終端用戶分布式新能源接入智能配電網(wǎng)技術(shù)研究

1、終端用戶分布式新能源接入智能配電網(wǎng)技術(shù)研究摘要：智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容之一是解決各種新能源發(fā)電的接入問題。風(fēng)能和光伏等新能源發(fā)電存在不穩(wěn)定、可調(diào)度性低、接入電網(wǎng)技術(shù)性能差和對(duì)電網(wǎng)諧波管理的影響等一系列問題有待解決；以分散方式接入配電網(wǎng)就地平衡，可推進(jìn)新能源利用，促進(jìn)智能住宅的發(fā)展，加速智能電網(wǎng)和互動(dòng)服務(wù)體系建設(shè)。文中重點(diǎn)簡(jiǎn)要概述了分布式風(fēng)能和光伏發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀及對(duì)電網(wǎng)的影響，重點(diǎn)介紹終端用戶的風(fēng)能和光伏的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用狀況，介紹了這些分

2、布式電源的影響及接入智能配電網(wǎng)技術(shù)研究和未來發(fā)展方向，為分布式新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用提供了一些參考。1引言環(huán)境問題已引起世界各國前所未有的重視。普遍認(rèn)為，提高能源效率和可再生能源使用效率、減少溫室氣體排放，是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，并提出各種智能電網(wǎng)（SmartGrid）概念，一致認(rèn)為是改革能源布局的必由之路?？v觀各種關(guān)于智能電網(wǎng)的定義和概念，本文認(rèn)為智能電網(wǎng)是一種由電源框架和信息框架構(gòu)筑的智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架，是一種系統(tǒng)、高效、智能的電網(wǎng)體

3、系框架，這個(gè)體系框架中的電源以火電、水電、核電等傳統(tǒng)能源為骨干，以平衡方式接入新能源發(fā)電系統(tǒng)，并有充足的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)；整個(gè)體系框架中遍布著各種傳感器和測(cè)量設(shè)備、控制裝置，具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信、計(jì)算和能源信息管理系統(tǒng)。由于各國國情不同，發(fā)展智能電網(wǎng)的方向和目標(biāo)各異。美國發(fā)展智能電網(wǎng)注重加強(qiáng)電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)，重點(diǎn)在配電和用電側(cè)，并大力推動(dòng)可再生能源發(fā)展和提升用戶服務(wù)。歐盟國家發(fā)展智能電網(wǎng)主要是促進(jìn)超級(jí)智能電網(wǎng)（SuperSmartGri

4、d）計(jì)劃的實(shí)施，發(fā)展風(fēng)能、太陽能等分布式電源（DistributedEnergyResources）的接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電源“即插即用（PlugWk）”的友好、靈活接入方式。日本發(fā)展智能電網(wǎng)以大規(guī)模開發(fā)光伏發(fā)電等為主，以保持電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。中國未來將以低能耗、低污染、低排放的低碳經(jīng)濟(jì)模式作為社會(huì)發(fā)展方向，發(fā)展智能電網(wǎng)的目標(biāo)是以特高壓電網(wǎng)為堅(jiān)強(qiáng)骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，形成堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動(dòng)的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)（S

5、trongSmartGrid）?？梢哉f，堅(jiān)強(qiáng)的電源骨干網(wǎng)架是任何模式的智能電網(wǎng)所必須具備的安全支撐基礎(chǔ)框架，智能的能源信息框架及物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)技術(shù)的載體，靈活接入分布式可再生能源將是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的巔峰時(shí)代。在可再生能源中，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電發(fā)展最快，世界各國都作為重要的發(fā)展方向。低碳經(jīng)濟(jì)的核心技術(shù)之一是新能源的轉(zhuǎn)換、利用和并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)，這也是世界各國智能電網(wǎng)技術(shù)的研究焦點(diǎn)。為了與我國堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展相適應(yīng)，未來應(yīng)能大幅度提高分布

6、式電源的接納能力，理想的方式應(yīng)能以“即插即得”方式靈活接入、運(yùn)行和控制，這無疑會(huì)給堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)插上翅膀。2終端用戶新能源接入配電網(wǎng)的環(huán)境和條件中國可再生能源資源豐富，除水電資源外，太陽能和風(fēng)能資源也非常豐富。目前，大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源主要集中在大中型風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電場(chǎng)和大型建筑屋頂光伏發(fā)電方面，通過10kV及以上電壓等級(jí)線路并網(wǎng)發(fā)電。近年來，風(fēng)電裝機(jī)容量增速飛快，但由于電網(wǎng)接納能力有限，有些風(fēng)電場(chǎng)被限制電量上網(wǎng)。相反，光伏發(fā)電并網(wǎng)

