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ABB智能电网副总裁岳程燕:建设绿色、安全、经济、高效的智慧园区能源局域网

北极星输配电网  来源:电力头条APP    2018/7/26 17:59:19  我要投稿  

北极星输配电网讯:ABB在绿色、安全、经济、高效能源综合服务的解决方案,涵盖了前期的规划设计,数字化变电站方法,配电站方案,绿色交通方面地资产运维整体解决方案。ABB(中国)有限公司智能电网副总裁岳程燕在2018中国微能源网技术与应用会议带来了“ABB Ability--助力实现绿色、安全、经济、高效的智慧园区”的主题演讲 ,电力头条APP将对大会进行全程直播,如需了解更多的会议直播,请联系微信号:13693626116

观看直播请点击:2018中国微能源网(能源互联网)技术与应用大会暨展览会现场直播

ABB(中国)有限公司智能电网副总裁岳程燕

岳程燕:大家下午好,非常感谢中机联邀请,今天很荣幸和大家一起探讨能源互联网,或者叫多能互补,或者大家叫清洁能源局域网,今天下午听了大家的讨论和介绍收获很多。令人满意的能源互联网,当然是以电为核心的能源互联网的形式。

不管怎样,能源互联网,综合能源局域网也好,智能电网也好,核心就是几个字,绿色、安全、高效,当然还有客户的参与,这是个人认为的特性。

能源局域网技术,ABB是技术和工程实践的领导者,提供从咨询到实现全过程的解决方案。在这方面,有20多年的实际工程经验,全球在微电网领域目前已经建成运行多年的项目大概40多个。能源局域网,就像国家推的智慧城镇,开发区这样的项目有十多个,储能目前有80多个,也是长期的坚持运营经验。比如在微网领域2003年就有运行的新能源微网,特别是离网型的,在澳大利亚偏远地区,南极洲科考站,南非北美都有一些运行的案例。从工程前期规划设计阶段,可以帮助客户做一些咨询,建设阶段可以提供核心设备,电力设备ABB都有,这里重点强调,一个是大脑系统的控制和能量管理系统,储能设备,配电系统的自动化和一次设备。运行阶段,数字化运营的管理平台。谈到技术,很多技术路线都是走产品块,模块化的路线,分布式,预装式的。因为ABB是国际化公司,有很多中国国内的企业要走出去,也欢迎跟ABB一起合作。

第一个,首先在做能源局域网的时候,开发者和运营最关心的问题就是可不可行,两个方面,一个是技术方面,一个是经济方面,第一关心的是有一个额定的负荷量,风光资源已经定了,应该配多少光伏,配多少风电,最小的储能量是多少,整个项目投资多少,度电成本多少,最后给园区用户设计合同的时候应该怎么设计合同,投资回报是最好的,牵扯到这个园区和上级电网上下电量大概什么情况,也决定了跟上级电网谈判或者制定合同的时候应该制定什么样的策略,这是第一个问题。经济性,投资决策,主要是解决源和储的问题。要建什么,建多少,在哪建,最后的规模是什么样的。另外,财务风险,这个该怎么打包设计,这是一个经济性的。这个曲线是我们在中国做的实际项目的案例,ABB跟别人的区别是什么,能做的是基于生产模拟的规划,所以做规划的时候是考虑了后期运行,多能之间互补特性的,这样有什么好处,拟规划的时候不用考虑最极端的情况,比如说光伏是这样,峰值在这,风电的峰值又在那,互相之间叠加,最后做出一个最保险、最恶劣的情况,当然系统能安全稳定运行,但是客户投资很大。如果前期规划的时候考虑了风光互补,储能互补,变电站容量100兆瓦,通过容量互补可以降到90兆,所以规划的时候做的更精细,可以帮助一次系统投资降下来。这是项目开始做经济性,概算,出事投资做的更精细一些,有利于后期项目建设更经济高效。

另外,技术可行性,现在一些项目前期大家非常着急上去了,其实这个系统里马达的容量很小,比如说光伏大概有十及兆,但是马达容量只有200多千瓦,还有一些小水电,这些东西并不上网,当时为什么前期没有做技术的仿真,他说没有做。把微网系统在软件上搭起来,搭商店里系统进行不同状况下进行运算,保证系统的安全性,稳定性,也是非常重要,确保后期项目的实施,能够如你所愿的进行。第二就是技术可行性,ABB做的时候也是用商业的软件,在这里考虑配电网的独特性,可以做配电网的可靠性。所以,这块主要是做咨询服务。

