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北京智中能源互联网研究院首席科学家白晓民:园区示范工程呼唤微网技术

北极星输配电网  来源:电力头条APP    2017/12/1 11:08:50  我要投稿  

北极星输配电网讯:2017城市能源互联网发展(北京)论坛暨能源互联网示范项目建设与合作研讨会于2017年12月1日在北京裕龙国际酒店一层宴会厅举办。主题报告环节,北京智中能源互联网研究院首席科学家白晓民发表演讲,主题是:园区示范工程呼唤微网技术

下面由电力头条APP为您带来白晓民的精彩演讲 

白晓民:

首先说说这个题目,会议组委会和智中院让我讲讲微网,微网这个事有明确定义,发改委和能源局7月17号有一个文件,提到微网的定义,20兆瓦、两个50%。能源互联网也是有55个单位推进了,如何把能源互联网这件事跟园区示范工程和微网结合起来,跟大家汇报一下我自己的一些心得和体会。

谈三方面的问题。

第一,系统需要是发展的动力。

第二,研究微网研究的先准。

第三,需要解决的问题。

系统发展的动力,最近20年来经历了几个比较重大的事件,一个是电力市场,从92年开始一直到2008年左右,这个事全国是一个电力系统大的动作,考虑公平市场环境和参与竞争。再一个智能电网,09年开始,国家电网公司宣布建立智能电网,到2020年进行新的  电网的建设。再一个概念,智慧能源,大概从2015年开始,从建立智能电网战略工作组,最后形成了一个系统专业委员会,主要的目的是做智能电网,变成智慧能源。

进入能源互联网的进展阶段,从电力系统发展,这里列出了几个重大的发展前景,将来在2020年,全国社会的用电量达到8万亿千瓦时,而且社会整个太阳能和光能,可再生能源的进展应该是非常快的。

随着电力系统的发展出现了很严重的问题,我把这几个时间点列出来。

平均利用小时数逐年减少235小时,容量增长是非常快,电力消耗是非常慢的,从总的来看存在很严重的问题,很多企业开始亏损,这个问题就涉及到我们能源效率怎么使用的问题,有人算过33%的设备是闲置。同样还有新的苛刻的要求,比如环境保护,如果这么排放废水,开始责任人逮捕入狱,这是大的发展形式。再一个能源效率问题,这个片子稍微老一点,我觉得咱们整体能源效率比国外还是相当低,不单是单向技术引起的效率而是整体的运营效率还是出现了很多问题。比如很多政策是一刀切的政策。

这里边列出一个规划,与企业发展实际例子,不详细说,如果这一个园区,里边存在着很多的政策性问题,比如说我这个园区同一个自备电厂,与特钢变属于同老板的不同法人单位,无法作为自备电场接入,政策和法律法规有很多问题需要改进,隔墙能不能送电,跟这个有关。严重影响到什么程度,影响企业的发展,企业觉得别地便宜,比如说到内蒙比较便宜,便宜几分钱,我就搬到内蒙。1。

电比较多了,会不会有问题。大家知道加州进行一个测算,在33%的可再生能源配比情况下,发现我们那个图最上边,负荷在白天,太阳能起来了,基本上差不多是临界的状态。如果超过这个,最下边那张图,红色的部分,这部分可再生能源必须要达到50%,在这个区域整个加州产生很严重的问题,过度发电,存在非常严重的挑战。加州出现这么大问题,谁来调节下来,这就涉及大规模的调度与微网调度存在很大的差异。在2000年左右,我们跟华能政研室,当时翻译一本书,《电力革命》,里边提出了一个不同的道路,提出了能源的发展战略,主要讲的是70年代有一篇论文,这篇论文题目叫做《没有走过路》,怎么说?路在黄色树林中分开,伸向两个不同的方向,以这篇文章开始,我选择了人迹罕至那条路,未来一切因此变得不同。这本书翻译完以后迟迟不能出版,4、5年以后终于出版,为什么不能出版?  里面谈大系统、核电站的建设对环境有影响,现在提出硬道路和软道路,提的可再生能源和分布式发电技术。这里边涉及到最近提出来的,根据环境有关的产生的一个问题。如果从大系统再往小系统走,大系统经过了上百年,小系统在十年来内要实现,我觉得存在很大的技术风险,能不能保证系统优质高效供电,能不能保证电力公司或者能源服务公司可持续发展,我想谈的个人一些想法。

