分布式光伏与充电站在主动配电网中的应用研究科林电气

1、分布式光伏与充电桩在主动配电网中的应用研究1目 录一、 主动配电网的特征与目标二、 分布式光伏大规模接入监管三、 电动汽车充电桩监控与运营2主动配电网的特征与目标第一部分3配电自动化面临的问题问题 1、供电可靠性需不断提高问题 2、不断提高电能利用效率问题 3、不断提高电网资产利用率4配电自动化面临的问题问题 4、大规模分布式电源接入问题 5、大量电动汽车充电站/桩接入5国际大电网会议 CIGRE C6.11 对主动配电网定义： 通过使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流，以便对分布式发电、储能和柔性负荷进行主动控制和主动管理的配电系统。 主动配电网（AND）6简单通俗来讲：主动配电网是一个内部具有

2、分布式电源，具有主动控制和运行能力的配电网。分布式电源：分布式发电、分布式储能、电动汽车充换电设施和需求侧响应资源（即可控负荷）。“冷、热、电”三联供机组和微网是其中重要的可控资源。 7与传统被动配电网区别01具备一定比例的分布式可控资源。02具有一个网络拓扑可灵活调节的、坚强的配电网络。03具有完善的调节、控制手段，并建设协调优化管理的管控中心8主动配电网的6个主动主动规划强调主动对区域内的分布式可再生能源发电能力进行主动评估，掌握区域内分布式可再生能源发电资源，主动规划设计接入点，对配电网进行必要的、前瞻性的改造。主动控制传统被动控制是出现问题，解决问题，区分预见性，没有全局优化概念；主动

3、控制预先分析目标偏离的可能性，通过提前感知、系统控制，达到统筹优化的目的。主动管理对区域内所有发电资源有功功率和无功电压进行主动管理。利用配电网中“恒阻抗”、“恒电流”负荷，实现柔性负荷控制。9主动服务为客户提供定制电力服务，根据客户需要提供满足其需求的、可以选择的高品质电能服务；为客户积极参与需求侧响应，改善能效提供技术支撑平台。主动响应家用电器等可调负荷对移峰填谷，改善电网负荷特性，提高电网资产利用率意义重大。迫切需要广大电力用户的主动响应。主动参与鼓励、激励分布式可再生能源发电厂商通过安装先进的电力电子控制设备和储能装置，主动改善机组的控制能力，使分布式电源与电网实现主动友好互动，提高电

4、网对可再生能源发电的容纳能力。10主动配电网的主要特征监控范围更广问题 5、配网自动化监控范围主动配电网监控范围11主动配电网的主要特征分析决策更智能问题出现事后分析控制措施信息不全 协调不足当前配电网主动配电网感知风险系统分析优化控制完整的信息状态预测与感知电网与客户协调系统性优化决策可靠性与阻塞定位网络的灵活控制负荷快速切换灵活安排检修客户参与头疼医头 脚疼医脚12主动配电网的主要特征服务更优质问题 5、服务能力分布式能源接入用户互动多能源利用短期定制电力主动规划分布式电源接入点提供用户接入能力的分析提供短期电力定制短期提升供电品质冷热电联供能效管理需求侧响应全面的互动互惠13 通过整合配

5、电网的可控资源，实现主动规划、主动感知、主动控制、管理和服务，延缓配电网投资，提升整个配电网的运行效率、经济性、可靠性和环境效益。 主动配电网的目标14分布式光伏大规模接入监控第二部分15 随着煤炭、石油等传统化石能源日益枯竭，能源危机将席卷全球，并且环境污染也日趋严重，雾霾天气、持续高温等恶劣环境问题也不断影响着人们健康，所以新能源的开发迫在眉睫。 国家鼓励各类电力用户按照“自发自用，余量上网，电网调节”的方式建设分布式光伏发电系统。16国家电网关于分布式光伏发电并网相关意见和规定的通知国家电网关于做好分布式电源并网服务工作的意见国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见发改委关于发挥价格杠杆

6、作用促进光伏产业健康发展的通知能源局关于下达2014年光伏发电年度新增建设规模的通知财政部关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题 的通知 财政部关于对分布式光伏发电自发自用电量免征政府性基金有 关问题的通知 国家财政补贴0.42元/度，地方财政也有补贴。 用电企业、居民、合同能源管理企业都有积极性。 部分关于分布式光伏发电政策172014年新增装机容量1400万千瓦2015年新增装机容量1500万千瓦2016年达到总装机容量5000万千瓦2020规划达到10000万千瓦(100GW) 国家能源局数据181. 分布式光伏发电项目多是用电企业、居民自发自用 或合同能源管理企业实施，监控运

