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文档简介
2024年08CoordinationbetweenMicrogridsandtheBulkPowerSystemunderaNewPowerSystem202408||i |01摘要���������������������������������������������������������������������������������������������011�������������1�1微电网基础概念1�2微电网与大电网协同发展的困难与挑战2�微电网典型应用场景和运营模式�������������������������������������������������2�1微电网典型应用场景���������������������������������������������������������������������2�2微电网典型运营模式���������������������������������������������������������������������3�微电网与大电网协同发展关键举措���������������������������������������������3�1强化顶层设计�������������������������������������������������������������������������������3�2提升调控能力�������������������������������������������������������������������������������4�微电网技术经济性综合评价�������������������������������������������������������4�1技术经济指标的选取���������������������������������������������������������������������4�2技术经济评价模型4�3评价方法与流程4�4技术经济指标应用案例5���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2015包括微电网的应用场景和运营模式及对大电网影响尚不清晰,对于多元负荷、储能、分布式能源等多种自平衡单元的灵活资源特性匹配的研究不够深入,以及缺少相关政策体系和市场机制引导微电网健康发展。为此,本课题在总结微电网等自平衡单元与大电网协同发展面临问题的基础上,分析微电网典型应用场景和运营模式,提出微电网与大电网协同发||02 课题组认为,推动微电网与大电网协同发展,可以从强化顶层设计、提升调控能力两方面入手。在强化顶层设计方面:一是强化规划统筹引领,开展微电网与输配电网协同规电源配置、网架布局、继电保护、能量管理系统等规划设计原则。10||04 微电网可解决大量位置分散、形式多样、特性各异的分布式电源简单直接并网运行对电网和用户造成的冲击,减小其接入对电能质量、系统保护、系统运行等带来不利的影响。依托传统电网在技术、管理、运营、服务等方面长期累积的优势,微电网在促进分布式新能源消纳、提升电力普遍服务水平、保障个性化用能需求、提升能源综合利用效率等方面,将更好地发挥自身优势和独特作用,但目前仍面临如何与大电网协同发展的问题。世界各国发展微电网的驱动力和历程不同,对微电网定义的理解存在一定差异。美国重点考虑用户的电能质量和供电可靠性,关注微电网的“可控”和“自治”;欧盟更多考虑微电网在提升清洁能源发电渗透率、满足用户对多样化能源和电能质量需求等方面的潜力;日本对微电网的需求集中在解决海岛供电和提升供电可靠性,其关于微电网11在综合考虑国外情况的基础上,结合我国国情,现行国家标准(GB/T3359-2017、GB/T51341-2018(必要时含储能装置),是一个能够实现内部电力电量基本平衡的小型供用电系统。微电网分为并网型微电网和独立型微电网。国家发改委、国家2017(〔20171339级、系统容量、可再生能源装机容量及占比、能源综合利用效率以及与输配电网的交互电量等量化指标要求。1 东京大学在可再生能源和电力系统领域具有很高的学术声誉,其对于微电网的定义全面、清晰,且经过实践验证,鉴于以上原因,东京大学对于微电网的定义在业内具有较高的认知度和认可度。