第二个题目,关于微网研究与系统建设。

相比开网存在几个重大的改变,第一个改变,系统环境、结构和市场形势的改变。第二个改变,市场参与者和交易的流程改变。第三个,我们园区能量管理系统它的特点,园区并没有电网公司和配电公司的一些权利或者技术或者它的影响力,存在重大的一些改变,这里边详细我就不说了。这是典型的一些微网结构,作为并网系统的运行,跟电网有一个交互,每一个都不跟电网交互,将来设计一定不是最经济,一定利用电网作为很大的支持,一般的都是我们谈的并网。

微电网电压比较低,技术设备、发电、输电、配电和用电设备,组成了微网。我们国家微网是比较小,容易推广示范,园区大概几十个亿的电量,园区就需要我们微网技术支持。技术支持有哪些需要?第一,供电可靠性,第二,电能质量,谐波、负荷平衡等等。第三,防孤岛的要求。第四,适合可再生能源尽可能接纳。地区,满足分别的系统需求和整体的运行。第六,微网多优化运行目标,运行费用、可再生能源利用率、碳排放等等。达到满足系统的运行约束,涉及到多能源的调度,多目标、非线性的。智能电网+互联网+多能互补+运营体制改变改变是解决方案。

它存在的问题几个问题。

第一,技术并不是很成熟,虽然我们进行了大量的示范,作为配电网运行可靠还是存在问题。

第二,投资和运维成本高。加州一个监控负荷最后把你几个月挣的钱全赔出去了,整个电量的PK和能量处理上存在着问题。

第三,建设运营缺少系统性。我们划一个区,加几个设备,加几个储能,上几个光伏就算认为行了,其实应该进行系统的分析。比如说系统的资源分析,系统的深入的规划设计、系统建设运营和功能开发实现,然后落实,真正怎么做到多功能服务、音型优化、质量控制、保护协调,这是我们面临的问题需要解决。

列了几个区别,相同的是平衡能量、调节控制、故障恢复等等,还有不同的问题,能源组成和平衡方式不同。再有一个,控制权限和执行方式不同。我考察了几个能源服务公司,他没有能源局调度的权利。第三,理论计算与求解方法不同。EMS将外部和内部的大量环节作为约束。微网要集成和配合,多约束无解。第四,满足需求侧的方式不同。

这里边说说重要的  内容,运营控制之后,包括运维。我们第一个做好规划设计,对能源的分布情况,微网选择什么地方,另外这个东西对电网故障的影响,对电网有什么影响,电网对我们有什么影响,以及国内典型微网运行分析,分布式电源接入对电网的影响,微电网灵活运行模式和协调控制能力,还有地区典型微电网的方案研究,这些工作要做好。

然后有运行优化与控制。微网内分布式电源的功率预测技术。含多种分布式电源、融合辅助服务与需求侧响应的微网能量优化管理微网内多种类型储能装置的优化运行调度策略。电能质量分析与控制,事故处理。微网计算与仿真分析。

我想说国家电网公司获得新农村建设获得特等奖的项目,我想说取得很好的业绩,分布式发电,把居民集中到一块去,但是耗资比较多,2800多万,解决一百户的电力问题,成绩是非常好,包括系统无缝切换,但是我认为他这套系统并不具备我们现在能源互联网或者微网复杂程度,因为什么?那些居民用电很少,我们居民真正是实打实把城区或者这个地区控制做好,而且价格偏贵。

这是能量控制系统几个方面需要注意的,一个是微网控制与运行技术。主要涉及到你怎么保证这个微网非常稳定运行,包括它达到一定的系统可靠率。我们配网,整个多年建设是有很多的线路,双向两条支路,三条支路、四条支路供电,微网只有一条支路,我怎么不低于原来电网的可能性,靠储能靠技术能达到一定的程度,但是有些东西,比如说你这条线路或者变压器整个报废了,这个可靠性会大规模降低。还涉及到能量管理技术、多调度还有关键技术和点能质量和特殊事项的处理。

简单说一下需要解决的问题。

画了一条曲线,三个小时内要爬坡将近1300万千瓦,大概是什么概念?百万机组得起十几个,在3小时之内,对我的电网冲击非常严重,电力系统在可再生能源产生以后,需要解决的一个非常重大的问题,它的主要问题影响还是黄色的曲线,太阳能曲线,造成了2020年达到三个小时需要爬升13G瓦的攀升速度,主要靠电网,微网成立之后应该承担一部分的责任。要有几个时间段,第一个是早晨,下降的速度。第二个曲线,我发电机都不能停,发电机有一个最小发电的负荷,已经停得不行了,你再让它停就关机,启动需要时间,还有爬升速度,最后是最大负荷。灵活性需要在这几个时段上给它应对。还有保护政策。

