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智能微网相关技术研究进展及风电微网并入智能电网的探讨(2)

北极星智能电网在线  来源:《电力设备》    2017/3/21 14:04:07  我要投稿  

社会进步带来了环境保护、节能减排的要求,环境友好型社会也必然要求资源消耗降低,能源清洁有效,因此风电发电的作用更加重要。通过风力发电,更加的清洁,发电的周期很短,投资方式十分灵活,而且占地面积较小,当前也形成了较为成熟的发电技术,而最重要的是,使用风电发电的经济效益和社会效益都相对优越,是智能电网中十分重要的一种资源形式。但是风力发电同时也具有随机性和不可控性的特点,这就让风电的发电波动比较大,不好控制。但是随着风能的不断开发应用,风电容量会逐渐增加,波动就会影响电网的正常运作,要消除大规模风电开发的影响,国内外很多的研究都提出了能源系统的互补发展,例如风电与水电的互补等等。

四、微网的基本结构

一个微电网涵盖了分布式电源DG、和用电负荷以及储能单元。其中,DG经由电力电子接口连接于馈线位置,DG选取自制控制运行模式。微电网经由公共耦合结点PCC接入公共配电网。PCC经过降压变压器连接于10kV母线位置,与母线相连的是三条子馈线,分别为馈线A、馈线B、馈线C,每一条馈线电压等级通常不超过10kv。馈线A连接对电能质量要求相对较低的常规负荷;另两条子馈线则连接的是敏感负荷,并且在母线分段位置设置有一个静态开关SS,经由SS能够有效对微电网孤网运行或者并网运行进行迅速切换。

这一微电网模型表现为下述几方面特点:

(1)电力电子接口是对分布式电源DG展开调节的重要基础,其能够有效促进提升微电网的运作性、灵敏性以及可靠性。

(2)有着电源双重配置的敏感负荷,一方面能够经由静态开关自公共供电,一方面能够自分布式电源DG取电,有效满足敏感负荷对电力稳定性、电能质量的要求。

(3)敏感负荷经由静态开关SS与公共配电网连接,一旦公共配电网无法正常运行,SS便能够作出反应,微电网切换至孤网运行,确保对敏感负荷的不断电力提供。

五、智能电网

从现有的理论层面而言,智能电网指的是以物理电网为基础,综合现代化的信息技术、通讯技术、计算机技术等高新科技技术而将原始电网高度集成的新型电网系统,它具有开放性、安全性、高效性等特点,是现代化电力系统的首选网络模式。以目前掌握的智能电网推广程度和使用效果来看,它合理利用了现代通信技术,安全高效地实现了多种现代化技术的综合和融合,既完美取代了传统的电力网络而以可靠、经济的优势为广大用户所接受,又以其高度的漏洞自查能力和数字化配合能力为现代化企业的信息网络运行提供了技术基础,为数据的整合和收集,以及综合分析提供了一个方便快捷的工具,同样为现代化企业经营者所青睐。

由智能电网引出的一个成体系的管理系统即是电力营销信息化管理系统网络,这是以电力网络局域网为核心,以具体的业务工作站为前端,从而构成的统一的大型服务平台。就通俗意义而言,电力营销信息化管理系统即传统意义上的与用户直接对接的服务点,它包揽了具体到单个用户的电力能源服务细节,如电力计量、电费收取、用电管理等日常熟悉的电力行业服务项目,还有业务扩张,技术检测等技术性较强的上升型业务。

智能电网推广之后,电力营销管理系统自然也应脱离于传统的机械化管理操作和业务服务,而做到与时俱进,更新为信息化的电力营销管理系统,将电力服务的具体业务覆盖到电力系统的每个环节和每个用户,实现营销业务的丰富和具体化,实现多流程、多环节、多思路的营销模式,使现代化电力网络营销成为可能,从而以全新的系统化面貌迎接智能电网时代的到来。

六、风电以微网形式接入智能电网

微网是一种由负荷和微电源(微网中的分布式电源)及储能装置共同组成的有机系统。采用微网技术可整合多种形式的分布式电源,并考虑当地配电网的特点,在一个局部区域内直接将分布式电源、电力网络和本地用户有机地组合在一起。微网可以方便地实现(冷)热电联供,并可以结合电蓄冷(热)技术,缓解电网高峰用电压力,实现用电的移峰填谷,优化和提高能源利用效率,减轻能源动力系统对环境的影响,实现能源的梯级利用,为将来智能电网的实现提供必备的技术基础。

针对光伏发电系统和风力发电系统等微电源输出功率具有波动性、随机性、间歇性的特点,微网采用微燃机、燃料电池、储能装置等实现微网中的功率平衡调节,大大降低间歇式分布式电源对电网的影响,增强功率调节的可控性。微网的控制中心对微网的运行状态进行跟踪,并通过专门的快速通信网络向各个微电源发出控制信号,各个微电源都服从统一调度、集中分配。各个微电源及储能装置的响应速度必须能够确保微网的稳定性要求。

风电场出力随着来流风速的大小而波动,风速大小波动变化的比较快速,其基频大多在0.5~2Hz之间。为了使得互补发电设备的出力能够及时赔偿风电场的出力波动,就要求微网中互补发电设备能够快速起动和停机,以适应来流风速大小的自然变化。

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动,机动性好,在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用,能较好地保障电网的安全运行,所以应用广泛。

燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池高效率、无污染、建设周期短、易维护而且成木低,负荷响应快,运行质量高,燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率,燃料电池的这些特点使其能作为微网中一种重要的微电源,能对风电等功率波动电源迅速做出反应,保证微网中的功率平衡。

在微网中通过具有快速起停和快速负荷调节特性的燃气轮机和燃料电池来补偿风电场出力的波动,使得整个系统的出力在一段时间内有稳定的输出,克服仅仅由风电场的出力波动对电网造成的不利影响,解决风电对电网稳定性所引起的技术问题,同时通过调节燃气轮机和燃料电池的输出,使得整个发电系统具有良好的可调度性。这一技术方案在现有的技术条件下,对于风电的大规模开发具有十分重要的意义。

结语

伴随着社会的发展,经济、能源、环境之间的矛盾日益加剧。风能作为可再生能源,其在发电中的作用已经受到了世界各国的关注。我国风电研究起步较晚,但是也已经进入了迅速发展的阶段,随着风力发电的数量的增加,怎样消纳风力发电的电能,已经成为智能网建设的重要课题,这也是影响电力系统稳定、经济调度的重要因素,微网并入智能网成为当下困局的破解之法。

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