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智能数字化时代下,构建新型电力系统的蝶变之旅 ——分布式光伏群调群控方案

英臻:2022-08-30 14:00:00


新型电力系统的发展之路

        随着“双碳”发展与能源转型的持续推进,传统电力系统正在向清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好的新型电力系统演进。新型电力系统核心特征在于高比例新能源广泛接入,新能源占据主导地位,加速替代化石能源,成为主要能源形式;还表现在高弹性电网灵活可靠配置资源,兼容新能源发电存在较大的随机性与波动性、脆弱性等问题。如何充分发挥电网大范围资源配置的能力,增强电网向数字能源全产业链的辐射能力,共同培育能源数字协同生态,合力打造新型电力系统。 图片1.png


        从电源侧看,体现为清洁能源发电逐渐成为新增装机的主体。据国家能源局统计数据显示:截至2022年7月底,全国发电装机容量约24.6亿千瓦,同比增长8.0%。其中,风电装机容量约3.4亿千瓦,同比增长17.2%;太阳能发电装机容量约3.4亿千瓦,同比增长26.7%。2022年1-6月,我国光伏发电新增3088万千瓦,占全国新增装机的44.7%,其中分布式光伏新增装机1965万千瓦。

        从电网侧看,电网发展将形成以大电网为主导、多种电网形态相融并存的格局。交直流混联电网为主干网,同时微电网、分布式能源、储能和局部直流电网将快速发展,与主干网协调运行,支撑各种新能源高效开发利用和各类负荷友好接入。

        2021年7月,国家电网公司新型电力系统分布式新能源调度综合试点落地河北省保定市。

        2022年,西宁已建成目前为止全国最大的新能源集控中心,累计接入光伏场站86座,接入容量近11GW,汇集接入2000多万数据测点。通过AI算法数据分析,解决新能源接入后面临的许多难题。

        2022年,厦门作为新型电力系统城市级示范区,通过“一键顺控”、“群调群控”等数字化应用,力保电网安全稳定运行,实现资源最优调配。

        2022年,南方电网深圳供电局的智能化建设已经覆盖包含新能源在内的输电、配电、变电、售电全过程,电网提供的电力更加稳定可靠。 

 

新型电力系统的当下之困

        根据《电力系统安全稳定导则》(GB 38755-2019)、《分布式电源并网技术要求》(GB/T 33593-2017)有关规定要求,通过

10(6)kV~35kV电压等级并网的分布式电源应具有有功功率调节能力,并能根据电网频率值、电网调度机构指令等信号调节电源有功功率输出;分布式电源参与配电网电压调节的方式包括调节电源无功功率、调节无功补偿设备投入量以及调节电源变压器变比等要求。

        由于早期电力基建因素影响,我国南北电网对接入的工商业分布式光伏系统能承担的消纳适应程度均有所不同。缺乏有效承载力评估、实时监测和调节控制手段;目前尚属于“盲调”阶段,对电网负荷预测和电力平衡有一定影响。

        再者,配网负载与新能源装机量不匹配。随着高渗透率分布式光伏的大量接入,会造成部分低压台区光伏发电超过台区用户消纳能力,导致局部电网反向重过载、末端过电压问题凸显

        其三,我国分布式光伏以户用和工商业二分天下,面对复杂多样的待并网资源,调控业务信息安全也是各级电力主管部门的要务之一。

        最后,国家电网与新能源资产投资商、运营商的多方博弈。国家电网平稳安全运行之希冀,新能源发电多多益善之诉求,现场运维科学高效之管理,如何兼顾……?

 

新型电力系统的蝶变之旅

        不同省市面对分布式光伏接入时态度迥异。有的通过发布提高准入门槛的审批流程制度文件或指定运营主体需具备的资质,变相限制接入或分批有序接入;有的鼓励自发自用,弱化余电上网;有的要求配套储能或购买储能指标;有的则通过AGC调控。这些方式或会增加小型电站的投入与运维成本,或造成光伏发电资源的浪费,或不利于新能源推广应用与大批量接入……图片2.png 

分布式电源群管群控系统方案架构图

 

        为充分满足省调调峰、地调直控的严峻现实需求,通过分布式电源管控平台智能管理,实现对地方电网的群调群控。达成对负荷预测智能调节;实时评估电网瞬时承载力;鼓励居民户用光伏、园区/企业分布式光伏、储能场站、地方电厂等多方主体多元调节资源接入;基于配变台区、配电线路、变电站实现分布式资源装机容量、实时出力、可调容量批次分发与集中管控。

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分布式电源群调群控系统组网——5G实现多元数据接入

 

        在分布式光伏场站端部署多合一5G融合终端,可接入场站内远动装置或RTU,也可直接接入场站内逆变器、箱变测控、保护测控装置、环境监测装置、电能表等终端设备。多合一5G加密融合智能网关在接入、加密后,先通过运营商5G切片通道,将数据传输至地调安全接入区;再由集中式纵向加密装置对数据进行解密,解密后的数据汇入AC物联网管理平台;最终由物联网管理平台实现数据汇聚、处理与转发。物联网管理平台按照I区+系统采集要求,穿过横向隔离装置,将数据推送给I区+系统,同时接收I区+系统下发的反馈控制指令。

        多合一5G融合终端具有高安全接入性——可信授信认证,IPsec VPN结合5G切片实现安全隔离;多设备集成运维——借由物联网平台实现统一运维管理,多设备数据接口集成于一身,简少后期繁复运维工作难度;纵向加密融合传输——内置防火墙,集成纵向加密装置,支持内嵌电力调度纵向加密认证芯片;支持调度纵向加密认证功能;数据接口灵活扩展兼容——自身架构支持扩展协议转换、AGC(自动发电控制)等第三方应用及调用。

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多合一5G融合终端

 

        终端采用工业级设计,支持9.6 ~60VDC宽电压;

        兼容5G、双路RS485/RS232等;

        支持装机、发电量、出力、电流、电压、频率等采集以及功率给定、自动控制等。

        在扩展性方面表现优异:可接入空调等柔性负荷、分布式储能管理、智能通讯网关、自动电压控制(AVC)、动态无功补偿(SVG)等。通过分布式电源群调群控管控平台,可实现远程监控场站多合一智能终端运行状态、远程运维管理SOLARMAN APP及智能监控,实时感知设备告警信息,协助调控中心智能管理光伏场站运维。

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调度远传+SOLARMAN云平台接入(指令闭环)+本地SCADA

 

       相对于采用传统的功能件调控方式,多合一5G融合终端在高稳定、多扩展、集调试、OTA远程升级等方面具有明显优势。

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适合多场景应用

 

        适用工商业分布式上调度-10kV&0.4kV并网、400V低压集中汇流、10kV分布式光储充工业园区/厂区、需调峰调频的地方小火电站及热电厂、商业楼宇与城市综合体等高耗电用户、整县推进的各地光伏运营商与经销商。

 

新型电力系统的蝶变起舞

        “十四五”期间,国家电网相关部门计划投入电网改造资金2.4万亿元,大力推进新能源供给消纳体系建设。为加快建设现代智慧配电网,促进微电网和分布式能源发展,满足各类电力设施便捷接入、即插即用,向低碳化、智能化、数字化深度拓展、可持续发展。电网是构建新型电力系统的关键环节,为建设能源强国、实现“双碳”目标具有重要意义。

 

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