保护是我们安全第一道防线,我们应该利用成熟的软件,进行我们这个领域的配电分析,我们用了一个很便宜的软件进行配电的设计,保障保护协调配合。

这是需求响应,刚才说的是电力的需求,我们说的需求响应。常规讲双赢政策,用户也赢、电力公司也赢,基于价格信号和激励信号,主要能量消减,消峰填谷,这里面有好多的东西。前几年搞需求响应示范,绝大部分国内没有进行详细的示范,这个是很重要的内容。我这里想说是什么?我们不同于常规的需求响应,我们需要一些新的方法,主要特点在哪儿?第一个,负荷参与电能平衡灵活性,你到底灵活的什么程度,分成什么级别。第二,用户不参加直接的需求响应市场,原来需求响应用户直接参与,他更好控制,现在用户经过园区或者经过区域区来做还需要做其它的业务。第三,用户目标和约束是更为复杂。比如说有其它的详细的约束,这跟电网公司原来需求相应不一样。再有一个,用户根据人家提出需求响应的指令,你能不能把你这个设备控制好,这里面提出一些方法,这是需要我们研究的一个重要问题。从园区角度,我们还要考虑新的需求响应功能。也不一定对,我们在国家示范区准备进行示范,提出了一些研究方案,我们把需求响应定义稍微扩大一下,扩大电网与园区之间的技术经济需求,提供什么样的服务和技术支持,园区跟电力公司进行利益的均衡和配合,这两方面需求,把灵活资源变成一种可控的资源支持电网,这里边可能涉及到整合政策和电力支持。

第三个,市场与交易。系统电力市场与经济调度复杂得多,经济调度是一个我来全局控制你的概念。电力市场是一个分散控制的概念,我已经说了,我们国家搞了十几年,到现在也没有太大的开展,而且存在很大的问题,这个问题没解决的情况下,我们开始说用微网或者园区的市场,这个问题更为复杂,需要配电层级和园区层级新的电力响应设计,涉及到几个方面,第一能源交互,第二能量控制与协调运行。第三,能源交易。第四,配电电力市场。第五,不同类型经济模型微网接入后对原有的电能交易模式影响,与原来系统协调配合问题,区域可再生能源参与电力市场竞争问题。

下一步说的是标准。这里边列了几个标准。第一个标准,工业园区电力需求响应标准,这是中电联的标准,已经发布。第二和第三也是工业园区需求响应监控平台的建设,第一部分是总则,第二是设计规范。还有两个技术导则。上三个中电联的标准。

还有两个标准, 我们发起提出,一个中国电科院牵头还有一个  国家规划总院牵头。工业园区能源互联网协同运行技术导则,我们研究很多标准电动汽车怎么样,储能怎么样,我们希望容量、考虑备用、需求响应,如何在这些系统中进行分配,它的分配原则。协同运营导则。第二个跟规划有关,规划不好运营也好不了,要进行规划设计方面来做。这两个已经立项,第一个标准已经正式启动,开始进行做。第二个标准,可能规划院那边还没顾得上,我想作为我们不是单项标准而是各个标准的一种综合考虑,要提出一些规范性质的建议。

微网规划与设计导则大纲,微电网技术体系框架,大家可以参考一下,微网启动很快,最后问题很多,我担心是什么?我碰到一个朋友,他说新疆微网他参与的,但是不能运行,微网是很好的事情,也是符合能源发展战略一件事情,给我们创造很多的机会,我是乐观,但是我们不能轻视。创造了很多的新机会,这是很好,主要想解决国家经济和工业可持续发展,企业增强活力。

发电产能过剩、用电能效率低下,技术改造存在巨大空间,管理体制和机制必须适应系统发展的要求。

1、能源发生和使用方面。

2、能源使用的协调。

3、新技术设备的综合应用。区域有很多新设备新技术,在新设备新技术应用过程中用户怎么参与经济运行。

4、建设过程中存在很多矛盾和争议,咱们从示范做起一个主要目的,更多不要谈谁打倒谁,而要建设建设博弈、运行博弈、价格博弈。

电力系统和自动化技术还将长期持续发展。新技术设备将对电力系统运行、电力节能有重大影响。结合互联网技术,能源领域大有作为。

系统管理和控制方式改变必将影响对设备的功能、接口标准等,共同把我们这个事业建设好,谢谢。

(发言为现场速记整理,未经本人审核)

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