7、卻寥寥無幾這主要由于成本高，審批程序和電價(jià)核準(zhǔn)程序還不明確，致使市場(chǎng)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，中國光伏電池年產(chǎn)量已突破200萬kW，居世界第一。但光伏發(fā)電安裝量還不到世界總量的1%，與生產(chǎn)大國的地位相差甚遠(yuǎn)。因此業(yè)界呼吁盡快建立有效的激勵(lì)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)“平價(jià)上網(wǎng)”。本文認(rèn)為出現(xiàn)上述局面的根本原因是目前電網(wǎng)接納能力與新能源發(fā)3.4并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)目前，我國還沒有統(tǒng)一的關(guān)于新能源發(fā)電的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的多是關(guān)于大中型并網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定，相關(guān)并網(wǎng)和

8、檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)檢測(cè)和認(rèn)證體系等都還在逐漸完善中。事實(shí)上，目前關(guān)于大中型新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、電能質(zhì)量、電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行等的影響因素，以及電網(wǎng)接納能力等方面的技術(shù)問題尚沒有確切定論，對(duì)接入系統(tǒng)的有功無功控制能力、電能質(zhì)量及低電壓穿越能力等的檢測(cè)手段也不完善，包括對(duì)控制器、逆變器、輸配電設(shè)備、雙向計(jì)量設(shè)備及系統(tǒng)安全性方面的檢測(cè)。隨著大中型新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的接納能力、電量調(diào)度運(yùn)行、配套政策等方面會(huì)提出新的要求。由上

9、可見，大中型新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，有賴于電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的提高，只有電網(wǎng)具有足夠的接納能力和功率調(diào)整能力，才能有效地發(fā)揮新能源并網(wǎng)技術(shù)和增加電力系統(tǒng)電量的作用。因此，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是大規(guī)模新能源并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和環(huán)境。智能電網(wǎng)應(yīng)具備適應(yīng)新能源特點(diǎn)的電力調(diào)度技術(shù)和運(yùn)行管理技術(shù)，確保新能源發(fā)電容量按自然條件進(jìn)行發(fā)電，以增加電力系統(tǒng)電量，達(dá)到利用可再生能源節(jié)能降耗的目的。4終端用戶新能源接入問題眾多文獻(xiàn)資料證明，人類的終極能源將

10、是太陽能、風(fēng)能和水能，大力開發(fā)太陽能、風(fēng)能資源是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、永續(xù)發(fā)展的惟一選擇。太陽能、風(fēng)能資源的特性決定了其最適合分散利用的特點(diǎn)，地球上任何有太陽照射和一定風(fēng)力的地方，只要環(huán)境條件許可都可以建立光伏發(fā)電站或風(fēng)力發(fā)電站。隨著分布式電源技術(shù)的進(jìn)步和成本降低，每個(gè)電力用戶甚至家庭都可以建立一定規(guī)模的分布式發(fā)電站（DistributedGeneration，簡(jiǎn)稱DG），除滿足自身的用電需要外，還可以向電網(wǎng)輸送多余電量。這樣，在電力系統(tǒng)中將分

11、布著數(shù)量眾多的微小型終端用戶的DG組成的微網(wǎng)（microgrid）發(fā)電系統(tǒng)，微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可看成是電力系統(tǒng)中的一個(gè)可控功率單元，在某個(gè)局部區(qū)域內(nèi)直接將微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、電網(wǎng)和終端用戶聯(lián)系在一起，以優(yōu)化和提高能源利用效率。電力系統(tǒng)能夠容納這些微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，并能保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，是推動(dòng)利用可再生能源發(fā)展的重要途徑，也是智能電網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)。4.1終端用戶新能源接入的特點(diǎn)（1）DG與主電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各電站相互獨(dú)立，用戶可以自行控制；并

12、網(wǎng)點(diǎn)分布在配電網(wǎng)的末端，并網(wǎng)逆變器通常采用PWM電壓控制方式，可以維持系統(tǒng)電壓恒定。幾乎不存在大規(guī)模風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)存在的問題，對(duì)電力系統(tǒng)的影響很小。由于其容量小，分布性大，不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成明顯的電流沖擊，所以安全可靠性比較高。（2）由DG和蓄電池組成分布式電源，當(dāng)接入配電網(wǎng)時(shí)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷同時(shí)從配電網(wǎng)獲取功率，能減小電網(wǎng)擾動(dòng)，保證電能質(zhì)量。配電網(wǎng)供電中斷時(shí)，DG能平滑地過渡到孤島運(yùn)行，隨后再重新接入配電網(wǎng)。（3）操作簡(jiǎn)單，具有儲(chǔ)能單元

13、，起?？欤阌趯?shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)可對(duì)局部區(qū)域的電能質(zhì)量實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，除工業(yè)用途外，非常適合向農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)，中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電。（4）無需建配電站，可降低附加的輸配電成本，并減少DG接入點(diǎn)配電網(wǎng)中的傳輸功率，增加輸配電網(wǎng)的輸電裕度，減輕輸配電網(wǎng)過負(fù)荷壓力，提高末端電壓和系統(tǒng)對(duì)電壓的調(diào)節(jié)性能，減少線路損耗，末端電壓的提高量與DG接入點(diǎn)的位置和總?cè)萘康拇笮∮嘘P(guān)。（5）中國已制定《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》及配套細(xì)則，發(fā)