CWPE2019:北京天诚同创谷延辉:新能源微电网项目的探索与实践_东方风力发电网
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CWPE2019:北京天诚同创谷延辉:新能源微电网项目的探索与实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-11-28   来源:东方风力发电网  浏览次数:89
核心提示:2019年11月22—23日,第四届中国风电电气装备与微电网技术高峰论坛暨中国电器工业协会风力发电电器设备分会二届四次年会于江苏苏州召开,本次会议的主题是“智慧能源、智能制造、智控微网”。北京天诚同创电器有限公司副总工程师谷延辉在会上为大家带来了题为《新能源微电网项目的探索与实践》的精彩演讲。
   2019年11月22—23日,第四届中国风电电气装备与微电网技术高峰论坛暨中国电器工业协会风力发电电器设备分会二届四次年会于江苏苏州召开,本次会议的主题是“智慧能源、智能制造、智控微网”。北京天诚同创电器有限公司副总工程师谷延辉在会上为大家带来了题为《新能源微电网项目的探索与实践》的精彩演讲。


 
  以下为演讲实录:
 
  今天的汇报分四个部分,重点是再第四个部分就是我们做了哪些具体的典型项目。
 
  首先是第一部分。
 
  实际上今天的论坛是风电和微电网的论坛,我们也知道在谈到风电的时候,大家都会想到风电单机容量越来越大,同时风电以前的传统开发方式也是作为大基地 的开发方式,但是目前的市场发生变化,越来越多的风电已经渗透到每个用能端,也就是现在的风电和真正的用户来进行耦合。给我们带来了问题是什么?如果把大容量风电和现在的负荷去结合的话,我们如何去实现有效的结合?第二点,风电如果在我们负荷侧就是某一个制造厂在接入的时候,现在的风电和电网之间应该怎么样互动?以及电网对当前的技术方式下会提出什么样的要求?第三方面,就是如果风电在结合到负荷侧的时候,我觉得风电就不会再是单纯的风电了,因为负荷侧的需求是多元化的,我们在希望满足客户的冷热电多种能源的同时又可能利用风和光伏的组合,所以会有一些比较灵活的比如风光互补或者是风机加光伏的灵活的组织方式,在这样的灵活的组织方式之下,怎么才能有一个有效的配比满足这样的要求?最后在客户端的时候,什么样的技术限制会限制我们在客户端的风电技术容量,我觉得微电网从我们新能源的企业来思考,我们更关注新能源在负荷侧的时候通过微网的方式提供有效的控制,同时又系比较有效的组网方式解决客户的问题。
 
  微网从2017年之后就有一些标准的定义,在之前可能还是一个百家争鸣的状态。从定义的特征来说有四个特征,我分别做一个简单的描述。
 
  第一就是微网的“微型”。所谓微型就和我们之前谈到的风电有一个对比,微型可能会限制住它的容量,但既然限制住它的容量,其实机网等级也会有一个限定,这是微型等级的主要内涵。另外所谓微型它并不少,在定义里面所允许的电压等所面得的供电范围是将近5公里的范围,甚至是负荷密度比较低的将近200公里的公里范围,所以一个微网的项目其实供电能力是很强大的。
 
  第二是“清洁”。我在做一些微网工作的时候,有很多的同仁也会想我们在之前会有大量的偏远地区的供电方式包括柴油供电方式是不是微网?其实我觉得是不是不是很重要,重要的是微网提倡的背景是在新能源大发展背景下,而且新能源需要转化它的发展方式的背景下提出来的。所以我们从管理角度来说更希望我们发展的微网的主要供程还是以清洁的、绿色的、可再生能源为主。
 
  第三个是“自治”。自治的特征很显然就是区分开我们从微网和综合能源或者是分布式电源的主要特征,既然叫“网”,那么再小的网需要有自治能力,再小的网需要有和外部网的交互能力。另外,这个网络在运行的时候也需要一定的黑启动的能力。
 
  最后一个是“友好”。所谓友好有两方面的内涵:一方面我们接入用户侧的时候,原来用户侧的供电是电网提供的,其实电网提供基本上是没有差别的供电方式。我们在想如果用微网的话是否可以释放客户对于负荷的硬性要求,比如供电的考核性非常高,有些不高,我们怎么样通过微网满足客户的定制化的供应要求,这是给我们很好的微网的施展方向。另外一方面,既然微网,这个区域有足够多的微网成立,必然涉及到我们和电网之间的交互,这种交互可能是辅助服务,或者是必要的调频调压调峰服务。另外如果在国内发展微网市场可能大家比较期盼的是在用户端的电力辅助服务的增值服务里做一些事情,或者的应用场景从经济效益的角度来看是有一些限制的。
 