||06 |07随着我国能源电力转型的深入推进,微电网的功能定位不断演化,在构建清洁低碳、在这一背景下,课题组认为需要提出适应新形势、新要求的微电网概念。综合考虑国内外体,更是整合可再生能源、提高能源利用效率、增强电力系统可靠性的关键手段。消纳作用:微电网可以充分利用本地的太阳能、风能等可再生能源,提高可再生过程。成本效益:微电网通过智能化的能源管理系统,实时监测和优化能源使用情况,供应。201528122同。2015年以来,国家颁布一系列政策和技术标准指导引领微电网发展,现行国家标准目前,由于微电网对建设运行成本尚未实现优化管理,运行效率效益还存在一定的提升空||08 |09根据地理位置、资源禀赋和用能特性差异,可以对微电网典型应用场景和运营模式进行分类。商企建筑通常含有电力、生活热水和制冷制热等多样化用能需求。通过打造以电为降低用能成本。部分医院、数据中心、精密制造企业还可通过微电网深度定制化,来满足高可靠性用电、高电能质量等个性化需求。微电网内分布式电源以屋顶光伏为主,并(蓄冷)0.410电热耦合设备或热电联产设备、燃气轮机来满足系统综合用能需求;利用各类型储能设备调节用能峰谷,低价位时储存能量,高价位时释放,实现最优经济用能。案例:案例:2015电池等多种分布式能源转换设备,构成高比例可再生能源消纳和100%全电的能源解决方案。该微电网可再生能源占比最高达到64.2%,能源自给率达56.4%,节约15987.73531氧化碳约1万吨。其他用能需求。工业园区微电网容量以兆瓦级为主,电压等级通常为10千伏,部分采用35425光伏发电资源丰富,20163.8882×25010100%最大化消纳光伏发电,电量自给率接近100,降低了园区用能成本。目前正在积极探索开展绿色能源灵活交易、电力辅助服务等新模式、新业态。||PAGE20 |PAGE23家庭居民用电离散性强、耗电量小。居民户用微电网是颗粒度最小的微电网单元,充在满足用能需求前提下,能够降低家庭用能成本,最大化提升居民满意度。居民户用微电100.4深圳龙华户用光储微电网于201851200%消纳接入光伏,同时利用深圳当地较高的峰谷电价差来降低用能成本,一年可节省3000水能、生物质能的开发潜力。村镇社区微电网因地制宜利用当地可再生资源禀赋,结合储能、可控负荷及电动汽车等资源,在满足本地能源可靠供应的同时,降低用能成本,支撑几十千瓦级到兆瓦级不等,电压等级通常为0.41035案例:案例:营里乡位于河北省石家庄市平山县西部,2017进分布式光伏100%消纳,同时为营里乡负荷供电提供了稳定保障。自投运以来,营里乡供电区域电压合格率由86%提高到98.4%。2019年营里乡光伏利用小时数偏远地区输配电网延伸困难,燃料运输不便,存在无电或缺电问题,且生态环境脆弱,易受极端恶劣天气影响。偏远地区负荷主要以居民生活用电等需求为主,负荷分散、功率较小且增长不均。其中,海岛区域还存在旅游用电负荷,季节性特征明显。偏远地区微电网可充分利用当地太阳能、风能、海洋能等可再生资源,为消除无电或缺电问题提供解决方案,有助于提升当地居民生活品质。以风、光、水、柴、储为主要能源形式,容量0.4千伏、10千伏、35案例:案例:南麂岛位于浙江温州平阳县,距离大陆海岸线约五十公里,拥有丰富的21023140千瓦。微电网建设前,当地居民主要依靠柴发供电,发电成本高、环境污染大,尤其是在旅游旺季,用电缺口巨大。由于海底电缆投资成本高昂,014了更具经济性的方案,建成了我国首个兆瓦级独立型海岛微电网工程,61%11.1455%,降低了柴油4.53(输配电网)有电力电量交换,按国家政策开展电力服务;独立型微电网不与外部电网互联,独立承担用户供电服务,主要保障偏远地区稳定供电。(含储能由供电企业投资,供电企业负责运营;二是由单一或多主体投资,第三方负责运营。该类电网(类似增量配电)、用户和输配电网的关系,与输配电网间交易结算关系较为复杂。价补贴(可再生能源补贴归投资方所有)22(仅并网型电成本、减少容量电成本、减少容量(仅并网型源补贴归投资方所当微电网发展规模较大时,其对电网规划建设方式和思路会产生深刻影响。规模化的甚至出现负增长。公共电网对于负荷的功能由供电转变为备用,传统电网规划方法不再适应微电网的发展。