近日,“十四五”規(guī)劃綱要草案中明確提出建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系,提出要加快發(fā)展非化石能源,堅持集中式和分布式并舉。事實上,提升分布式能源消納能力這一方向,已經(jīng)成為了電網(wǎng)公司當(dāng)今在轉(zhuǎn)型升級上的有力共識。國家電網(wǎng)在近期發(fā)布的“碳達峰、碳中和”行動方案中也已提出支持分布式電源和微電網(wǎng)發(fā)展是推動電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的主要途徑之一。此外,北京、浙江、江蘇等多個省市的政府工作報告中也明確提出了發(fā)展分布式能源、打造現(xiàn)代化電網(wǎng)的要求。

隨著高比例新能源將接入新一代電力系統(tǒng),更多新型用能場景也將大量涌現(xiàn),分布式電源滲透率和電能占終端能源消費的比重將不斷提高。這就意味著,配電網(wǎng)需要具有強大的綜合承載能力,才能滿足清潔能源充分消納和多元化負荷靈活接入的需求。

通常情況下,電網(wǎng)公司會通過將DER集成限制在“安全水平”的方法來解決高DER集成滲透率引發(fā)的問題。但是隨著“綠色發(fā)展”、“綜合能源”、“需求響應(yīng)”等新能源政策目標的提出,越來越多的 DER接入配電網(wǎng),該方案便不再適用。那么,電網(wǎng)運營商應(yīng)如何將DER成功地集成到配電網(wǎng)中?又應(yīng)在何時且如何處理配網(wǎng)中日益增長的DER滲透率?

作為全球能源管理和自動化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家,施耐德電氣在推動全球電網(wǎng)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級方面持續(xù)探索,并結(jié)合全球?qū)嵺`經(jīng)驗,發(fā)布白皮書《分布式能源DER集成是適用于大中型配電網(wǎng)的解決方案》,提出關(guān)于發(fā)展分布式能源與電網(wǎng)現(xiàn)代化的前瞻性思考:要打造現(xiàn)代化電網(wǎng),推進電網(wǎng)的智能化管理,勢必需要采納適用于大中型配電網(wǎng)的分布式能源集成解決方案。實現(xiàn)DERDistributed Energy Resource,分布式能源滲透率最大化與DER集成的有效管理,是實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的關(guān)鍵之一。

實現(xiàn)最大化DER滲透率的三大途徑

作為現(xiàn)代能源體系的重要組成部分,分布式能源具有較高的供電靈活性,可滿足特殊場合的供電需求,有助于減少電網(wǎng)投資,降低輸電損耗,提高能源利用率。與此同時,高DER滲透率帶來的系列問題成為運營商和配電網(wǎng)必須面對的“痛點”。

舉個例子,每當(dāng)DER發(fā)電饋入電網(wǎng)時,接入點的電壓就會升高。在 DER滲透率較高的情況下,整個電網(wǎng)的電壓都會升高,如果出現(xiàn)過電壓或是超過可接受范圍等情況時,便會對配電網(wǎng)的正常運營造成影響。同時,較高的DER滲透率還可能伴隨著逆功率流,一旦出現(xiàn)與特殊情況,就無法保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行,并可能出現(xiàn)相間不平衡等情況。

施耐德電氣認為,最大化DER滲透率可以分為三個步驟:

步驟一:電網(wǎng)評估和長期目標預(yù)測。首先,電網(wǎng)公司需根據(jù)現(xiàn)有情況或利用預(yù)測數(shù)據(jù)根據(jù)未來發(fā)展情況對電網(wǎng)的承載能力進行分析。如下圖所示,每當(dāng)收到DER接入請求時,網(wǎng)絡(luò)運營商通過承載分析工具可以非常清楚地看到連接可能性較高的位置綠色部分及以上、連接可能性較低的位置黃色部分以及不具有連接可能性的位置紅色部分,并評估DER在不同網(wǎng)絡(luò)運行條件下會產(chǎn)生的影響。根據(jù)承載能力分析和目標預(yù)測審查的結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)運營商可以很好地了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)及其余安全水平上限的相差幅度,并以此確定薄弱環(huán)節(jié)、關(guān)注重點以及應(yīng)如何優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運行。

