國(guó)家項(xiàng)目主動(dòng)配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和示范工程實(shí)現(xiàn)余南華專題培訓(xùn)課件

內(nèi)容

863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程設(shè)計(jì)2示范工程實(shí)施3示范工程應(yīng)用與項(xiàng)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(gè)挑戰(zhàn)供需失衡：資源配置的被動(dòng)控制缺失：資源協(xié)調(diào)的被動(dòng)管理缺失：資源管理的被動(dòng)服務(wù)缺失：資源服務(wù)的被動(dòng)網(wǎng)源荷網(wǎng)荷源配網(wǎng)自動(dòng)化網(wǎng)荷源配網(wǎng)自動(dòng)化配網(wǎng)能量管理氣象高級(jí)應(yīng)用資源網(wǎng)荷源電網(wǎng)側(cè)用戶側(cè)1、863項(xiàng)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(chǎng)與服務(wù)缺失發(fā)電側(cè)1、863項(xiàng)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(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)的間歇式能源消納特點(diǎn)。傳統(tǒng)配電網(wǎng)消納微電網(wǎng)消納主動(dòng)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(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)-背景主動(dòng)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(chǔ)能）的配電網(wǎng)，可以使用靈活的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)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(duì)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(dòng)配電網(wǎng)MG微網(wǎng)光伏儲(chǔ)能冷熱點(diǎn)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(shí)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(gè)主要特征1、863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之1主動(dòng)配電網(wǎng)的綜合規(guī)劃方法在主動(dòng)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(cè)不可控負(fù)荷負(fù)荷預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：解決計(jì)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(shí)際消納問題可控資源(儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等)儲(chǔ)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(jì)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(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之2主動(dòng)配電網(wǎng)的綜合規(guī)劃方法提出了多級(jí)分層消納控制模式，可實(shí)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(chǔ)源控制網(wǎng)源控制站源控制點(diǎn)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(jí)消納二次分層控制多級(jí)消納模式1、863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之3

多級(jí)分層消納模式

點(diǎn)、線、面消納對(duì)間歇式能源的消納率逐步提升，通過主動(dòng)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(jí)分層消納仿真結(jié)果

點(diǎn)消納線消納面消納提出了量化描述儲(chǔ)能特性，并考慮系統(tǒng)應(yīng)對(duì)N-1供電故障、消納新能源的供蓄能力指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)間歇式分布式電源平穩(wěn)運(yùn)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(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之4供蓄能力指標(biāo)計(jì)算1、863項(xiàng)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(jì)算周期較長(zhǎng)饋線控制誤差概念交換功率的實(shí)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(yùn)行與全局優(yōu)化的整體運(yùn)行狀態(tài)之間的差異，建立主動(dòng)配電網(wǎng)饋線控制誤差自治控制技術(shù)（簡(jiǎn)稱FCE控制）。1、863項(xiàng)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(diǎn)電壓發(fā)生變化，既有可能是抬升節(jié)點(diǎn)的電壓水平也有可能是降低節(jié)點(diǎn)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(dòng)配電網(wǎng)無功電壓全局優(yōu)化控制是在主動(dòng)配電網(wǎng)最優(yōu)潮流的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化饋線上各個(gè)無功源的無功輸出以及可調(diào)變壓器分接頭檔位位置，實(shí)現(xiàn)無功潮流的合理分布。主動(dòng)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(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的無功輸出，確保饋線所有節(jié)點(diǎn)電壓始終處于合理的安全區(qū)間內(nèi)主動(dòng)配電網(wǎng)無功電壓實(shí)時(shí)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(diǎn)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(yùn)行條件下，通過對(duì)可控資源的主動(dòng)管理，實(shí)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(shí)實(shí)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(dòng)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(chǔ)能作為可控資源的有序消納與復(fù)電1、863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之6協(xié)調(diào)控制運(yùn)行方式優(yōu)化1、863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之7主動(dòng)配電網(wǎng)復(fù)合儲(chǔ)能管理系統(tǒng)