微电网接入配电网后,改变了传统配电网的结构,使单电源辐射状配电网变成了包含多电源的新型配电网,故障电流的大小、方向和持续时间均发生改变,给系统保护带来很产生的故障电流减小,导致原有保护装置无法达到整定值,无法动作。某些线路上的速断保护可能完全失效,形成速断保护死区,不能及时切除线路故障;此外,微电网接入有可能改变配电网故障电流水平,故障电流水平的提高将使原有的保护装置无法满足需求,必须更换新的装置。针对前文分析到的社会认识不统一、政策指引不清晰、相关技术成熟度和稳定性不足等挑战,本课题建议从强化顶层设计、提升调控能力两大方面促进微电网与大电网协同发展。一是强化规划统筹引领。开展微电网与输配电网协同规划,充分发挥输配电网资源优化配置平台作用,做好微电网项目需求收集,引导不同电压等级、不同类型并网型微做好偏远地区独立型微电网规划建设。研究微电网模块化、低成本、免维护组网技术,制定模块化设计方案,提升微电网设备的通用性、互换性。积极推广光储一体化微电网发展模式。一体化控制技术、远程运维技术,建设微电网在线监测系统,智能诊断设备运行状况,推动微电网规划设计、接入并网、运(代)三是完善技术标准体系。完善微电网规划设计标准,明确微电网的负荷需求分析、电明确微电网运行方式与控制、联络线交换功率控制、电网异常响应、运维管理、计划检修等内容。健全需求侧响应标准,修订《并网型微电网需求响应技术要求》,推动出台《微电网需求响应技术导则》等技术标准。构建能效评价体系,研究制定《微电网能效评估导则》等技术标准。10优化系统调节资源,明确电网容量裕度,保障新能源足额消纳。对于低压微电网,免签调频率控制策略,提高输配电网对微电网的电压、频率支撑能力。加强微电网谐波检测,提开展宣贯培训,促进微电网运行人员技能水平提升。等服务,优先将微电网纳入可调节资源库,细化入库资源多时空维度调控特性。建立各电(含户用微电网10-35AP、嵌入式小程序,及时公布电价、激励信息和市场交易记录,设计定制化需求响应套餐,满足不同响应能力微电网的参与需求。鼓励微电网主体给予奖励。辅助微电网优化运行策略,进一步提升微电网新能源消纳水平和供电质量。搭建信息共享微电网经济性综合评价的基础是建立科学合理的指标体系,直接关系到微电网与大电网协同规划和运行结果的准确性和可信度。评价指标体系的构建需要满足如下原则:与评价目的的一致性、直接的可测性、可比性、相互独立性与整体的完备性。可从保供评价、消纳能效、节能减排和投资收益等方面设置评价指标。再结合微电网建设实际情况,负荷特性、分布式电源等,将保供评价、消纳能效、节能减排和投资收益等指标进行细化。指标设置依据如下。设置相关指标表征分布式电源的有功功率、无功功率变化等,具体设置3个指标,即有电源容量与当地负荷需求间关系,具体设置4个指标,即电量自平衡度、分布式电源功111微电网中分布式可再生能源可有效减少煤炭等不可再生能源的消耗,减少二氧化碳、二氧化硫排放,保护全球环境资源。微电网在节能、环保方面优势显著,设置环保3年二氧化碳排放减少量、年二氧化硫排放减少量。21054111000电网的投资经济性开展了模拟计算。算例电源类型共涉及光伏(1650千瓦)、储能(25033CO2排放减少量/(吨CO2排放减少量/(吨23CO2CO260%、96%、14500.340.145基于上述微电网与大电网协同发展的挑战和举措,为使大电网与微电网的技术与经济相融合,促进社会共识的形成与市场环境的优化,还需政策层面的鼓励与扶持。推动社会各界对分布式新能源发展共同责任的共识,倡导分布式新能源业主和用户积极参与微电网与大电网的协调规划和运行。借鉴国外经验,探索市场化手段引导分布式新能源发展。在当前我国政策条件下,分布式新能源不参与任何系统调节,电网企业几乎承担了全部系统稳定运行控制的压力,应从全社会成本优化的角度,鼓励分布式新能源和分布式储能依托微电网主动参与系统调节。定期开展配电网分布式新能源承载力计算,逐步建立微电网有序发展的评估预警机制和全过程差异化管理。定期滚动开展配电网分布式新能源承载力计算,基于计算结果,逐步建立微电网有序发展的评估预警机制,确保分布式新能源、微电网与电网、根据承载力分析结果,实施电网承载力分区机制,在核准备案、项目建设、并网服务、并网运行技术等方面开展差异化管理。适时修订配电网规划设计
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