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CWPE2019:北京天誠同創谷延輝:新能源微電網項目的探索與實踐_東方風力發電網
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CWPE2019:北京天誠同創谷延輝:新能源微電網項目的探索與實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-11-28   來源:東方風力發電網  瀏覽次數:197
核心提示:2019年11月22—23日,第四屆中國風電電氣裝備與微電網技術高峰論壇暨中國電器工業協會風力發電電器設備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開,本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網”。北京天誠同創電器有限公司副總工程師谷延輝在會上為大家帶來了題為《新能源微電網項目的探索與實踐》的精彩演講。
   2019年11月22—23日,第四屆中國風電電氣裝備與微電網技術高峰論壇暨中國電器工業協會風力發電電器設備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開,本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網”。北京天誠同創電器有限公司副總工程師谷延輝在會上為大家帶來了題為《新能源微電網項目的探索與實踐》的精彩演講。


 
  以下為演講實錄:
 
  今天的匯報分四個部分,重點是再第四個部分就是我們做了哪些具體的典型項目。
 
  首先是第一部分。
 
  實際上今天的論壇是風電和微電網的論壇,我們也知道在談到風電的時候,大家都會想到風電單機容量越來越大,同時風電以前的傳統開發方式也是作為大基地 的開發方式,但是目前的市場發生變化,越來越多的風電已經滲透到每個用能端,也就是現在的風電和真正的用戶來進行耦合。給我們帶來了問題是什么?如果把大容量風電和現在的負荷去結合的話,我們如何去實現有效的結合?第二點,風電如果在我們負荷側就是某一個制造廠在接入的時候,現在的風電和電網之間應該怎么樣互動?以及電網對當前的技術方式下會提出什么樣的要求?第三方面,就是如果風電在結合到負荷側的時候,我覺得風電就不會再是單純的風電了,因為負荷側的需求是多元化的,我們在希望滿足客戶的冷熱電多種能源的同時又可能利用風和光伏的組合,所以會有一些比較靈活的比如風光互補或者是風機加光伏的靈活的組織方式,在這樣的靈活的組織方式之下,怎么才能有一個有效的配比滿足這樣的要求?最后在客戶端的時候,什么樣的技術限制會限制我們在客戶端的風電技術容量,我覺得微電網從我們新能源的企業來思考,我們更關注新能源在負荷側的時候通過微網的方式提供有效的控制,同時又系比較有效的組網方式解決客戶的問題。
 
  微網從2017年之后就有一些標準的定義,在之前可能還是一個百家爭鳴的狀態。從定義的特征來說有四個特征,我分別做一個簡單的描述。
 
  第一就是微網的“微型”。所謂微型就和我們之前談到的風電有一個對比,微型可能會限制住它的容量,但既然限制住它的容量,其實機網等級也會有一個限定,這是微型等級的主要內涵。另外所謂微型它并不少,在定義里面所允許的電壓等所面得的供電范圍是將近5公里的范圍,甚至是負荷密度比較低的將近200公里的公里范圍,所以一個微網的項目其實供電能力是很強大的。
 
  第二是“清潔”。我在做一些微網工作的時候,有很多的同仁也會想我們在之前會有大量的偏遠地區的供電方式包括柴油供電方式是不是微網?其實我覺得是不是不是很重要,重要的是微網提倡的背景是在新能源大發展背景下,而且新能源需要轉化它的發展方式的背景下提出來的。所以我們從管理角度來說更希望我們發展的微網的主要供程還是以清潔的、綠色的、可再生能源為主。
 
  第三個是“自治”。自治的特征很顯然就是區分開我們從微網和綜合能源或者是分布式電源的主要特征,既然叫“網”,那么再小的網需要有自治能力,再小的網需要有和外部網的交互能力。另外,這個網絡在運行的時候也需要一定的黑啟動的能力。
 
  最后一個是“友好”。所謂友好有兩方面的內涵:一方面我們接入用戶側的時候,原來用戶側的供電是電網提供的,其實電網提供基本上是沒有差別的供電方式。我們在想如果用微網的話是否可以釋放客戶對于負荷的硬性要求,比如供電的考核性非常高,有些不高,我們怎么樣通過微網滿足客戶的定制化的供應要求,這是給我們很好的微網的施展方向。另外一方面,既然微網,這個區域有足夠多的微網成立,必然涉及到我們和電網之間的交互,這種交互可能是輔助服務,或者是必要的調頻調壓調峰服務。另外如果在國內發展微網市場可能大家比較期盼的是在用戶端的電力輔助服務的增值服務里做一些事情,或者的應用場景從經濟效益的角度來看是有一些限制的。
 