完成量化電池控制邊界條件，提出儲(chǔ)能管理控制方法，復(fù)合儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)智能雙向調(diào)節(jié)管理。控制邊界溫度邊界電壓邊界電流邊界電量邊界壽命邊界能量波動(dòng)能量實(shí)時(shí)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(cè)自我調(diào)節(jié)消納能力分析預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)預(yù)判智能雙向調(diào)節(jié)1、863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)之8主動(dòng)配電網(wǎng)靈活運(yùn)營(yíng)模式建立提出了電網(wǎng)主導(dǎo)的AND運(yùn)營(yíng)模式，采用基于差異化用電的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化和基于電網(wǎng)效益的運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)目標(biāo)運(yùn)營(yíng)對(duì)象供用電合同與實(shí)時(shí)電價(jià)運(yùn)營(yíng)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(jià)優(yōu)化策略基于差異化用電的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化宏觀規(guī)劃可調(diào)可中斷控制電價(jià)搜索基于電網(wǎng)效益的運(yùn)營(yíng)控制微觀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化點(diǎn)消納，調(diào)節(jié)線消納和面消納消納目標(biāo)最優(yōu)運(yùn)營(yíng)策略電價(jià)水平用戶比例實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)切策略挑戰(zhàn)與主動(dòng)配電網(wǎng)理念資源配置被動(dòng)資源協(xié)調(diào)被動(dòng)消納不充分、可靠性待提高資源優(yōu)化被動(dòng)資源共享被動(dòng)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(chǔ)能任務(wù)七：示范工程任務(wù)八：靈活運(yùn)營(yíng)模式研究任務(wù)及其關(guān)聯(lián)關(guān)系實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可靠性與經(jīng)濟(jì)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(dòng)的靈活市場(chǎng)模式1、863項(xiàng)目技術(shù)總路線神舟電力5.5MWp光伏發(fā)電示范項(xiàng)目，是中國(guó)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(xiàng)目。項(xiàng)目安裝總?cè)萘繛?.5MWp，分兩期實(shí)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(xiàng)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(shí)100.000%（2013）無停電99.8857%（2014）全部停電1次：10小時(shí)98.6%（2014）2014年停機(jī)累計(jì)約300小時(shí)，其中工廠管控強(qiáng)制性停機(jī)240小時(shí)，因此按60小時(shí)停機(jī)計(jì)。光伏發(fā)電的消納問題光伏發(fā)電的優(yōu)化運(yùn)行問題廠外10kV配網(wǎng)線路停電導(dǎo)致光伏逆變器停機(jī)部分用電設(shè)備啟停引起光伏逆變器電壓波動(dòng)，導(dǎo)致光伏停機(jī)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(yàn)證需求利用主動(dòng)控制技術(shù)，解決孤島消納問題和電壓波動(dòng)消納問題利用主動(dòng)能量管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量?jī)?yōu)化運(yùn)行部分技術(shù)的工程驗(yàn)證問題消納模式切換、有功無功功率控制、最優(yōu)計(jì)劃曲線、復(fù)合儲(chǔ)能執(zhí)行有效性、孤島復(fù)電效率、研制設(shè)備有效性、兩個(gè)指標(biāo)（消納率和可靠性）功能驗(yàn)證、指標(biāo)測(cè)試驗(yàn)證1、863項(xiàng)目之示范工程背景內(nèi)容示范工程設(shè)計(jì)2

863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程實(shí)施3示范工程應(yīng)用與項(xiàng)目總結(jié)42示范工程設(shè)計(jì)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)?！皟?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(chǔ)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(shí)數(shù)高于1600小時(shí)，光照充足大體呈現(xiàn)工業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)，峰谷特性明顯節(jié)假日階段，光伏倒送現(xiàn)象時(shí)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(chǔ)能，用于滲透率更高場(chǎng)景簡(jiǎn)單線消納模式：可控資源為儲(chǔ)能點(diǎn)消納模式2示范工程設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)協(xié)調(diào)控制器主動(dòng)協(xié)調(diào)控制器主動(dòng)協(xié)調(diào)控制器主動(dòng)協(xié)調(diào)控制器信息交互2示范工程設(shè)計(jì)內(nèi)容示范工程實(shí)施3