第二个,微网控制最核心的是控制系统,微网或者局域网,有两种不同解决方案,第一是微网控制系统。解决方案叫M+,特点是产品化、模块化,即插即用的解决方案,不同于目前其他的技术路线。举个例子,比如说这样的系统,在微网里有光伏、风电、储能、并网电、负荷,对这个系统技术组网的时候,一次系统用电缆组起来,二次系统怎么组网,解决方案就是用下面那个小装置,M+,MGC系列的产品,这个产品上面系统是红点那个地方,这个产品一头是接着风电变流器,逆变器等等,另外一头互相联起来,在这样的系统里是不需要主机,一般是主从控制逻辑,解决方案是没有主机,全都是分散式的,这个设备针对不同类型有对应的算法,这个装置互相之间发电和负荷协同运行,完成的安全稳定和优化。所以分布式微网控制系统,一个是可靠性高,任何设备故障了整个系统都可以正常运行。第二个好处是,扩展性很好,刚才有位专家介绍了,目前国内实施建设微网,局域网,大家都是分期建设,分期部署,那二次控制系统怎么设计,如果是用主从方式,一开始大多数要到之后最终建成规模是什么样的,一开始就要设计好,冗余设计必不可少。但是分散式的好处,是建一期上一期,建第二期要扩展了,比如说再上一个光伏,再上一路负荷,这时候再装两个小装置就好了,需要改变只是改变参数,调一下系统参数就好了,它特别适合于分期部署的微网。另外,对于比较简单的系统来说,稳定控制和能量管理是二合一,有了这套系统就不需要上层的EMS系统。

刚才介绍了ABB全球已经有40多个项目,最早的项目是2003年的,南极洲的项目,已经长期运行。任何技术都有适用场合,刚才介绍的小型微网的M+系统适合于小型的,如果规模大的话,接入点跟它的成本是呈线性增长,如果接入点特别大,建议就分层建设,比如在一个区域里有多个微网,微网之间用局域网连接,就变成两层架构,底层可以用M+控制,顶层用集中式控制,底层每个微网是一个自制的小黑盒子,它能够满足上层对接入点的电压频率的控制和响应就可以,对于一个局域网来说,可能有多个微网,有一个工厂的微网,楼宇的微网,商业的微网,可能还有一些地面电站,综合起来跟上级电网从110kV接入的,系统整个又是自制的,分两层自制的,对外也表现是一个电网友好型的,能够时时相应电网的要求。ADMS,核心是分布式管理,解决什么时候是用三联供机组供热还是用蓄热锅炉供热,就是解决这些问题,DMS要解决的是实现对分布式配电网络的配置。

第三个,是储能系统。ABB本身不生产电池,核心主要是做除了电池之外系统,ABB在全球已经有接近400WM的装机,在中国有60-70WM了。ABB储能变流器的特点就是大容量,单台可以到3到4个WM,虚拟同步机的功能,提高系统惯性和稳定性。储能应用在微电网里,是微电网实现并联网无缝衔接的元器件,在我们很多项目里都实现了无缝切换,包括紧急情况下的并网转离网。右边图是集装箱的图片,如果储能容量比较小,电池和PCS一起交付,如果储能容量比较大,取决于客户需求,一般只提供PCS系统。

建设阶段,比较大规模的局域网会牵扯到配电系统,因为中国很多地方都是有一片区域是以220千伏和110千伏,下面是10千伏的配电网络。对智能配电网络,ABB提供的解决方案的特点,第一就是产品层次,一次设备开关柜,还网柜等等,在设备装上传感器,温度,电压,压力,排气量等等,通过一次设备的智能化,采集到不同的信息,对这些信息进行综合判断,告诉运行人员这些设备现在是处于什么状态,是处于亚健康状态还是马上就要发生故障了,这是ABB的优势,因为它在全球对设备生产商来说,我这个传感器是装在套管的哪个地方比较合适,是装在变压器上面还是下面,测气或者压力。第二个,做出来的不光是温度是多少,压力是多少,做一个综合判断,告诉你现在处于绿色区域,黄色区域还是红色区域,黄色区域告诉你可能在哪个设备的哪个元件可能会发生故障。第二个层面是系统层级,一个是配电自动化系统,怎么保证整个系统的可靠性,配电自动化是一个非常关键的方面。比如说在浦东陆家嘴前几年上了一套智能分布式配电网系统,它能帮助浦东新区,陆家嘴地区可靠性达到五个九,核心就是设备故障检测诊断,故障的隔离,负荷的转供,提供的也是分布式的解决方案,不需要把信号实时采集,传到调度中心,判断以后再下发应该跳哪条线,怎么负荷转供,也是点对点,手拉手的解决方案,实时的,互相之间传送信号,中间发生了故障,可以做到及时响应。如果是集中式的控制方式,可能整个过程要几分钟,用智能分布式,整个过程不超过500毫秒,300多毫秒完成。

另一块就是数字化变电站解决方案,通过刚才介绍的一次设备的智能化,测量设备以前都是用大的装置放在那,现在改成数字化的测量装置,一二次进行融合,因为电子检测了,可以放到一次设备里,节约了很大的占地。另外,这些线缆的连接以前都是用铜缆,现在用光纤连,省了不光是材料的费用,还有调试的费用,这是数字化变电站。最后实现整个配电系统有一个数字化平台,能够实时检测每个环节供能状态,直接牵扯到运维,设备状态分析诊断,主动预警,及时的给出工单,指导运维人员,包括设备和人员的调配。

