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上海电力学院刘方:临港校区新能源微网示范平台及其研究

北极星输配电网  来源:北极星电力网    2019/3/15 16:31:27  我要投稿  

北极星输配电网讯:临港校区新能源微网项目建设内容包括热水系统、多类型的分布式发电系统、储能系统、微电网的控制运行系统、建筑能效的监测管理系统、智慧能源的管控系统等。上海电力学院电气与电子工程学院的刘方博士在2019年首届中国园区智慧能源高峰论坛上讲到。同时,介绍了临港校区新能源微网示范平台、临港校区能源互联网规划和建设、以及技术水平、项目特点及价值。北极星电力网、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

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刘方:首先谢谢主办方给我这个机会,为大家介绍一下“临港校区新能源微网示范平台及其研究”。

介绍三个方面:第一,临港校区新能源微网示范平台;第二,临港校区能源互联网规划和建设;第三,技术水平、项目特点及价值。

第一,上海电力大学目前在上海的临港新城1000亩的土地上规划了一片新校区,这个校区的设计之初就在想,针对目前好多学校新校园建设或者老校区改造都会面临一个节能降耗的问题,作为电力大学我们是否能够探索一条能耗零增长的路径,因此在规划之初就提出了,要绿色环保以及节能智慧校园建设的理念。新校区从2015年底开工建设,在2018年9月份已经投入使用。建设过程中新能源微电网示范项目也是以我们新校园的整个规划建设同步实施的,特别是规划设计阶段,国网与我们深度合作,将节能理念融入到新校区的设计之中。

我们新能源微网示范项目入选国家发改委、能源局在2017年5月份批准的全国首批28个项目之一,而且是上海市首个新能源微电网示范项目,也有幸成为全国高校中的唯一一个校园的示范项目。下面给各位专家介绍一下整个项目的概况。

项目建设目标是高起点、高标准的来建设新能源微电网,打造“智能、低碳、环保、节能”的绿色校园。项目建设的重点,在于智慧能源管控系统的建设。该系统也在新校园落成之时已经投入使用。其内容主要包括风力发电系统以及储能系统还有多类型的光伏系统,以及太阳能、光源热泵组成的系统,以及一体化的智慧路灯系统、智能微电网系统,以及建筑能耗的管理监测系统。通过各个系统的协调配合,共同实现了源、网、荷、储的协同运行以及综合管理。同时该系统也成了一个具备技术前瞻性、展示性,以及集教学、科研于一体的绿色示范能源系统。

整个项目的建设内容包括以下几个方面。热水系统、多类型的分布式发电系统、储能系统、微电网的控制运行系统、建筑能效的监测管理系统、智慧能源的管控系统。

下面给各个专家汇报一下各个模块以及各个相关的子系统。

热水系统,是由15套太阳能集热和空气源热泵黄金组合所组成的热水系统,总共15套,分布在校区的10栋公寓楼顶,可以满足全校师生的热水供应。

光伏发电系统,总装机规模超过了2兆瓦,覆盖的面积达到了2万平米,采用的是多种高效的组件,分布在全校20余个建筑屋顶和一个一体化的充电车棚内。

智慧路灯系统(5杆),除了一般的照明功能外,还可以进行智能化的管控,同时可以提供无线网络、电动汽车充电以及安防和监控,减少了校园的杆体重复建设,有效的节省了充电资源。

风力发电系统,在学校围墙边上安装了300千瓦的微风直驱永磁风力发电系统,有效的利用了沿海风能,同时也与不远处的东海大桥的海上风电场遥相呼应、熠熠生辉。

燃料电池发电系统,在食堂的屋顶安装了燃料电池发电系统,用于紧急供电系统。

上述单元共同组成了风光储一体化的智能微电网系统,正常情况下可以满足校区17%的负荷需求,而且配备了会客储能,是由磷酸铁锂、超级电容器不同能量密度、不同响应速度的储能协同配合,通过储能的协同配合可以满足离网或者断网情况下,比如像信息中心、安全保卫等一些重要的负荷可以实现不间断用电。

同时在智能微网运行控制系统中,通过混合储能控制以及光储一体机的控制以及闲置的UPS的调度,可以实现多目标的优化控制,以及不同场景不同策略的控制。

智能建筑群的能耗监测管理系统。该系统是一个基于物联网、云计算和大数据技术的监测平台,全校内通过2000多个监测电视显,对校园内所有的变电站、建筑用电、用水、用气等监测全覆盖。整个系统内通过底层的数据化采集、上层的分层分类计算以及故障点的监测,实现对资源情况的一体化布控。

看一下具体的功能:1,可以通过校区内的建筑多维度的能耗对标实现对建筑节能考核的管理,并且能够提供相关的用能建议。2,可以通过对各分项能耗数据的分析,以及同比、环比或者任意时段的能耗对比分析出用能特征以及用能规律。3,可以实现通过对水平衡分析发现异常,帮助锁定一些漏水范围,提高检测效率。4,可以通过能耗的限额设置,来实现能耗的超标或者异常等报警提示,并且分析异常的原因。

以上各个模块以及各个子系统共同构成了智慧能源的管控系统。该系统可以对一些关键环节的运行状态或者能耗数据进行全方位的监测管理,同时还可以将底层的实时状态感知层和数据传输的网络层以及上层的应用平台层统一结合到智慧能源管控系统中,实现对各个子系统的数据和信息的全景展示,以及对能源系统的统一检测管理。

