探索電網新形態(tài) 優(yōu)化源網荷儲協同控制

 

國網福建省電力有限公司在湄洲島開展島嶼級新型電力系統(tǒng)示范建設，重點建設多端互聯低壓柔性微電網項目，基于融合終端、柔性互聯裝置，提升臺區(qū)側微電網的自平衡、自調節(jié)、自管理及秒級“自愈”能力，滿足新能源項目并網和電量消納需求，助推生態(tài)低碳島建設。

 

從單臺區(qū)到互聯環(huán)網

 

島上核心區(qū)用電更可靠

 

湄洲島是媽祖信俗世界非物質文化遺產所在地，每年迎送約600萬游客。媽祖廟是湄洲島國家級旅游度假區(qū)、國家5A級旅游景區(qū)的核心景區(qū)，每年會舉行眾多節(jié)日活動，對供電可靠性和電能質量的要求不斷提高。

 

以往，解決媽祖廟所在的供電臺區(qū)——湄洲島宮下1號和北部2號臺區(qū)重載、設備故障等問題，供電公司一般采取傳統(tǒng)的變壓器新建、增容或負荷分割轉供電等方式，存在協調工作煩瑣、落地困難、操作時間較長等問題。

 

3月中旬，莆田供電公司啟動多端互聯低壓柔性微電網項目建設。該公司選取島上輪渡碼頭、聯檢、宮下村、北部4個臺區(qū)以及朝圣停車場5個點位，將5個臺區(qū)在直流側互聯形成環(huán)網，在低壓柔性互聯裝置的交流側與臺區(qū)變壓器相連。該項目徹底解決了傳統(tǒng)電網電流過大不能環(huán)網運行的問題，實現了從傳統(tǒng)的單臺區(qū)獨立運行到多臺區(qū)環(huán)網集群的功率互濟，完成了配電網由被動向主動的轉變。5個臺區(qū)之一的負載過高時，在微電網的自動控制下，可以接受鄰近低負載臺區(qū)的互濟功率，實現變壓器過重載的自動治理。此外，臺區(qū)故障停電恢復的時間也從平均半小時縮短至秒級。

 

“在旅游旺季，如果位于島上旅游區(qū)的朝宮街出現用電負荷激增的情況，多端互聯低壓柔性微電網就可以把輪渡碼頭的光伏發(fā)電電量調劑過來使用，實現多個10千伏線路、不同臺區(qū)之間的電能互濟。”該項目負責人、湄洲島供電公司員工蔡哲介紹。

 

轉換環(huán)節(jié)減少

 

新能源電量消納能力更強大

 

在碳達峰碳中和背景下，新能源電源接入電網的比例正在逐漸提升。湄洲島為典型的亞熱帶海洋性季風氣候，風能、太陽能、海洋能等可再生能源豐富。截至目前，全島共建成22個光伏發(fā)電項目，累計發(fā)電裝機容量為1329.5千瓦、年發(fā)電量160萬千瓦時。加上來自忠門鎮(zhèn)的風電，目前島上50%的用電量來自清潔能源。

 

“過去光伏板發(fā)出的直流電并網時，需要變成交流電，而送到新能源汽車直流充電樁等需要使用直流電的客戶側設備時，又需要再轉換為直流電。這個傳輸過程會產生一定的電能損耗。”蔡哲介紹。

 

多端互聯低壓柔性微電網項目創(chuàng)新應用了光伏電源、充電樁直流并網技術，將光伏電源、充電樁、儲能車通過直流母線直接并網。項目首次研發(fā)應用了完全符合國家電網低壓柔性直流系統(tǒng)典型設計的Ⅰ型、Ⅱ型低壓柔性互聯裝置，通過系統(tǒng)的協調控制，有效減少了轉換環(huán)節(jié)，實現了光伏電量就地、就近高比例消納。運行數據顯示，多端互聯低壓柔性微電網建成后，光伏發(fā)電傳輸至終端消費的整體電能損耗降低了44%。

 

探索電網新形態(tài)

 

優(yōu)化源網荷儲協同控制

 

隨著新型電力系統(tǒng)建設不斷推進，風電、光伏發(fā)電等新能源電源將在部分場景下成為主力電源。目前，新能源電源大規(guī)模集中并網技術已相對成熟，而源網荷儲協同控制技術還有較大發(fā)展空間。

 

多端互聯低壓柔性微電網項目的建成，將傳統(tǒng)的單個配電變壓器供電轉變?yōu)槎鄠€配電變壓器集群供電，通過移動儲能車將傳統(tǒng)靜態(tài)電網轉變?yōu)榭梢苿邮降膭討B(tài)重構組網，實現儲能裝置的靈活調用，解決了分布式電源不確定性出力與負荷間的時空不匹配問題，提高電力系統(tǒng)應對極端事件的彈性恢復能力。

 

該項目還在電力調度系統(tǒng)基礎上，建立“網-車”互聯系統(tǒng)，通過系統(tǒng)合理調度，使移動儲能車、車網互動新能源汽車參與電網的功率調節(jié)，實現多能互補、時空互濟、能量均衡等效果。當微電網全停時，移動儲能車還可以替代柴油發(fā)電機為電網黑啟動建立初始電壓，帶動分布式光伏電源為微電網供能。同時，該項目應用數字新技術，針對環(huán)網型微電網多方向、多目標、多約束的控制需求，應用高容錯、高拓展、適應分布式計算可自主優(yōu)化的源網荷儲協同控制系統(tǒng)。

 

目前，該項目在重構電網、裝置研發(fā)、電源接入、安全保障、協同控制等方面擁有5項國內首創(chuàng)技術，在直流發(fā)電并網、直流電量消納、移動儲能車方面擁有3項國內領先技術。這些技術的突破，為光伏發(fā)電、風電等高密度分布式電源并網提供了新的可推廣模式，也為儲能電池設備的應用、新能源汽車作為分布式儲能單元參與電網調節(jié)提供了技術支撐。