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微电网+能源互联:如何革新新能源电力?

时间:2018-7-26 17:38:26点击:

  内能源互联网概念是在李克强总理提出制定“互联网+行动计划”的基础上逐渐形成的。“能源互联网的提出,对于能源革命具有重要的工具性意义,可以推动我国能源结构优化调整、可以促进新型能源系统的发展。新型能源系统...
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  能源互联网概念是在李克强总理提出制定“互联网+行动计划”的基础上逐渐形成的。“能源互联网的提出,对于能源革命具有重要的工具性意义,可以推动我国能源结构优化调整、可以促进新型能源系统的发展。新型能源系统将以电力系统为核心与纽带,多类型能源网络和运输网络高度整合,各个参与主体既是‘生产者’,又是‘消费者’,这将促进新能源更加迅速,更加便捷地加入到能源互联网中。”华北电力大学人文学院副院长、北京能源发展研究基地主任王伟告诉记者。
  能源互联网背景下微电网带来的新机遇
  如果说,政策助力是让新能源在能源互联网大背景下发挥作用的“软件”,那么微电网或许就是新能源所需要的“硬件”。今年9月,国家能源局新能源司副司长梁志鹏透露,国家能源局正通过三项工作推动新能源微电网发展:一是启动新能源微电网的示范项目建设;二是完善新能源微电网规划和标准体系;三是研究出台支持新能源微电网的政策。
  但是,电力行业皆知,独立微电网若没有能源储存系统,可再生能源占总发电来源比率最高只能达到四成。对于微电网而言,选择正确的可再生能源组合策略相当重要,若是整合不佳,将会导致系统出现频率与电压变化,并需要柴油发电机不时开开停停,因而需要许多柴油发电备转容量,结果反而变得依赖柴油。
  王伟介绍,目前微电网技术已经有了新的突破,ABB今年9月参与举办于巴塞罗那的全球微电网创新论坛时表示,只要加上自动化系统辅助,独立微电网的可再生能源最高比率可达五成,不需要能源储存系统的辅助。
  受访专家和企业均认为,绿能宝也好,家庭光伏系统也好,还是光伏农业创客空间,这些想法在能源互联网化的大背景下,能带来新的商机,但都只停留在尝试的阶段,若要惠及大众,达到理想的生态和经济效益,还需要政策和技术的“保驾护航”。
  智能微电网的运行优化以最小的代价换取最大的收益
  优化微电网运行的必要性,第一大规模可再生能源发电的突出问题,并网和消纳困难,弃风弃光严重,市场机制和管理体系僵化。这个是存在主要的问题。如果说我要发展微电网,就地消纳,损耗小,配电灵活,多能源互补性强,可推广需求侧管理等互动用能理念,给用户带来更好的收益。
  如何提高运行的优化,建立微电网能量管理系统,包括对微电源,储能系统,负荷,以及控制装置进行适当的配置和优化。这个说明外部电网和智能微电网之间的一些关系,通过能量调度优化对负荷,可再生能源,储能进行检测和管理,实现智能微电网运行优化,我们可以对能量因为管理,从而达到运行的效果。主要为用户减少运行成本,增加效益。户用智能微电网系统的结构及特点,这个实验室建设了10MW光伏28.8KW.H储能的微电网系统。在未来5到10年居民用电80%将会自己自主,这种自己自主主要是来自光伏储能微电网的运用。如果光伏和储能瓶颈出现了,这个10年的期限很快就可以突破。
  在光伏储能微电网结构,包括光伏阵列,并网逆变器,用电负载,蓄电池组,双向逆变器等等,这个就是我们研究的背景。这个系统有什么特点?就是能量管理和协调控制是我们需要做的。还有交直流双向能量流动,我们既可以并网,也可以独立运行,实现数据通讯一些监控。我们看一下影响光伏储能系统经济运行因素有哪些。
  一个是光伏发电系统随机性大,不受人工调度,第二分时电价政策使微电网根据电价变化调整用电策略,第三负荷的接入和切除具有随机性,不能正确预测这个我们展示了光伏发电不稳定性,这个是分析变化的曲线,不但受光照影响,而且会受温度的影响。现在有的企业做了专利,利用光热,水冷,而且对电池板进行冷却,冷却完了以后,热水同时进行热发电,就是综合利用,目的也是提高效率。一个是进行最大功率跟踪,第二个优先使用光伏为负载供电,第三剩余电量用蓄电池储存,可以进一步提高经济效益。