7、维成本高、难度大，制约分布式光伏发展。企业屋顶项目：对用电企业来说系统复杂、成本高、缺专业人员。对合同能源管理企业来说，单点收益低，不值得安排运维人员。运维不到位，造成发电效率低。 如发电系统运行异常；主网停电时不能转离网模式。分布式光伏大规模上网面临的问题1920 居民屋顶项目： 用户缺乏专业知识，且农村屋顶多为老年用户。 运维不到位，易产生安全事故。 如误操作引发非计划孤岛运行。分布式光伏大规模上网面临的问题2122232. 大规模余电上网缺乏有效调配措施，对电网具有一定的冲击性，需要统一调配监管。 河北省有5万自然村，假如平均每村有20户安装分布式光伏发电项目，每户装机容量为6kW，总装

8、机容量600万kW。分布式光伏大规模上网面临的问题24 如大规模分布式光伏没有功率预测，不可调控，所有逆变器跟踪最大光功率按功率因数为1满发，会对配电网产生接入安全问题。 如10kV线路重合后或上级变电站备自投动作后，所有逆变器从防孤岛状态退出，基本同时自动启动，同时并网。25 线路负载过低时，太阳辐射波动引起过电压问题。 逆变器谐波及间谐波电流引起配电变压器及线缆的损耗、发热及噪声问题。26互联网+分布式光伏发电监控运维系统27 1）光伏逆变器、汇流及并网设备。 2）光伏发电信息采集终端、并网点保护测控装置及 接入站多功能DTU。 3）分布式光伏发电监控运维云中心。系统组成28逆变器产品系列

9、问题 1、29逆变器产品系列问题 1、有功/无功连续可调。并网/离网模式可切换。RS485/以太网/WiFi多种通讯接口。电压/频率/防孤岛保护。 单相/三相逆变器十余款30接入站多功能DTU问题 1、并网点电压、电流、电量监测 送出线及升压变保护测控并网点频率电压异常紧急控制并网点电能质量分析监测电能量信息采集处理31接入站多功能DTU问题 1、汇流箱及逆变器状态监测。电源备自投。环境与地理信息采集。并网/离网转换、反孤岛逻辑闭锁、AGC/AVC等微电网控制。通讯及信息安全防护。32问题 1、33并网点保护测控装置问题 1、用于并网点远离接入站的情况频率电压异常紧急控制并网点的电能质量监测并

10、网点电压电流电量采集升压变、逆变器及汇流箱测控自组光纤环网34问题 1、保测装置保测装置多功能DTU多功能DTU35分布式光伏发电信息采集/控制终端问题 1、采集并网点/分界点运行信息转发中心下发的调控命令并网/离网转换、反孤岛逻辑闭锁通过WIFI或3G接入监控运维中心，自描述，即插即用，信息加密。采集逆变器、电能表、环境监测仪等运行数据信息。363738监控运维中心问题 1、39问题 1、40关键技术问题 1、基于负载均衡的采集服务器群，保证海量光伏发电采集器的可靠接入。基于分布式数据库集群技术，实现海量数据存储。基于身份认证+密钥模式实现信息接入，保证数据的安全性。大数据挖掘与智能分析。智

11、能发电功率预测。41智能运维服务 做光伏发电的好管家2、雪、雾霾、沙尘暴天气后，贴心提醒用户及时清扫太阳能板，以免影响发电效率。1、基于实时、历史数据及告警信息，结合天气因素，全方位对比分析发现电站故障隐患，及时推送通知消息。NO.2NO.142智能运维服务 做光伏发电的好管家4、与周边电站发电效率进行对比分析，判断电站是否存在发电效率低下问题，及时帮助用户提高发电量，避免损失。3、提交维修申请后，迅速下发维修单，电站周边一大波专业工程师抢单为您服务。 NO.4NO.343智能运维服务 做光伏发电的好管家自动巡检默默的为您电站做全面体检，如健康不佳，自动向您推送体检报告。一键体检电站运行状况如