  微網的構成我做了一個簡單的羅列,因為我們要有微網,所以會有電源和用戶的負荷,還有我們構建這樣一個穩定網絡時所必要的保護監控這樣的系統。
 
  在一個網絡構成我也做了簡單的展示,電源負荷控制系統里面的配置方式。第二個是相關政策標準,當然我關心的是在微網是怎么給微網下定義?還有如果我想建這樣的項目,怎么通過一個標準完全核準,完全核準已經出臺了關于能源113號文,就是關于指導核準,涉及到業務許可的辦理,涉及到微網有風有光的時候怎么處理完成這樣的備案,我們參考我現在認為唯一的一個依據。另外在微網經歷備案核準的時候大家會關心另外一個問題,就是電網有什么樣的要求?怎么樣并網?這里面有一些關鍵的標準,就是微網的接入電力系統技術規定。另外一個對于微網里面有一些核心的產品包括監控,包括能源管理包括微網工程設計,在2018年前后陸陸續續的政策標準是比較頻繁(出臺),我們是有據可依的。單獨摘出這一頁是對比了現在微網從核準角度上的參考。我現在了解到的不一定完整,目前在江蘇省是有地方的指導意見的細則,在其他省目前我還沒有發現。
 
  第三部分涉及到微網的關鍵技術。
 
  第一項就是微網的規劃。其實我如果從新能源的投資角度來說,我們非常關心微網剛開始算的收益是不錯的,但是在實際運營的時候偏差會比較大,這里面的一個原因就是我們做分支能源或者是微網的時候前期規劃的時間包括前期所規劃所需要的資料一般情況下是不足的,所以會造成投資的偏差。從微網的角度來看,我的理解客戶的性質還有客戶符合當前現狀的分析,以及我們對客戶在未來一段時間里面經營了這樣一個預判還有我們對資源評估是決定微網收益的重要因素。另外一個不可避免的問題在面向微網設計的時候有一個難點就是把存量的資產考慮進來,比如我們想要在用戶建立風儲的微網,但是客戶原來建了大量的光伏,由于存量存在的時候我們勢必要考慮到我們建設的這樣一個微網和光伏之后共同施加會有什么樣,也許我做了新的項目會影響之前的能源的投資,但是之前的能源的利用效率也會影響我后期對于風電的消納比例的測算,所以這個規劃是非常關鍵的一點。
 
  另外我們想到并網微網的時候通過客戶側的符合特點、電價以及一些因素制定出比較適合的策略,當然很多投資者關心更多的是經濟化運行的策略,還有一些是要滿足需量的管理包括電能質量管理的策略,這些策略是不同的。
 
  第三個關鍵技術因為微網的特點就是提到并離網切換。在這一頁還有項目案例也有具體的展示,就是在微網的構成是有多能的概念同時也有一些并離網的切換方式,在這種多種組合下,如何能夠保障我們達到如期的供電的考核性和靈活性的時候,實際上靈活切換是非常關鍵的技術。
 
  第四個就是微網的窄帶技術。我在開篇的時候也介紹到了,如果在用戶端可能是縣級的開發區或者是更弱的電網,到底我們介入到什么樣的邊界的時候會限制住我的容量不能再增大?其實我們在工作中發現一個特點,假如加大新能源容量的時候會引起一個問題,比如說次同步的問題,比如說電壓的偏差過大的問題,那么我們解決的方案也是通過窄帶技術來解決,如果這樣的技術解決瓶頸的話解決的問題就是我們可以更好利用客戶的自然資源,滿足客戶的需求。
 
  第五個是出 力預測及負荷預測。我想說的是微網可能它的市場發展脈絡在未來的微網群或者是虛擬電場,那我們要對越來越多零散的、小容量的分布式能源進行管理,或者是對電網互動的時候肯定是需要我們對負荷的預測和出 力預測的技術,才能達到我們更好的收益。
 
  第六個就是我們對負荷的了解。前面提到微網和大網不一樣,他需要為客戶提供他所需要的服務,所以我們在考慮到微 網設計的時候也會想把客戶的負荷進行一次分類,有可能會打亂他之前的組網結構,把負荷的性質根據我們的需求進行分類,比如會分成一個可調節或者是不可中斷或者是可以適宜的負荷,把負荷分類之后就可以在微網的控制里面和風電、光伏的能源一樣把它的這種節能力考慮到整體的控制能力里去。
 
  最后一項就是想介紹一下我們的項目。
 
  首先第一個項目也是金風做的最早的項目,項目地在北京的亦莊,當然這個項目呈現出來是分兩期來建設的:第一期是2012年,第二期是去年。目前的現狀就是從電的需求來說大概每年是在1100萬到1200萬左右,從供冷供熱的需求峰值會在5MW、6MW左右,能源結構從電網來說其實電價并不高,另外冷熱一般情況會燃氣或者是熱泵的方式來實現。這是目前的現狀。當然負荷我也做的一些梳理,對一年的典型的負荷做了羅列。
 
  在這種情況下,我們想達到的設計原則既然我們做微網,我們是新能源企業,盡可能用的是綠色、清潔的能源來降低客戶的供成本,所以在設計目標第一點就是綠色指標,第二項是節能的指標,第三項是聯供的指標以及我們對于負荷側用電的高峰期的指標和性能管理和負荷參與管理的指標。
 
  這是整體的鳥瞰圖,我們有4.8MW的風電,光伏大概1.4MW,儲能方式也是有多類儲能包括一些水蓄冷的方式,另外對于供冷供熱的方式也是用熱泵與蓄冷結合的方式,這里面有很小的一點就是這個園區的設計體現了我們電能熱的耦合的設計。
 