  分时定价策略,为了鼓励节约用电,把一天24小时分成几个不同的段,不同段有不同的电价。在晚上或者是中午比较热的时候,用电比较大的时候,电就比较够。如果光伏发电用不了,可以卖到网上,提高收益。在低谷期,我们可以蓄电池充电,高峰期卖出去,利用差价给用户提高收益。这一块比较低,这一块就比较高了。符合的用电量比较大。这条曲线就变得比较曲线了。通过调度可控单元,蓄电池来实现填补。蓄电池的寿命,使用期限一个是充放电次数,重放深度,充放电的功率,因为现在来讲,这个蓄电池价格还是比较高的。如何控制和优化这些参数,这个是做的主要工作。为了实现微电网经济优化,我们建了一些数学模型,包括蓄电池折旧成本,电网购电成本,淡忘售电车收益,设备运行维护成本。同用户收益来讲,没有这些目标约束的话,收益是无穷大,但是任何目标有限制的及这个限制考虑四个问题,一个是功率平衡的问题等等,这个符合用电安全相关的。这个具体研究方案所做的一些工作,就不再用了。
我们采用了将光伏出力与用电负荷视做区间数,不需要其准确的概率分布,可实施性强。这个是我们建立了一些模型。
  这个就是我们针对两种不同的情况,蓄电池更换价格,现在比较好一点,就是2.4万,另外一种是一万多一点,这个给了不同的曲线。这幅图谷期电价时期利用电网为蓄电池充电,红线是电价,在谷期电价时期利用电网为蓄电池充电,由于蓄电池折旧成本较高,蓄电池并未充满,因为充满会对寿命造成很大的影响。到这个就是利用一个模型所获得的一些结果,这个利用不确定模型获得的结果,考虑中午用电不确定性,我在这里做了一些示范调整。更多是用不确定性的变化。以每度电大概花费到底要多少钱所得的结果,所以它的优化是零,实际的调度和实际的情况没有差别的。我们考虑施继兴,考虑不确定性的情况,他们一定的差别。但是它更加适合于现实的情况,因为现实不管是符合用电还好,还是光伏发电也好,都是变化的。我们给它一个范围,你只要在范围变化,这个情况都是适用的。
  探讨能源互联网中直流微电网的商业模式
  很多人问是不是直流微电网很好?但是任何一个国家电网都是交流的,所有的设备的交流,这样一个直流微电网怎么推广?第一个建立直流微电网孤网系统,第二个直流微电网与某项具体应用相结合。目前来说市面上已经出现了类似的产品,小米插板,一个插板有自带5伏的USB接口,这个是交直流微电网的出现。在未来的时间,我们认为配电问肯定变成直流配电网,但是目前来说直流配电网发展肯定要经过一个过程,采用农村包围城市在一些具体的运用做一些直流的改造,慢慢把直流系统进行发展。
  第一个是直流微电网系统,Emergealliaece为是一家位于美国加利福尼亚的企业,其较早就提出直流微电网的概念,2014年7月的报道表示,美国这家公司巡捕,将开始与当地组织合作,旨在把直流微电网的益处带到亚国家。日本电信巨头公司也2014年8月7日宣布,计划将太阳能发电系统等可再生能源所发电力,,以直流方式直接接入智能电网,提供高压直流供电系统一站式服务。现在也是基于光伏的隧道照明系统,直接把那样一个隧道做成微电网系统,它又是一个孤网系统,为什么不直接做成直流微电网。
  第二个是直流数据中心,近年来,随着数据量爆炸式增长,作为这些互联网应用服务载体的数据中心如雨后春笋般的不断增加,2014年数据中心耗电占全国用电量的1.58%,中国电信集团数据显示,截至2012年6月底,中国电信全用直流电源系统数已达到450个,直流总容量超过240KA,功率为70000KW,对于直流数据中心,光伏系统发出的电能可以直接采用直流方式并直流穆线,大幅提高系统效率!所以它整套系统也是直流微电网,完全可以把光伏发的电以直流的方式入到电网里面。
  这个是船用直流同,ABB船载直流电网在2011年5月推出,是一项振兴直流技术应用的电力业绩忙按,可以为各类传播提供高效配电和电力推进系统,它为采用低压线路的船只设计。2这个是我们和业界一些朋友以后,认为是可行的方案,就是直流LED改造,在写的楼,城市综合体,购物中心等场合,用30%到50%的电能被照明系统消耗。直流LED改造可以提高系统发电效率94%提高到98%,提高系统用电效率,从90%可以提高到96%,负载稳定,利于微电网系统平稳工作,直流微电网可以进行孤弹运行,提高用电安全性,从而提高了自身充电安全可靠性。LED光源在同样的亮度下,其耗电量只是白炽灯的十分之一,但寿命是白炽灯的50倍。这个还没有把而LED自身所节省的能源机损在内。
 

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