12、何，点一下就知道了。44大数据分析 光伏发电的决策专家 永久存储光伏发电数据，保留第一手原始数据，并对数据进行深入挖掘分析，为光伏产业发展提供决策支持。 大数据分析及时发现电站运行故障隐患，预测未来发电量指标，为电力公司并网计划提供数据依据。 大数据分析区域装机潜力和市场前景，为市场突破提供依据。45调控功能问题 1、区域性分布式光功率预测。按地理区域的分层式AGC/AVC。远程后备防孤岛保护。集群可控有序软启动。4647484950515253545556电动汽车充电桩监控与运营第五部分57 燃油汽车对环境造成的污染是巨大的，尤其是当前雾霾肆虐，汽车排放首当其冲成为罪魁祸首。 针对汽车排放的

13、污染，国家已经制定了新能源汽车发展的相关政策，加大电动汽车补贴力度。58相关政策问题 1、国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见(国办发201435号)国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见(国办发201573号)住房城乡建设部关于加强城市电动汽车充电设置规划建设工作的通知(建规2015199号)财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委、国家能源局等五部委联合发布关于“十三五”新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知(财建20167号)59全国各地充电基础建设现状问题 1、北京：到2015年12月底，北京新能源汽车的充电桩约2.1万个，“领跑”全

14、国充电设施建设水平。上海：至2015年11月底，上海目前已有25家国有和民营企业累计建成各类充电桩16055个(其中公用和专用充电设施5168个)，同时建成售后服务网点131个。深圳：至2015年12月底，深圳现有快速充电站81座，其中公交充电站74座、社会充电站7座，慢速充电桩近3000个。60全国各地充电基础建设现状问题 1、成都：粗略统计，截止2015年底，建立充电站不少于20座，换电站不少于20座，充电桩不少于3000个。武汉：至2015年11月初，全省试点建设大中型电动汽车充电站16座，交流充电桩300个。南京：20142015年，全市共建设新能源充电桩3800余个。石家庄：截止20

15、15年底，建立大型标准模块化充(换)电站83座，充电桩5455个。61高速发展的充电设施建设对配电网影响问题 1、大量电动汽车的无序充电，造成线路峰谷差近一步拉大、三相不平衡等问题，增加配网备用容量、降低配电设备的利用率、加大网损。电动汽车蓄电池属于非线性负荷，当充电桩出现异常会对电网造成谐波污染，并且接入的充电桩越多发生谐波污染的几率也越大。从而引起线路或变压器附加损耗增加和发热，造成电网中局部的电感、电容发生谐振，使谐波进一步放大。62高速发展的充电设施建设对配电网影响问题 1、电动汽车负荷接入点距离电源节点越远，该节点电压越容易受到充电负荷的影响。随着小区充电设施的快速建设，私家电动汽车

16、的使用率越来越高。小区供电处于整个电网网络支路的末端，大量电动汽车充电无序接入(尤其是夜间8点-11点)，会对整个区域产生很大的电压波动。63智能充电桩及其运营管理云平台问题 1、3G/4G/WIFI/以太网3G/4G/WIFI/以太网3G/4G/WIFI/以太网壁挂 交流 直流交流 直流交流 直流64智能交流充电桩问题 1、具有预约充电模式，选择低谷时间充电，减小电网峰谷差。多重安全保障：过压、过流、欠压、雷击、漏电等保障电网安全。65智能交流充电桩问题 1、灵活的通讯方式：CAN/RS485/WIFI/3G/4G、以太网，实时监测电动汽车充电负荷。输出功率可调：支持16A/32A/63A电

17、流输出，根据电网负荷进行调整。66问题 1、智能交流充电桩系统框图67智能直流充电桩问题 1、 设有完善的保护功能：交流过/欠压保护、输出过/欠保护、输出限流/过流保护、过温保护、绝缘监测等，保证充电桩正常充电，保障电网安全。68智能直流充电桩问题 1、具有与主站后台的远程通讯能力，实现输出功率的智能调节，根据电网负荷调整输出功率。69问题 1、智能直流充电桩系统框图70问题 1、智能直流充电桩主控原理框图71监控管理云平台问题 1、云计算架构的数据中心、采集服务器、WEB服务器集群模式，实现充电桩监控数据、用户服务数据的海量接入、分析、存储、管理。72电网友好型功能问题 1、1）采用合理的电价引导充电模式，错开白天用电高峰，利用夜间低谷的低电价为电动汽车充电，对电力系统起到削峰填谷的