chǎng)5個(gè)點(diǎn)位，將5個(gè)臺(tái)區(qū)在直流側(cè)互聯(lián)形成環(huán)網(wǎng)，在低壓柔性互聯(lián)裝置的交流側(cè)與臺(tái)區(qū)變壓器相連。該項(xiàng)目徹底解決了傳統(tǒng)電網(wǎng)電流過(guò)大不能環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的單臺(tái)區(qū)獨(dú)立運(yùn)行到多臺(tái)區(qū)環(huán)網(wǎng)集群的功率互濟(jì)，完成了配電網(wǎng)由被動(dòng)向主動(dòng)的轉(zhuǎn)變。5個(gè)臺(tái)區(qū)之一的負(fù)載過(guò)高時(shí)，在微電網(wǎng)的自動(dòng)控制下，可以接受鄰近低負(fù)載臺(tái)區(qū)的互濟(jì)功率，實(shí)現(xiàn)變壓器過(guò)重載的自動(dòng)治理。此外，臺(tái)區(qū)故障停電恢復(fù)的時(shí)間也從平均半小時(shí)縮短至秒級(jí)。

 

“在旅游旺季，如果位于島上旅游區(qū)的朝宮街出現(xiàn)用電負(fù)荷激增的情況，多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)就可以把輪渡碼頭的光伏發(fā)電電量調(diào)劑過(guò)來(lái)使用，實(shí)現(xiàn)多個(gè)10千伏線路、不同臺(tái)區(qū)之間的電能互濟(jì)。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、湄洲島供電公司員工蔡哲介紹。

 

轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)減少

 

新能源電量消納能力更強(qiáng)大

 

在碳達(dá)峰碳中和背景下，新能源電源接入電網(wǎng)的比例正在逐漸提升。湄洲島為典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能等可再生能源豐富。截至目前，全島共建成22個(gè)光伏發(fā)電項(xiàng)目，累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量為1329.5千瓦、年發(fā)電量160萬(wàn)千瓦時(shí)。加上來(lái)自忠門鎮(zhèn)的風(fēng)電，目前島上50%的用電量來(lái)自清潔能源。

 

“過(guò)去光伏板發(fā)出的直流電并網(wǎng)時(shí)，需要變成交流電，而送到新能源汽車直流充電樁等需要使用直流電的客戶側(cè)設(shè)備時(shí)，又需要再轉(zhuǎn)換為直流電。這個(gè)傳輸過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的電能損耗。”蔡哲介紹。

 

多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)項(xiàng)目創(chuàng)新應(yīng)用了光伏電源、充電樁直流并網(wǎng)技術(shù)，將光伏電源、充電樁、儲(chǔ)能車通過(guò)直流母線直接并網(wǎng)。項(xiàng)目首次研發(fā)應(yīng)用了完全符合國(guó)家電網(wǎng)低壓柔性直流系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)的Ⅰ型、Ⅱ型低壓柔性互聯(lián)裝置，通過(guò)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，有效減少了轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了光伏電量就地、就近高比例消納。運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)建成后，光伏發(fā)電傳輸至終端消費(fèi)的整體電能損耗降低了44%。

 

探索電網(wǎng)新形態(tài)

 

優(yōu)化源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制

 

隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)不斷推進(jìn)，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源電源將在部分場(chǎng)景下成為主力電源。目前，新能源電源大規(guī)模集中并網(wǎng)技術(shù)已相對(duì)成熟，而源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制技術(shù)還有較大發(fā)展空間。

 

多端互聯(lián)低壓柔性微電網(wǎng)項(xiàng)目的建成，將傳統(tǒng)的單個(gè)配電變壓器供電轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)配電變壓器集群供電，通過(guò)移動(dòng)儲(chǔ)能車將傳統(tǒng)靜態(tài)電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢苿?dòng)式的動(dòng)態(tài)重構(gòu)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置的靈活調(diào)用，解決了分布式電源不確定性出力與負(fù)荷間的時(shí)空不匹配問(wèn)題，提高電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)極端事件的彈性恢復(fù)能力。

 

該項(xiàng)目還在電力調(diào)度系統(tǒng)基礎(chǔ)上，建立“網(wǎng)-車”互聯(lián)系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)合理調(diào)度，使移動(dòng)儲(chǔ)能車、車網(wǎng)互動(dòng)新能源汽車參與電網(wǎng)的功率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、時(shí)空互濟(jì)、能量均衡等效果。當(dāng)微電網(wǎng)全停時(shí)，移動(dòng)儲(chǔ)能車還可以替代柴油發(fā)電機(jī)為電網(wǎng)黑啟動(dòng)建立初始電壓，帶動(dòng)分布式光伏電源為微電網(wǎng)供能。同時(shí)，該項(xiàng)目應(yīng)用數(shù)字新技術(shù)，針對(duì)環(huán)網(wǎng)型微電網(wǎng)多方向、多目標(biāo)、多約束的控制需求，應(yīng)用高容錯(cuò)、高拓展、適應(yīng)分布式計(jì)算可自主優(yōu)化的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制系統(tǒng)。

 

目前，該項(xiàng)目在重構(gòu)電網(wǎng)、裝置研發(fā)、電源接入、安全保障、協(xié)同控制等方面擁有5項(xiàng)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，在直流發(fā)電并網(wǎng)、直流電量消納、移動(dòng)儲(chǔ)能車方面擁有3項(xiàng)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)。這些技術(shù)的突破，為光伏發(fā)電、風(fēng)電等高密度分布式電源并網(wǎng)提供了新的可推廣模式，也為儲(chǔ)能電池設(shè)備的應(yīng)用、新能源汽車作為分布式儲(chǔ)能單元參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)提供了技術(shù)支撐。