智能配電網之分布式電源并網技術

5. 1 有源網絡的基本概念

有源網絡(Active Network) 指的是分布式電源高度滲透、功率雙向流動的配電網絡。所謂“高度滲透”是指接入的DER 對配電網的潮流、短路電流產生了實質性的影響,使得傳統配電網的規劃設計、保護控制、運行管理方法不再有效。有源網絡的概念是針對并網技術對DER 接入容量做出嚴格限制的配電網而提出的。

有源網絡不再單純地為了不影響現有配電網而嚴格限制DER 的接入,而是讓DER 盡可能地多發電(特別是對可再生能源) 、充分地發揮其對配電網的積極作用以及節省電力系統的整體投資。DER 的容量客觀上是可以替代一部分配電容量的,從而減少對發、輸、配電系統的投資。因此,考慮DER 對配電容量的替代作用,也是有源網絡的一個重要的特征。

有源網絡給配電網的保護控制、運行管理提出了新挑戰,它包括電壓控制、繼電保護、短路電流限制、故障定位與隔離、DER 調度管理等方面的問題。

5. 2 微電網技術

微電網(Micro Grid) 簡稱微網,是指由DG、DES 裝置和監控、保護裝置匯集而成的并為相應區域供電的小型發配電系統,能夠不依賴大電網而正常運行,實現區域內部供需平衡。一般來說,微網是一個用戶側的電網,它通過一個公共連接點(Point of Common Connection ,PCC) 與大電網連接。圖3 是美國電力可靠性技術解決方案協會(CERTS) 提出的微電網基本結構。

圖3 CERTS 提出的微電網結構

按照常規的做法,DER 必須配備孤島保護,在大電網停電時自動與主網斷開。而微網可以在與大電網脫離后獨立運行,由DER 維持區域內所有或部分重要負荷的供電,能夠發揮出DER 在提高供電可靠性方面的作用。

微網僅在PCC 點與大電網連接,避免了多個DER 與大電網直接連接。通過合理地設計,可使微網中DER 主要用于區域內部負荷的供電,做到不向外輸送或輸送很小的功率,使得大電網可以不考慮其功率輸出的影響,繼續采用“即接即忘”的并網方法。這樣,就較好地解決了DER 大量接入與不改變配電網現有保護控制方式之間的矛盾。

就微網本身來說,它是一個“有源網絡”,需要解決功率平衡、穩定控制、電壓調整、繼電保護等一系列問題。微網技術還在研究發展之中,是智能配電網的重要研究內容。

5. 3 虛擬發電廠技術

虛擬發電廠(Virt ual Power Plant ,VPP) 技術是將配電網中分散安裝的DER 通過技術支撐平臺實現統一調度并將其等效為一個發電區,實現分布式電源大量并網,達到DER 的優化利用、降低電網峰值負荷、提高供電可靠性的目的。

VPP 的調度對象主要是可隨時啟動并且功率可調節的DER ,如熱電聯產微型燃氣輪機、應急供電柴油發電機組以及各種DES 等。對于風能、太陽能發電等可再生能源發電來說,其輸出具有不確定性,且一般需要在具備條件時讓其足額發電,因此不能對其進行有效地調度。

實施VPP 要有配網自動化系統(DAS) 作為技術支撐平臺。VPP 是DAS 的一個高級應用功能。DAS 需要采集、處理分布式電源的實時運行數據,并能夠對其進行調節、控制。

除技術問題外,實施VPP 還涉及電價、政策法規等一系列問題,目前處于研究探討階段,還缺少成熟的經驗。

致謝

本講座寫作過程中承蒙山東大學馬士聰博士的幫助,表示感謝!

參考文獻

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