863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程設(shè)計(jì)2示范工程應(yīng)用與項(xiàng)目總結(jié)4主動(dòng)配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)：用于對(duì)示范區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)的各種分布式電源(光伏發(fā)電和儲(chǔ)能單元)以及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(分布式電源PCC點(diǎn)，新建聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用戶側(cè)與配電網(wǎng)的關(guān)口節(jié)點(diǎn))進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視，利用示范區(qū)域的儲(chǔ)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(shí)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(jì)運(yùn)行軟件功能架構(gòu)系統(tǒng)硬件配置3示范工程實(shí)施-主站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)：考慮現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布特性、光纖施工難度以及建設(shè)成本等因素，主動(dòng)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(dòng)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(shí)施-通信網(wǎng)絡(luò)信息流：示范區(qū)域內(nèi)主動(dòng)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(cè)子系統(tǒng)、主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、微網(wǎng)管理系統(tǒng)）以及現(xiàn)場(chǎng)控制器和自動(dòng)化終端設(shè)備等進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與信息交互3示范工程實(shí)施-信息交互類型黃南線鋁業(yè)線蕭海線塘溪線總計(jì)光伏（MW）0.51.752.50.85.5儲(chǔ)能（kWh）/2506002501100負(fù)荷點(diǎn)（個(gè)）444315聯(lián)絡(luò)開關(guān)（個(gè)）//11DTU（個(gè)）/1225電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)（個(gè)）11417控制器（個(gè)）/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(shí)施-資源配置內(nèi)容示范工程應(yīng)用與項(xiàng)目總結(jié)4

863項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)與示范工程背景1示范工程設(shè)計(jì)2示范工程實(shí)施3示范應(yīng)用1：主動(dòng)配電網(wǎng)最優(yōu)潮流主動(dòng)配電網(wǎng)最優(yōu)潮流技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)日運(yùn)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(cè)日前光伏預(yù)測(cè)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(xiàng)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(dòng)和負(fù)荷波動(dòng)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(xiàng)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(shí)，通過間歇式能源消納模式自適應(yīng)切換技術(shù)，進(jìn)行運(yùn)行方式靈活調(diào)整，自適應(yīng)選擇消納模式檢測(cè)到光伏發(fā)電倒送現(xiàn)象啟動(dòng)消納模式切換選擇運(yùn)行方式合環(huán)校驗(yàn)執(zhí)行運(yùn)行方式調(diào)整調(diào)整后運(yùn)行方式4示范工程應(yīng)用與項(xiàng)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(shí)，在主動(dòng)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(duì)比測(cè)試表明，綜合考慮人工操作時(shí)間，基于研發(fā)的多單元儲(chǔ)能控制器的負(fù)荷儲(chǔ)能性能的現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)由于市場(chǎng)主流的磷酸鐵鋰電池，有利于提高供電可靠性。復(fù)合儲(chǔ)能離網(wǎng)運(yùn)行孤島復(fù)電(1s)PV逆變器完全啟動(dòng)孤島消納(13s)廣成鋁業(yè)擠壓電房復(fù)合儲(chǔ)能主動(dòng)控制磷酸鐵鋰儲(chǔ)能孤島復(fù)電(11s)PV逆變器完全啟動(dòng)孤島消納(31s)金世界鋁業(yè)鋰電池手動(dòng)控制（含低壓脫扣）4示范工程應(yīng)用與項(xiàng)目總結(jié)可靠性消納率100%（2015）實(shí)測(cè)值：100%理論計(jì)算值：99.99%以上98.6%（2014）

2014年全年累計(jì)停機(jī)360小時(shí)（見用戶應(yīng)用證明），扣除強(qiáng)制性停機(jī)，技術(shù)性停機(jī)達(dá)60小時(shí)。100%（2015）實(shí)測(cè)值：100%理論計(jì)算值：99.9999%以上投運(yùn)前投運(yùn)后99.9855%（2012）鋁業(yè)線停電：5.2小時(shí)100.000%（2013）無停電99.886%（2014）全停電：10小時(shí)4示范工程應(yīng)用與項(xiàng)目總結(jié)佛山三水示范工程技術(shù)投運(yùn)前后對(duì)比一覽表序號(hào)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)投運(yùn)前（2014年）技術(shù)投運(yùn)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(shí)電源否是儲(chǔ)能設(shè)備3光伏發(fā)電量提升kWh443167.7kWh470390.5kWh1月1日-4月10日對(duì)比

發(fā)電量提升