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利用IEC61850对分布式能源建模的实例分析

北极星输配电网  来源:供用电杂志  作者:Christoph BRUNNER  2016/10/19 11:35:48  我要投稿  

北极星输配电网讯:当前大量分布式能源(DER)连接到电网,给电网的可靠性和鲁棒性带来了负面影响,使配电系统运营商(DSO)或平衡责任方(BRP)对电网的管理更加复杂。监管部门为了加速对可再生能源技术的投资,通过长期合约制定了上网电价补贴政策,保证了大部分可再生能源可由此获益。将来如果这些上网电价补贴政策不存在了,需要研究新的场景。能源服务开放系统(OS4ES)是一个欧洲的研究项目,该项目调查基于IEC61850的新场景所需要的技术。文章介绍的欧洲OS4ES项目提出了一种使DER系统通过注册到集中器来实现提供电能服务的策略,项目开发出的模型可为正在制订中的IEC61850-90-15提供参考。

0 引言

当前大量分布式能源(DER)连接到电网,给电网的可靠性和鲁棒性带来了负面影响,使配电系统运营商(DSO)或平衡责任方(BRP)对电网的管理更加复杂。在很多电网中,光伏或风电的间歇性发电量可达装机总量的25%及以上。监管部门为了加速对可再生能源技术的投资,通过长期合约制定了上网电价补贴政策,保证了大部分可再生能源可由此获益。这一方面给DSO带来了很多问题,另一方面也对能源市场造成了干扰。

将来如果这些上网电价补贴政策不存在了,DER业主想将电送入电网,可能需要通过电力市场以获得财政补贴。但这对于诸如屋顶光伏等小型DER系统是不现实的,因此需要研究新的场景。

能源服务开放系统(OS4ES)项目的主要目标是调查支持新情形所需要的技术。该项目由欧盟支持,隶属FP7计划。项目参与方包括来自德国、荷兰、瑞士、西班牙、克罗地亚和希腊的工业和研究组织、通信服务提供商和配电系统运营商。

该项目采用IEC61850国际标准作为技术基础。在2005年发布时,IEC61850是为变电站自动化系统服务的,但很快就发现该标准所定义的概念可用于电力系统自动化其他领域,可作为智能电网的关键技术使用。作为向DER的第一个扩展,IEC61850-7-420《基本通信架构-分布式能源逻辑节点》于2009年发布,主要关注从一个DER单位内部角度进行建模。IEC61850-90-7《分布式能源系统中电力换流器对象模型》于2013年发布,主要关注电力换流器与电力公司、能源服务提供商或其他实体为电压、无功、有功控制和管理而进行信息交换的功能信息模型。

尽管IEC61850-90-7解决了与电网互联有关的建模问题,但还是有必要对DER系统与公共电网间接口给出通用模型。于是IECTC57WG17开始起草技术报告IEC61850-90-15《采用IEC61850的分布式能源集成》。该报告的目标是为DER和电网运行者间的相互作用提供通用信息模型。

就范围而言,OS4ES项目对于正在起草中的技术报告IEC61850-90-15是有贡献的。在该报告中,会对DER系统的通用特性、电网互联约束和DER系统在所谓公共连接点(PCC)处执行的电能功能进行建模。DER系统在公共连接点处与公共电网互联。DER系统可以是小型的屋顶光伏设备,也可以是包含就地发电与负荷并且可以向公共电网提供电能的大型设备网络接口。

1 OS4ES采用的策略

OS4ES对用于DER电网集成新场景下的技术进行了调查,做了DER不直接参与市场而通过集中器提供服务的基本假设。分布式注册作为一个平台用于DER向集中器提供服务,这些服务可以基于DER与集中器间的长期关系,也可以是动态的短期关系,基本策略见图1。

图1DER系统、注册机和集中器间的相互作用

DER系统将相关信息进行注册,包括在何处联网以及提供哪些功能等。DER系统会不断更新注册机中电能功能的实际数据。通过注册机,授权的集中器可以搜索到匹配的电能功能,能够与之签约或预订并最后执行。当一个电能功能或其一部分被一个特定集中器预订时,注册机会通知DER其被预订。集中器能与DER系统直接相互作用,作为相互作用的部分结果,DER将实际数据的更新及预测值发给集中器。

图2给出了一个虚拟电厂的典型例子,集中器与多种DER系统保持长期合约。DER系统考虑了自身资源的使用、运行维护以及天气等因素,提供第二天的负荷预测。基于这些信息,集中器创建其作为虚拟电厂的第二天计划,并将计划发给各DER系统。在这个实例中,注册机主要作为一个平台用于建立集中器与DER系统间的初始关系。

图2虚拟电厂例子

从电网紧急情况下也可导出其他用例。集中器或DSO可以通过搜索注册机来查找近期或特定区域的可用资源。在这种情况下,注册机充当了提供灵活性的平台的角色。集中器与DER之间的合约可以是有限时间的。

延伸阅读:分布式能源的昨天、今天、明天

分布式能源及能源互联网(三)

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