  微网的构成我做了一个简单的罗列,因为我们要有微网,所以会有电源和用户的负荷,还有我们构建这样一个稳定网络时所必要的保护监控这样的系统。
 
  在一个网络构成我也做了简单的展示,电源负荷控制系统里面的配置方式。第二个是相关政策标准,当然我关心的是在微网是怎么给微网下定义?还有如果我想建这样的项目,怎么通过一个标准完全核准,完全核准已经出台了关于能源113号文,就是关于指导核准,涉及到业务许可的办理,涉及到微网有风有光的时候怎么处理完成这样的备案,我们参考我现在认为唯一的一个依据。另外在微网经历备案核准的时候大家会关心另外一个问题,就是电网有什么样的要求?怎么样并网?这里面有一些关键的标准,就是微网的接入电力系统技术规定。另外一个对于微网里面有一些核心的产品包括监控,包括能源管理包括微网工程设计,在2018年前后陆陆续续的政策标准是比较频繁(出台),我们是有据可依的。单独摘出这一页是对比了现在微网从核准角度上的参考。我现在了解到的不一定完整,目前在江苏省是有地方的指导意见的细则,在其他省目前我还没有发现。
 
  第三部分涉及到微网的关键技术。
 
  第一项就是微网的规划。其实我如果从新能源的投资角度来说,我们非常关心微网刚开始算的收益是不错的,但是在实际运营的时候偏差会比较大,这里面的一个原因就是我们做分支能源或者是微网的时候前期规划的时间包括前期所规划所需要的资料一般情况下是不足的,所以会造成投资的偏差。从微网的角度来看,我的理解客户的性质还有客户符合当前现状的分析,以及我们对客户在未来一段时间里面经营了这样一个预判还有我们对资源评估是决定微网收益的重要因素。另外一个不可避免的问题在面向微网设计的时候有一个难点就是把存量的资产考虑进来,比如我们想要在用户建立风储的微网,但是客户原来建了大量的光伏,由于存量存在的时候我们势必要考虑到我们建设的这样一个微网和光伏之后共同施加会有什么样,也许我做了新的项目会影响之前的能源的投资,但是之前的能源的利用效率也会影响我后期对于风电的消纳比例的测算,所以这个规划是非常关键的一点。
 
  另外我们想到并网微网的时候通过客户侧的符合特点、电价以及一些因素制定出比较适合的策略,当然很多投资者关心更多的是经济化运行的策略,还有一些是要满足需量的管理包括电能质量管理的策略,这些策略是不同的。
 
  第三个关键技术因为微网的特点就是提到并离网切换。在这一页还有项目案例也有具体的展示,就是在微网的构成是有多能的概念同时也有一些并离网的切换方式,在这种多种组合下,如何能够保障我们达到如期的供电的考核性和灵活性的时候,实际上灵活切换是非常关键的技术。
 
  第四个就是微网的窄带技术。我在开篇的时候也介绍到了,如果在用户端可能是县级的开发区或者是更弱的电网,到底我们介入到什么样的边界的时候会限制住我的容量不能再增大?其实我们在工作中发现一个特点,假如加大新能源容量的时候会引起一个问题,比如说次同步的问题,比如说电压的偏差过大的问题,那么我们解决的方案也是通过窄带技术来解决,如果这样的技术解决瓶颈的话解决的问题就是我们可以更好利用客户的自然资源,满足客户的需求。
 
  第五个是出 力预测及负荷预测。我想说的是微网可能它的市场发展脉络在未来的微网群或者是虚拟电场,那我们要对越来越多零散的、小容量的分布式能源进行管理,或者是对电网互动的时候肯定是需要我们对负荷的预测和出 力预测的技术,才能达到我们更好的收益。
 
  第六个就是我们对负荷的了解。前面提到微网和大网不一样,他需要为客户提供他所需要的服务,所以我们在考虑到微 网设计的时候也会想把客户的负荷进行一次分类,有可能会打乱他之前的组网结构,把负荷的性质根据我们的需求进行分类,比如会分成一个可调节或者是不可中断或者是可以适宜的负荷,把负荷分类之后就可以在微网的控制里面和风电、光伏的能源一样把它的这种节能力考虑到整体的控制能力里去。
 