  運行的效果展示,第一個就是對風電儲備的平滑,這個功能不見得在每個工業區用到,但是儲能和風電的結合一個關鍵的功能就是提高風電或者光伏的新能源送出斷面的平滑能力。另外一個就是想要對場區在高風段的用冷的電費有所節約的時候,我們是用蓄冷的方式進行削峰填補的,削峰的效果藍顏色就是運行之后的效果。運行效果已經基本上達到預期的效果,從綠色度的角度來說是70%的綠色比例,對于客戶端來說,客戶的節能已經達到14.3%,另外一個指標就是對于高峰期的用電電費節省18%。
 
  第二個項目也是金風科技做的第二個微網項目。我也不斷跟蹤目前的運行效果,這是項目的基本情況。它的構成來講也是2.2MW的容量,同時我們的客戶是年電量消耗在1700萬到1800萬的客戶。運行指標綠色度達到28%,客戶的收益也是比較明顯的。
 
  這是運行的界面,從新能源占比包括給客戶創造價值有了直觀的展示。我也跟蹤的在新能源接入客戶端的時候到底對客戶的電能質量有沒有影響,在絕大多數的情況下,從電壓平衡來說國標是正負7%,運行的時候是捕捉到正5.72%,但是個別情況會有超標,但是我們知道為什么超標的話用這種儲能或者風電的控制就可以抑制下來,這是我們這個項目的價值。
 
  這是對客戶的電能質量的補償效果,前面也提到風電在用戶端的時候需要做微網配置時盡可能簡單,原來在大網配A裝置、B裝置可能在配網里面變成A裝置,但是B裝置變成的B功能,就是想把這些功能盡可能集成在一個裝置里面,同樣在我們的一次設備來說比如SBG設備也可以去把這個功能做到風電里面,不是做到風電來說,對于我們項目來說本身就有無功的發出能力,只不過這個事情要省掉它需要一些過程,需要公開的認證才能獲得認可。所以我覺得精細化、緊湊化的設計應該是微網以后的設計方向。
 
  從運行的效果來說,從給客戶節約的成本來說收益是很明顯的,因為在這個項目里面客戶的用能成本大概是6.7左右,而我們的微網通電成本可以控制在4.5毛以下。
 
  第三個項目應該是今年11月份剛剛完成的項目,客戶是陜西投資集團集團,是陜西省第二大國有集團,這個項目在陜西省仍然是屬于科技項目。
 
  應用場景就是在客戶的200MW的光電站,利用光電站的閑散土地建設風電同時建設光伏,達到的母報就是能夠有效地降低客戶的廠用電率,同時對于微網是有它自己的要求。
 
  看運行的曲線,右邊那張圖就是黑啟動曲線,在這個項目里面的構成是什么?風電有2.0MW,光伏150,我們負荷得比較小,不到500千瓦的負荷。
 
  運行的時候做了如下幾個關鍵的試驗:第一個試驗就是怎么在離網運行的時候帶風電的支撐,本身風電2千瓦已經很大了,但是儲能配了500千瓦的儲能,我們實現的功能就是用500千瓦時的儲帶起2.0千瓦的風機和150千瓦的光伏 ,讓它去實現離網的小時級的運行,這是比較成功的。左邊這個圖就是一個并網情況下切到離網,風機在運行的時候能不能穩定切過去,運行的狀態是負荷時是60千瓦,風電是700千瓦,光伏是2千瓦,這樣的情況在切換的過程中非常平穩。一般在切換的時候有一個直觀的概念,會有儲能變壓器不到秒級的噪聲會發生變化,但是在這個過程中幾乎沒有異常情況,說明電壓是高度重合。另外一個就是在這樣離網之后我們切到并網,風電是500千瓦,光伏30千瓦再切到并網,在切到并網的時候我們的電壓也是非常穩定的,在整個帶風電的并離網的切換過程中,完成的是一個比較理想的試驗結果。
 
  下一個案例是高瀾項目,這個項目是用比較經濟的儲能方式和比較先進的蓄能方式來實現的。
 
  另外是河南做的案例,是針對客戶有增量配電網的需求,這個項目從運行結構來說新能源的比例和并離網的切換這兩個指標都達到比較好的水平。
 
  另外今年3月19號剛剛完成了分散式風電的項目,它可能不是并離網的概念,但是我想提出來我們風電的同仁是比較關注的,目前這臺風機運行情況良好,從客戶對環境友好型的情況來說有做了很好的嘗試,包括風電在用戶端的時候噪聲和光源的控制也都出現了,但是我們都得到了快速和有效的解決。
 
  最后一個案例是巴基斯坦,當然這個項目是兩年前做的,目前在做一些非洲幾內亞的項目。我覺得在微網如果從應用的場景來說目前剛性的需求在海外,所以我們現在也是在非常積極地用我們的產品來拓展我們的海外市場。
 
  (內容來自現場速記,未經本人審核)
 
 

 
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