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分布式光储微电网设计及应用研究

北极星储能网  来源:新材料产业  作者:黄小红 程鹏志 白兆海 黄智尚  2017/10/25 8:36:24  我要投稿  

北极星储能网讯:微电网作为实现大规模分布式光伏利用的重要途径,规划建设分布式光储微电网,可降低用能系统对大电网的依赖。总体来说,发展分布式光储微电网的意义主要有以下4个方面:

第一,平滑光伏发电的输出功率波动。由于光伏发电具有很强的间歇性、波动性和不确定性,接入电网时会带来很大的冲击。通过配置适量的储能装置,可使得光伏发电对整个电网来说具有功率可控性与可调度性,有效提高光伏发电接入电网的穿透率。

第二,降低电网负荷峰谷差值,提高电网设施利用率。现有电力系统如果配置了足够大容量的储能系统,能够大规模地储存电能,即在负荷低谷时段内将电能储存起来,并在负荷高峰时段将其释放出来,这样也可以减少电网设施的配置容量,提高输配电设备的利用率,延缓现有配电网的建设。

第三,提高电源的备用容量,增强电网安全稳定性和供电质量。为保证一定供电安全可靠性,必须对现有的电源提供备用容量,这样当大电网出现故障时,可将储能系统作为备用电源,临时组建微电网,为重要负荷提供备用电源直至电网恢复。

第四,应急备用电源。当出现电网电能质量很差、拉闸限电或故障停电时,光储微电网可脱离电网,由储能变流器通过电池建立稳定电压,保证光伏正常发电,为本地重要负荷独立供电,提供应急备用电源。

一、分布式光储微电网的发展现状

光储微电网可以看成是一组由分布式光伏、储能装置、本地负荷组成的包括发、输、配、用管理系统在内的小型局域电网,并通过唯一的公共连接点接入大电网,既可以并网运行也可以独立运行。微电网中的电源以光伏等分布式发电电源为主,容量相对较小(一般50MW以下)。相比于传统的大电网供电方式,分布式光储微电网可以更好地满足用户越来越高的安全和可靠性要求,并为不同的用户提供多样化及个性化的供电需求。

微电网自2001年由美国学者提出以来,目前在全球各地得到了广泛的关注并得到了示范应用,但截至目前为止,全球不同的国家及研究机构对微电网的定义和研究侧重点各有不同,比如美国对微电网的研究着重于利用微电网提高电能质量和可靠性;日本则在微电网方面的研究强调对可再生能源的利用;欧洲微电网的研究则更关注多个微电网的互联和市场交易等问题。

分布式光储微电网是保证我国能源可持续发展战略实施的有效途径之一,发展潜力巨大。国家电网的“十三五”规划中指出,分布式电源发展是能源变革的方向之一。以光伏为主的分布式电源开发主要本着“因地制宜,科学利用”的原则,从本质上讲就是在用户侧就近安装电源,就近消纳,从而提高用电效率,减少输电损耗与成本。

可以预见,随着我国电改9号文的深入实施,现有供电系统中,政府职能与企业职能将逐步分开,发电与输配电网彻底分离,发电侧竞争市场机制的建立,从而为分布式能源系统的发展奠定了坚实的基础。正在发生中的能源变革也为分布式电源在电网中应用提供了巨大机遇。国网公司提出的“十三五”电网规划中,明确提出要认真落实国家关于推动能源生产和消费革命的战略部署,并逐步优化配电网结构,建设智能配电网,适应分布式电源点多面广的发展特点,满足分布式能源的灵活接入与高效利用,全力支持2020年全国100个新能源示范城市、200个绿色能源示范县建设,最大限度满足分布式新能源发展需要。

二、分布式光储微电网的典型设计方案

1.分布式光储微电网的组成

分布式光储微电网主要包括分布式光伏发电系统、电池储能系统以及相关的配电、能量管理系统(EMS)等。其中,有电网支撑时,光伏储能系统作为微电网内的主要供电微电源,负荷用电主要来自于光伏发电,储能系统则可以平滑光伏发电波动,提高微电源的电网接入友好性;电网停电时,光储微电网则启动应急备用供电功能,由储能变流器建立微网母线支撑,光伏发电系统可为微电网内的负荷提供持续的能量供应。典型光储微电网的系统构成如图1所示。

图1 分布式光储微电网系统构成示意图

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