• 步驟二:通過DER集成規(guī)劃提升電網(wǎng)規(guī)劃和運行水平。DER是具有間歇性、可變性的可再生能源發(fā)電系統(tǒng),要將 DER納入電網(wǎng)運營,運營人員不僅必須對其實際可用功率、輸出功率的增減范圍等有所了解,還必須能夠向 DER裝置發(fā)送設(shè)定點,并對設(shè)定點進行動態(tài)、實時的優(yōu)化,在長期、短期、近期內(nèi)都保持良好的預(yù)測質(zhì)量。經(jīng)驗表明,通過引入自動化、通信和智能輔助決策工具,對DER集成進行有效的規(guī)劃、預(yù)測并制定運營策略,有助于網(wǎng)絡(luò)運營商在無需新增基礎(chǔ)設(shè)施電線、饋線或變電站的情況下,推動網(wǎng)絡(luò)以最大容量運行。

ADMS-DERMS:DER監(jiān)測窗口

• 步驟三:優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)擴展?；谝陨蟽蓚€步驟,當(dāng)電網(wǎng)在接近其大容量或最大可能性的情況下運行時,電網(wǎng)公司便可考慮如微電網(wǎng)、需求響應(yīng)管理系統(tǒng)或增加新的基礎(chǔ)設(shè)施等擴展項目,并準備向“主動配電網(wǎng)管理”方案過渡。

施耐德電氣的DER集成“智慧”

在 DER滲透率較高的配電網(wǎng)中,DER發(fā)電處理起來非常復(fù)雜,因為 DER電力的來源多樣光伏、風(fēng)能、電池、生物質(zhì)、熱電聯(lián)產(chǎn)等,且發(fā)電設(shè)備一般具有逆變器接口。發(fā)電機組可能由公用事業(yè)擁有,也可能由第三方擁有。因此,網(wǎng)絡(luò)運營商不僅須應(yīng)對運營約束,還須應(yīng)對多個行為主體之間的互動,不能僅憑經(jīng)驗和人工操作來運營電網(wǎng)。

施耐德電氣認為,自動化、通信和智能輔助工具是電網(wǎng)運營需引入的關(guān)鍵功能。電網(wǎng)公司可通過使用高效的設(shè)備、優(yōu)化智能互聯(lián)設(shè)備的使用、優(yōu)化DER的部署與采用先進的分析工具四大途徑將DER成功地集成到配電網(wǎng)中,通過有效的規(guī)劃和柔性運行策略實現(xiàn)對DER集成的有效管理。

針對這樣的需求,施耐德電氣分布式能源管理系統(tǒng)DERMS可以提供積極的策略,集成大量DER,并主動監(jiān)控、控制和優(yōu)化協(xié)調(diào)DER參與輸電時的表現(xiàn),從而實現(xiàn)安全運營,獲得最佳績效。此外,其還可以作為施耐德電氣的高級配電管理系統(tǒng) EcoStruxure ADMS的嵌入式組件,與實地驗證的 SCADA系統(tǒng)相結(jié)合進行監(jiān)視和控制,與 EMS相結(jié)合進行輸電操作,與嵌入式 OMS相結(jié)合來提高彈性和可靠性,從而在共同的用戶體驗、數(shù)據(jù)模型、集成框架和安全基礎(chǔ)架構(gòu)內(nèi),為公用事業(yè)公司提供靈活的模塊化平臺。

而ADMS則提供了高級監(jiān)測、分析、控制、優(yōu)化、規(guī)劃和培訓(xùn)功能,使電網(wǎng)公司能夠提供更加可靠、安全和高效的電力。目前,南澳大利亞電力公司 SA Power Networks、意大利國家電力公司Enel、法國公用事業(yè)公司 SICAE等都在使用 EcoStruxure ADMS優(yōu)化電網(wǎng),有效管理分布式能源的集成。

未來,施耐德電氣將繼續(xù)深耕分布式能源及微電網(wǎng)領(lǐng)域,通過不斷完善的解決方案,助力電網(wǎng)公司更好地應(yīng)對電網(wǎng)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級帶來的挑戰(zhàn),更加有效地幫助電網(wǎng)企業(yè)將客戶擁有或運營的DER整合到其靈活的配電網(wǎng)絡(luò),助力行業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。