分布式智能电网为什么是新型电力系统建设的重点?
一、分布式智能电网建设
1、什么是分布式电网?
分布式发电是指在用户所在场地或附近建设运行,以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的新能源发电设施。
分布式电网是一种基于分布式能源的电力系统,它将清洁能源资源接近用户,实现能源供应与消纳的地理利用效果最大化。它以小规模、分散的能源系统构成,能够更好地适应清洁能源的间歇性和波动性,并提供灵活的能源供应能力。
分布式是新能源开发利用的最好方式,既能节省电网建设和运行费用,又能提高供电可靠性;采用风光与火电打捆远距离输电模式与发展绿色电力的初衷相悖,不仅增加新能源消纳的社会成本,而且压缩受端系统可调节容量,
2、什么是分布式智能电网?
新型电力系统构建是一项专业性和创新性很强的系统工程。
分布式智能电网在分布式电网的基础上,进一步引入了智能化技术和互动性,以提高系统的性能和效率。
它通过集成智能感知、通信、决策和控制技术,实现源网荷储充之间的协同运行,进而形成更加高效、稳定和可靠的电力系统。
分布式智能电网通过不断加大研发智能感知和决策技术,能够实时监测和分析能源系统的运行状况,并进行动态调整和优化。这样可以提高能源系统的稳定性和可靠性,减少新能源并网引起电网故障和停电风险,增加大量的智能终端装置监测电压随机性、波动性,为电网提供更稳定、清洁的新能源电力供应。
3、新型电力系统与分布式智能电网的关系
新型电力系统可以是通过集中式并网和分布式并网两种形式实现接入电网。是构建以新能源为主体的新型电网管理系统。通过电子技术进步提升新能源消纳和存储能力,既实现可再生能源大规模开发,又实现高水平的消纳利用,更加有力地保障电力可靠稳定供应,实现高质量跃升发展。
4、新型电力系统建设投资巨大
新型电力系统的复杂性远远超过了传统电力系统。
新型电力系统由多元主体构成,涉及新主体、新技术、新机制的整体性变革,构建新型电力系统并能够支撑多能互补的能源互联网。
5、构建强大的能源互联网管控平台
构建新型电力系统,必须增强电网侧的平台管控功能,从多元主体管理、技术瓶颈突破、体制机制创新等方面不断增强系统调节能力,网络效应才能得以充分发挥。
二、制约新型电力系统健康发展的三大难题
1、高比例新能源电力消纳带来的不确定性,
2、支撑分布式智能电网技术短板,
3、电源调度与调控的管理体制机制优化。
三、处理好集中式与分布式新能源接入的比例关系
1、提升调节能力
既要消除新能源电源波动性、间歇性特征,适应大规模新能源电源并网的要求,又要提升新型电力系统的灵活性和友好性,提升电力系统灵活调节能力。
2、兼顾集中式、分布式并网不同的需求
既要适应水能、风能、太阳能发电等大规模可再生能源电力以及煤电、核电等集中发电基地的电力输送、优化和间歇性功率相互补偿的需要,又要适应对分布式能源电力开放、促进微电网发展、提高终端能源利用效率的需求。
3、适应单一电源向多向电源的变化
新型电力系统就是要推动电网由传统单一的电源适应负荷变化模式转变为源网荷储协同互动的模式
四、分布式智能电网技术攻关
1、提升新能源并网、消纳、输送能力
新能源的随机性、波动性、间接性成为制约新型电力系统发展的主要因素。
2、并网关键技术攻关,
分布式智能电网技术瓶颈也制约着新型电力系统网络效应的发挥。在新型电力系统环境下,分布式新能源接入电网的便利性能够得到极大提升,用户、电动汽车、储能装置等既可以用电又可以放电,调节间歇性新能源发电的波动性和不可预测性。
3、储能柜技术
在新型电力系统中,引入储能技术能够实现电力“存储”功能,从而保证电力资源品质、提高电力资源效率。储能装置就像大容量的“充电宝”,在电网用电低谷时作为负荷充电,在电网用电高峰时作为电源释放电能,其快速、稳定、精准的充放电调节特性,能够为电网提供调峰、调频、备用、需求响应等多种服务。
4、接入并网技术
并网技术主要用于保障电网运行的稳定性,因为新能源电源接入会引起系统电压和频率的偏差、电压波动和闪变等问题,从而影响到系统的电能质量。
新型电力系统通过运用分布式智能电网技术能够使得能源友好接入,不断提升分布式电源的渗透率,吸引相关电源生产主体参与电力交易和需求侧响应,并提供分布式能源管理和综合能源服务。分布式智能电网具有高效、可靠易管理的特征,能够解决新能源发电间歇性和波动性带来的局限性,未来需要更多具有自我管理、自我恢复、兼容性强等特征的智能电网装备技术,帮助实现新能源电源的无缝并网以及实时互动和协调运行。
五、国家能源局《分布式光伏发电项目管理暂行办法》
1、分布式光伏发电项目本体工程建成后,向电网企业提出并网调试和验收申请。
2、电网企业应采用先进运行控制技术,提高配电网智能化水平,为接纳分布式光伏发电创造条件