最后,这个系统运行起来以后,能效的管理,ABB也提供网页的能效管理平台,这也是实际运行的案例。

下面给大家简单介绍几个案例,ABB在全球智慧城市建设也是参与了方方面面,有通讯,有交通的,ABB也生产电动车充电设施,不光是充电桩,还提供电动公交闪充解决方案,在首站和末站充十分钟,行进过程中,上下车的时候进行15秒闪充,然后就可以完成整个运行过程当中的用电的需求。我们还参与了电站的项目,像香格里拉城市供热工程也有ABB的参与。

另外介绍两个案例,非常像目前中国的智慧城区的建设,一个 就是在哥本哈根这个区域,这是丹麦政府资助的项目,建设的目标要变成蓝绿之城,2025年成为碳中和的城市。主要开发目标是节能将校,提高能效,便捷。设计和打造未来经济有效的多能源载体系统,这个项目是从2015年4月开始,计划2019年3月完成,探索的问题这里可以给大家看一下,未来低能耗建筑机器居住者怎样才能成为为灵活能源做出贡献。对通讯来说,不需要昂贵的通讯基础设施,低成本的新型的自动控制其能否解决网络服务的问题。针对各种新的不断变化和未知的负荷,应该怎样设计能源基础设施,并确定其规格。创建各种不同的能源载体间的灵活性应该需要怎样的能源转换技术,储热和储电怎样设置,未来低能耗的建筑应该选用哪种供热和供暖的解决方案,为了提升各个控制中心和更多综合能源市场见得协调,系统应该怎样运营和扩展。分布式能源电动汽车灵活性应该如何充分利用,这是这个电网达到的目标,这个项目正在进行当中。

另外一个项目斯德哥尔摩皇家海港的项目,这是ABB和富腾公司合作,这个项目2010年开始,最终成果可能是2030年做完,目前已经有一些初步的成果。目标也是打造世界级可持续发展的城市,共生城市,这个项目是瑞典能源署投资,富腾公司带头,包括ABB,爱立信,伊莱克斯等等很多合作伙伴一起做的项目。这个项目的目标技术当然是主要方面,探索的不光是技术,除了新的技术解决方案之外,还要探索一些新的商业模式,新的市场规则,还有用户,用电行为的新变化。这个项目在瑞典皇家海港这个区,占地3点多平方公里,基本上是110千伏以下的系统下面是10千伏的网络,系统里包括港口和居民商业用电,电动车充电,能量来源一部分是从电网,另外一部分是屋顶光伏和储能,电池储能,是这样的系统。ABB从一开始的规划到现在的运行,我们参与的比较多,比如说智能家居和建筑,需求侧响应,智能电网的实验室,这就是调控中心,还有新的技术,提高电能质量,保证可靠性的设备,还有智能电气化港口,信息管理系统和业务模式以及调节机制的探索,这是ABB参与的一些工作包。目前有一些结论,第一是智能家居和建筑,它做这件事情,因为它是从政府角度看的,它最看重的是节能减排,提高能效,做之前是有一个统计,这个能耗在每个房屋单元,能耗降低了多少,比如建设之前能耗全年一个房屋大概是633公斤,通过做这个项目,最后降到了430多公斤,这是低碳排放做到的。怎么实现的,是探索了一种需求侧响应的机制,通过调度中心,实时的发用电的信号,小时级的电价刺激用户响应这个实时电价,调节用电行为,比如电动车充电和家里用洗衣机,用供热系统去实现。另外就是智能电网的优化运行,这也是右边整个系统的配置,最开始就是ABB给它做的系统升级,在原来的DMS的基础上添加了需后侧管理和分布式能源的管理系统。这里也有量化分析结果,减少了损耗,提升了10%,符合预测,系统的年平均停电指标提高了20%,需求侧响应的准确度,紧急需求侧响应的减载情况都做了一些统计。另外就是电网网价的解决方案,这是简要的图,牵扯到变电站的自动化,馈线自动化,比如故障的定位隔阂和转供的解决方案,集中式储能项目的影响。最后是通过港口的改造,减少了各种碳排放非常可观。

还有一个正在进行的项目,这是比荷卢经济联盟区域热电联供项目,原来这个片区有三个中心,有很多的供热官网,除了供热还有供电,这个规模有三台火力发电及,23个热点联产机组,热存储装置和供热公路和12条热力传输通道。有11个供热需求中心,电力用户是大量的,同时参与欧洲的电力市场,参与电力现货交易市场和辅助服务市场。挑战以前都是以热定电的系统,人为去调控的,但是后来觉得这样调控的话效率达不到要求,现在的目标是打破以热定电的格局,实现电热综合管控的系统,我们给它提供的是分布式能源管理系统,在前期规划的时候就是用这个软件进行生产模拟,前期规划设计的时候已经考虑了后期的运行,你也可以用这样的软件实际运行,也可以用别的软件进行分布式能源管理,但是在前期的规划和后期运行强耦合,对整个系统的配置、投资和运行都是非常有保障。

最后,简要介绍一下ABB在绿色、安全、经济、高效能源综合服务的解决方案,涵盖了前期的规划设计,数字化变电站方法,配电站方案,绿色交通方面地资产运维整体解决方案,总的来说,ABB的解决方案能够实现三流的融合,业务流、能源流和信息流。谢谢。

(发言为电力头条App根据速记整理,未经本人审核)

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