2.7 综合能源协调规划策略微电网基本结构
以综合能源系统为中心,充分发挥冷热电三联供技术、溴化锂制冷技术、风光互补协同供电方案、港口供电方案、电动汽车充电技术,考虑区域发展实际情况,通过多能互补微电网实现能源发展
“源-网-荷-储”的深度耦合,实现能源互动和梯级利用,降低电网调峰压力,提高供电可靠性,充分发挥储能系统的能力,提高风电和光伏等清洁能源的消纳能力,降低了企业用户成本,构建区域综合能协调规划策略微电网基本结构。能源互联微电网框架结构见图5。
图5 能源互联微电网框架结构
3 能源互联协同规划系统方案
3.1 热电联产供热方案
根据新区规划,至2030年新区所需设计热负荷最大需求为595 t/h,为满足新区热负荷需求,计划在新区中部建设天然气热电联产供热中心,其中一期建设2×180 MW级天然气热电联产项目,2套机组设计供热量为139 t/h;第二期2套机组设计发电装机2×400 MW,供热量为496 t/h。规划综合上述各热源点的可供应热负荷,设计供热量达635 t/h,可满足新区目标年各热用户569 t/h的热负荷需求,剩余部分热负荷可以考虑对新区周边热企业进行供应。
3.2 溴化锂制冷方案
新区范围为减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量,计划电制冷站采用相变蓄冷。考虑园区综合能源实际情况,能源站采用燃气内燃机,其特点为发电效率高,设备集成度高。其发电效率通常在30%~40%之间。排出的高温烟气进入吸收式制冷机,消耗夜间的低谷电能,利用溴化锂及冰水相变潜热进行能量的储存,白天用电高峰期释放出冷量。利用峰谷电价差,在电价较低的谷时段蓄冷,在电价较高的峰时段释放冷量,降低系统运行综合成本,协助电网公司消峰填谷,提高综合能源系统利用效率[21]。预测新区冷负荷需求为228 MW。为有效利用热电联产中心热能,计划在热电联产中心附近建设3座溴化锂吸收式制冷站。此外,为满足新区东南部冷负荷需求,计划在冷负荷中心地区共建7座电制冷站。其中溴化锂制冷站制冷量为22 MW,每座电制冷站制冷量为24 MW,合计制冷量约为230 MW,能满足新区冷负荷需求。
3.3 风光互补协同供电方案
当光伏系统与风电组成联合系统发电时,光伏可以削减风电的不确定性,提高能源的利用效率[22-23]。拟在新区主干道路凤凰大道和景观大道路两侧建设风光一体化路灯。采用高压钠灯照明的路面照度按30 Lx考虑的6车道主干道的照明功率密度值不应大于1.05 W/m2。示范区主干道路长度约46 km,按主干道红线宽度40 m估算道路面积约184万m2,路灯总功耗约为1.93 MW,风能和光能约占10%,其余主网电源补充。
3.4 港口供电方案
船舶港口岸电技术是指船舶在靠港期间停止使用船舶上的发电机,改用陆地电源供电,从而减少废气排放量的船舶供电方式。根据政府规划,港口新区共规划有5万t级泊位5个,5000 t~1万t级泊位8个。预测港口岸供电负荷约6.5 MW。根据规划泊位分布,暂按13个岸电供电系统考虑,每个泊位均有独立的岸电系统。
3.5 电动汽车充电规划
根据新区总体规划,新区需要有300辆公交车进行服务。设定每个枢纽站/首末站的车辆数为
60辆,则需要4~5个枢纽站/首末站,考虑到远期公共机构分散式发展,规划远期分散式直流充电桩约250个;中期新区考虑电动汽车私人充电桩数量约300辆,远期新区考虑私人电动汽车数量约800辆,私人充电桩按照一车一桩进行配置。新区未来充电需求容量约为5.9 MW。电动汽车充电规划情况见表1。
表1 电动汽车充电规划
3.6 综合能源控制中心
建立新区综合能源控制中心,通过互联网大数据、通信网络技术,实现在新区范围综合能源监管,新区热、电、冷、气、水等多种综合能源实现高效率多能互补协同运行。信息服务管理服务平台实现基于实时监控系统采集电网系统中的状态信息,采集热网系统中的状态信息、分布式电源运行信息和热负荷变动信息,以帮助相应能源管理主体在生产供应计划、调度、需求管理、故障处理等方面采集措施,保证能源生产和供应安全,提高数据采集、记录、分析、管理和控制能力,达到高效控制、智能化发展目标。
3.7 综合能源协同发展规划方案
通过综合能源协调规划和储能装置的削峰填谷作用,根据电网公司规划技术原则要求,在考虑容载比1.9~2.1需求情况下,远景年相比常规园区规划方案,至远景年新区共有110 kV变电站5座,相比传统规划方案减少了2座110 kV变电站;远景年增容378 MVA,相比传统方案主变容量共减少了378 MVA,至2030年新区范围110 kV主变容量为837 MVA;考虑区域综合能源供需能力,将整个片区划分为48个网格,形成53组10 kV典型接线组进行供电,远景年需增加69回中压线路,共153回线路供电的方案,每个网格中压供电线路更加清晰有序,比传统方案约减少了43回中压线路;园区新能源消纳远景年约占35%,相比传统规划方案提高了约25%的比例。
同时,构建了以区域能源为中心,充分发挥了冷热电三联供技术、溴化锂制冷技术、风光互补供电技术、港口供电技术,电动汽车充电技术等,实现了能源高效梯级利用。相比传统方案,达到了综合能源协同发展、能源结构绿色低碳安全、能源利用效率大大提高的目标。区域综合能源发展规划方案见图6。方案对比分析见表2。
4 配电网综合能源协同发展效益分析
4.1 配电网综合能源协同发展运行模式
通过建立综合能源供应协调规划运营服务平
图6 区域综合能源发展规划方案