3、分布式光伏发电项目采用的光伏电池组件、逆变器等设备应通过符合国家规定的认证认可机构的检测认证,符合相关接入电网的技术要求。
4、实现分布式光伏发电高效利用和系统安全运行。
六、国家能源局关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见
(十二)推动能源装备智能感知与智能终端技术突破。
加快能源装备智能传感与量测技术研发,提升面向海量终端的多传感协同感知、数据实时采集和精准计量监测水平。推动先进定位与授时技术在能源装备感知终端的集成应用,加快相关终端产品研发。推动面向复杂环境和多应用场景的特种智能机器人、无人机等技术装备研发,提升人机交互能力和智能装备的成套化水平,服务远程设备操控、智能巡检、智能运维、故障诊断、应急救援等能源基础设施数字化智能化典型业务场景。推动基于人工智能的能源装备状态识别、可靠性评估及故障诊断技术发展。
七、分布式智能电网三大创新技术
1、分布式光伏接入下电网自调节技术 (灵活并网-成套智能装备)
解决分布式光伏大规模接入带来的电压越限、合闸同期、离网转并网、防孤岛运行等问题,实现分布电源有序接入、灵活并网和多种能源协调优化调度,支撑高比例光伏接入下电网系统继电保护的安全稳定运行。
2、高比例新能源接入电网调峰调压控制技术(在线监测)
新型电力系统存在电压支撑能力不足的“弱网”特性和电能质量恶化问题,利用数字化装备高灵活性特点, 对新能源接入电网调峰需求的稳定运行及控制技术。
3、基于人工智能的源网荷储协同优化技术(智能感知协同优化)
基于新能源不确定性分析方法、智能感知的柔性负荷识别技术及负荷调节能力潜力测算、运用智能优化算法建立并网优化配置模型、提出源网荷储协同优化方法。
八、新能源并网技术难题
世界性技术·难题
未来几十年里会有大规模光伏、风电等新能源电站纳入电力系统,但新能源功率有效的消纳和电网系统安全运行确仍然是世界性的技术难题。
1、随机波动性
新能源发电具有波动性和随机性,发电设备的低抗扰性和弱支撑性。
随着光伏发电、风力发电等电站并网电力系统中系统惯量下降,自身频率、电压耐受能力比较低,进而使功率扰动引发的频率波动问题更大,引发连锁故障,该问题随着新能源规模的快速增长日益突出。
2、消纳容量不足
虽然目前新能源大规模并网发电存在一定的隐患,通过管理系统的合理调度,新能源的消纳得到缓解。
波动性和间歇性是由自然因素而产生的影响,虽然不能对自然条件进行控制,但是可以对设备进行控制。首先,对于发电并网的新能源设备,可以加入拥有规定的并网技术性能。其次,提升电网对于峰值的调节能力,加大电网对于波动和间歇问题的接纳能力。当然,在新能源发电系统中,装置必须要要具备有功功率调整与无功功率调整的功能。
3、局部电网接入能力不足:
风电场大多处于电网末梢,大规模接入后,风电大发期大量上网,电网输送潮流加大,重载运行线路增多,热稳定问题逐渐突出。提高输送能力,但风场弃风问题仍然长期存在。
4、增加电网稳定风险:
风电的间歇性,随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。一是风电引发的潮流多变,增加了有稳定限制的送电断面的运行控制难度;二是风电发电成分增加,导致在相同的负荷水平下,系统的惯量下降,影响电网动态稳定;三是风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压,失去稳定,从而引起地区电网的电压稳定破坏。
5、配电网继电保护问题:
(1)潮流的改变,一、导致本线路保护的灵敏度降低及拒动;二、导致本线路保护误动;三、导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性;四、导致重合闸不成功。
应对措施:一是限制分布式电源的并网容量;二是增加分布式电源隔离变压器阻抗;三是分布式电源出口增设方向功率保护;其中最关键一点在于分布式电源并网之前,要在充分调查发电设备阻抗的基础上,计算分布式电源可能带来的短路电流的增加,以确定分布式电源的并网容量。
九、新能源并网技术难题解决方案
1. 间歇性和波动性:
新能源出力固有特性,规模化并网后对电网影响变大,需要配合电力系统中的可调资源实现能量平衡。
2. 频率问题:
系统中大规模新能源接入带来常规电源比例下降,系统惯量下降,功率扰动引发的频率波动问题更大。
3. 电压越限:
新能源电压支撑能力相对有限,随机性出力可能导致电网局部电压越限问题突出。
4. 抗扰动能力下降:
故障大扰动下新能源脱网可能恶化电网抗扰动能力,造成事故规模进一步扩大(支愣不起来)。
5. 谐振问题:
电力电子设备可能与系统交互引发谐振,典型的双馈风电和串补之间这种,比较关注的是次同步振荡。
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