该系统也呈现以下几个重要的特点:1,采用一体化的结构设计,其界面的风格以及数据的格式是一致的,有效的保证了节能减排信息化的系统框架。2,采用了像互联网、校内网多种网络方式提供了多应用方式,满足方便不同群体用户的使用。3,采用了智能电网的标准化接口,有利于方便界面布局的扩展应用。

智能能源管控系统,针对于不同的用户其功能主要体现在以下几个方面:1,对全校的师生,可以通过能耗的统计分析,有利于倡导节能理念。2,对于后勤部门提供了完善的公共设施的管理服务。3,对于物业以及管理部提供对一些比较重要的设施提供运行监控、运行检修的服务。

下面汇报下一步要发展的校园能源互联网示范平台及规划和建设情况。该项目入选为2018年上海市科委的重点计划。

规划建设目标,依托目前国家级的新能源微电网平台,以智能用能以及双向互动的需求侧响应为重点来开展校区的能源互联网应用示范,使之成为园区的能源互联网典型的应用案例。针对于该示范和应用案例做了一系列的研究工作,下面给各位专家汇报一下。

1,开展了园区多类型负荷用能特性以及可调控的潜力研究。通过对冷、热、电各类用能负荷以及动态的时序特征以及相互间分散错峰特征,基于大数据技术的楼宇或家庭用户用电行为与用电特征进行识别。涉及到关键技术,要统一安装双向互动的智能表计、智能插座等,从而形成完善得高级计量体系。其次,基于像大数据技术和人工智能技术对负荷特性进行分析以及进行负荷预测。

2,开展了双向互动的园区能源互联网只能用能及需求侧响应研究。以电价选择套餐、分时电价、尖峰电价、实时电价控制为重点,研究售电市场开放前后各类需求响应的经济激励方式。以空调负荷为重点,研究负荷群体化调度管理控制策略。开发一套针对于整个园区开展各类电价类型以及电价套餐型各类需求响应模式的园区需求侧响应的综合管理系统,以及用户用能的网站和公共服务的APP等。

3,开展了基于PMU的园区能源互联网智能控制关键技术研究。目前来说,PMU已经逐步渗入到互联网领域,开展的内容分两个方面,基于PMU的园区能源互联网状态估计,基于PMU的多时间尺度混合两侧状态估计与高频动态状态的估计及评估,实现园区能源互联网运行状态准确快速感知。基于PMU的园区能源互联网分布式动态控制。开发基于PMU分布式智能控制装置,对微电网进行控制。

4,开展了关于多能互补的园区能源互联网优化调度研究。从多能的维度以及时控维度、响应能力维度等多环节出发,欧间耦合需求侧响应、多能联合优化调度模型,同时深入研究并且开发园区能源互联网的综合能量管理系统。

5,开展了园区能源互联网关键基础的综合示范。除了包括双向互动的智能用能以及需求侧响应的示范,构建基于园区能源互联网的软硬件平台,并且将园区需求侧响应管理系统以及用户用能公共服务的APP进行示范,实现不同电价类型以及需求侧响应的激励手段的示范,其特征主要体现在,一个是双向互动,一个是市场机制。我们开展基于PMU的智能控制关键技术示范。在分布式能源侧装设PMU控制单元,并通过后台系统进行协调运行,确保整个园区能源互联网的安全稳定运行,特征就是安全可靠、智能控制。我们开展了多能互补的能源优化以及调度示范,将分散以及集中相结合的园区能源互联网综合能源优化调度系统进行示范运行,确保整个园区的经济环保运行,实现整个园区综合性能的能效最优,特征就是多能互补和能效最优。

6,基于园区互联网关键技术研究与综合示范,最终实现整个园区源、网、荷、储”的安全、高效运行,并且以市场化方式探索园区能源互联网的商业运行于管理模式。

下面给各位专家汇报一下我们整个项目建设的技术水平以及项目的特点和价值。

首先,该项目作为国内唯一的高校园区的微电网示范项目,在整个建设过程中应用了大量的学校自身的科研成果,而且也组织了学校多学科专家和教授以及和企业进行共同的规划、设计、开发。也结合了商业化的产品,实现微电网中的源、网、荷、储的协同优化与控制,其技术目前在国内是比较领先的。

此外,也融入了一些应用型的技术,并且对一些技术进行了示范。比如像新能源与储能技术,包括光伏发电系统、风电系统的优化设计、光伏便亚得控制、复合储能装置系统的制备以及储能系统控制策略等。微电网,包含微电网规划与设计技术、微电网并离网技术、含多种分布式能源微电网的控制技术等。

智慧能源的管理,包括能源系统的监测与采集技术,以及智慧能源的诊断与优化技术、能源管理的优化调度、建筑以及空调负荷的节能技术、系统的分析应用技术等,包括大数据分析技术、人工智能技术、设备的监测以及状态检修技术等。

该项目的特色与价值主要体现在以下几个方面:1,新:技术新。应用了大量的新技术以及控制及管理平台,比如微电网的优化调度平台、储能系统的控制平台,以及智慧能源管理系统。2,全:项目全。基本上包括了市场主流的新能源项目,包括新型的光伏发电以及风机,还有像燃料电池。3,效益明显。传统的能源替代率接近20%,节能效率接近30%,对学校的节能以及降低能效的指标效果非常明显。

价值主要体现在以下几个方面:1,人才培养以及教学科研良好的平台,可以说整个校园就是一个大的智慧能源的实验室。2,是学校和国网节能服务公司校企合作得成功案例,3,同时具有良好的示范作用以及推广价值。


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