智能配電網(wǎng)之分布式電源并網(wǎng)技術(shù)

5. 1 有源網(wǎng)絡(luò )的基本概念

有源網(wǎng)絡(luò )(Active Network) 指的是分布式電源高度滲透、功率雙向流動(dòng)的配電網(wǎng)絡(luò )。所謂“高度滲透”是指接入的DER 對配電網(wǎng)的潮流、短路電流產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的影響,使得傳統配電網(wǎng)的規劃設計、保護控制、運行管理方法不再有效。有源網(wǎng)絡(luò )的概念是針對并網(wǎng)技術(shù)對DER 接入容量做出嚴格限制的配電網(wǎng)而提出的。

有源網(wǎng)絡(luò )不再單純地為了不影響現有配電網(wǎng)而嚴格限制DER 的接入,而是讓DER 盡可能地多發(fā)電(特別是對可再生能源) 、充分地發(fā)揮其對配電網(wǎng)的積極作用以及節省電力系統的整體投資。DER 的容量客觀(guān)上是可以替代一部分配電容量的,從而減少對發(fā)、輸、配電系統的投資。因此,考慮DER 對配電容量的替代作用,也是有源網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)重要的特征。

有源網(wǎng)絡(luò )給配電網(wǎng)的保護控制、運行管理提出了新挑戰,它包括電壓控制、繼電保護、短路電流限制、故障定位與隔離、DER 調度管理等方面的問(wèn)題。

5. 2 微電網(wǎng)技術(shù)

微電網(wǎng)(Micro Grid) 簡(jiǎn)稱(chēng)微網(wǎng),是指由DG、DES 裝置和監控、保護裝置匯集而成的并為相應區域供電的小型發(fā)配電系統,能夠不依賴(lài)大電網(wǎng)而正常運行,實(shí)現區域內部供需平衡。一般來(lái)說(shuō),微網(wǎng)是一個(gè)用戶(hù)側的電網(wǎng),它通過(guò)一個(gè)公共連接點(diǎn)(Point of Common Connection ,PCC) 與大電網(wǎng)連接。圖3 是美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì )(CERTS) 提出的微電網(wǎng)基本結構。

圖3 CERTS 提出的微電網(wǎng)結構

按照常規的做法,DER 必須配備孤島保護,在大電網(wǎng)停電時(shí)自動(dòng)與主網(wǎng)斷開(kāi)。而微網(wǎng)可以在與大電網(wǎng)脫離后獨立運行,由DER 維持區域內所有或部分重要負荷的供電,能夠發(fā)揮出DER 在提高供電可靠性方面的作用。

微網(wǎng)僅在PCC 點(diǎn)與大電網(wǎng)連接,避免了多個(gè)DER 與大電網(wǎng)直接連接。通過(guò)合理地設計,可使微網(wǎng)中DER 主要用于區域內部負荷的供電,做到不向外輸送或輸送很小的功率,使得大電網(wǎng)可以不考慮其功率輸出的影響,繼續采用“即接即忘”的并網(wǎng)方法。這樣,就較好地解決了DER 大量接入與不改變配電網(wǎng)現有保護控制方式之間的矛盾。

就微網(wǎng)本身來(lái)說(shuō),它是一個(gè)“有源網(wǎng)絡(luò )”,需要解決功率平衡、穩定控制、電壓調整、繼電保護等一系列問(wèn)題。微網(wǎng)技術(shù)還在研究發(fā)展之中,是智能配電網(wǎng)的重要研究?jì)热荨?p>5. 3 虛擬發(fā)電廠(chǎng)技術(shù)

虛擬發(fā)電廠(chǎng)(Virt ual Power Plant ,VPP) 技術(shù)是將配電網(wǎng)中分散安裝的DER 通過(guò)技術(shù)支撐平臺實(shí)現統一調度并將其等效為一個(gè)發(fā)電區,實(shí)現分布式電源大量并網(wǎng),達到DER 的優(yōu)化利用、降低電網(wǎng)峰值負荷、提高供電可靠性的目的。

VPP 的調度對象主要是可隨時(shí)啟動(dòng)并且功率可調節的DER ,如熱電聯(lián)產(chǎn)微型燃氣輪機、應急供電柴油發(fā)電機組以及各種DES 等。對于風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電來(lái)說(shuō),其輸出具有不確定性,且一般需要在具備條件時(shí)讓其足額發(fā)電,因此不能對其進(jìn)行有效地調度。

實(shí)施VPP 要有配網(wǎng)自動(dòng)化系統(DAS) 作為技術(shù)支撐平臺。VPP 是DAS 的一個(gè)高級應用功能。DAS 需要采集、處理分布式電源的實(shí)時(shí)運行數據,并能夠對其進(jìn)行調節、控制。

除技術(shù)問(wèn)題外,實(shí)施VPP 還涉及電價(jià)、政策法規等一系列問(wèn)題,目前處于研究探討階段,還缺少成熟的經(jīng)驗。

致謝

本講座寫(xiě)作過(guò)程中承蒙山東大學(xué)馬士聰博士的幫助,表示感謝!

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