  最后一项就是想介绍一下我们的项目。
 
  首先第一个项目也是金风做的最早的项目,项目地在北京的亦庄,当然这个项目呈现出来是分两期来建设的:第一期是2012年,第二期是去年。目前的现状就是从电的需求来说大概每年是在1100万到1200万左右,从供冷供热的需求峰值会在5MW、6MW左右,能源结构从电网来说其实电价并不高,另外冷热一般情况会燃气或者是热泵的方式来实现。这是目前的现状。当然负荷我也做的一些梳理,对一年的典型的负荷做了罗列。
 
  在这种情况下,我们想达到的设计原则既然我们做微网,我们是新能源企业,尽可能用的是绿色、清洁的能源来降低客户的供成本,所以在设计目标第一点就是绿色指标,第二项是节能的指标,第三项是联供的指标以及我们对于负荷侧用电的高峰期的指标和性能管理和负荷参与管理的指标。
 
  这是整体的鸟瞰图,我们有4.8MW的风电,光伏大概1.4MW,储能方式也是有多类储能包括一些水蓄冷的方式,另外对于供冷供热的方式也是用热泵与蓄冷结合的方式,这里面有很小的一点就是这个园区的设计体现了我们电能热的耦合的设计。
 
  运行的效果展示,第一个就是对风电储备的平滑,这个功能不见得在每个工业区用到,但是储能和风电的结合一个关键的功能就是提高风电或者光伏的新能源送出断面的平滑能力。另外一个就是想要对场区在高风段的用冷的电费有所节约的时候,我们是用蓄冷的方式进行削峰填补的,削峰的效果蓝颜色就是运行之后的效果。运行效果已经基本上达到预期的效果,从绿色度的角度来说是70%的绿色比例,对于客户端来说,客户的节能已经达到14.3%,另外一个指标就是对于高峰期的用电电费节省18%。
 
  第二个项目也是金风科技做的第二个微网项目。我也不断跟踪目前的运行效果,这是项目的基本情况。它的构成来讲也是2.2MW的容量,同时我们的客户是年电量消耗在1700万到1800万的客户。运行指标绿色度达到28%,客户的收益也是比较明显的。
 
  这是运行的界面,从新能源占比包括给客户创造价值有了直观的展示。我也跟踪的在新能源接入客户端的时候到底对客户的电能质量有没有影响,在绝大多数的情况下,从电压平衡来说国标是正负7%,运行的时候是捕捉到正5.72%,但是个别情况会有超标,但是我们知道为什么超标的话用这种储能或者风电的控制就可以抑制下来,这是我们这个项目的价值。
 
  这是对客户的电能质量的补偿效果,前面也提到风电在用户端的时候需要做微网配置时尽可能简单,原来在大网配A装置、B装置可能在配网里面变成A装置,但是B装置变成的B功能,就是想把这些功能尽可能集成在一个装置里面,同样在我们的一次设备来说比如SBG设备也可以去把这个功能做到风电里面,不是做到风电来说,对于我们项目来说本身就有无功的发出能力,只不过这个事情要省掉它需要一些过程,需要公开的认证才能获得认可。所以我觉得精细化、紧凑化的设计应该是微网以后的设计方向。
 
  从运行的效果来说,从给客户节约的成本来说收益是很明显的,因为在这个项目里面客户的用能成本大概是6.7左右,而我们的微网通电成本可以控制在4.5毛以下。
 
  第三个项目应该是今年11月份刚刚完成的项目,客户是陕西投资集团集团,是陕西省第二大国有集团,这个项目在陕西省仍然是属于科技项目。
 
  应用场景就是在客户的200MW的光电站,利用光电站的闲散土地建设风电同时建设光伏,达到的母报就是能够有效地降低客户的厂用电率,同时对于微网是有它自己的要求。
 
  看运行的曲线,右边那张图就是黑启动曲线,在这个项目里面的构成是什么?风电有2.0MW,光伏150,我们负荷得比较小,不到500千瓦的负荷。
 
  运行的时候做了如下几个关键的试验:第一个试验就是怎么在离网运行的时候带风电的支撑,本身风电2千瓦已经很大了,但是储能配了500千瓦的储能,我们实现的功能就是用500千瓦时的储带起2.0千瓦的风机和150千瓦的光伏 ,让它去实现离网的小时级的运行,这是比较成功的。左边这个图就是一个并网情况下切到离网,风机在运行的时候能不能稳定切过去,运行的状态是负荷时是60千瓦,风电是700千瓦,光伏是2千瓦,这样的情况在切换的过程中非常平稳。一般在切换的时候有一个直观的概念,会有储能变压器不到秒级的噪声会发生变化,但是在这个过程中几乎没有异常情况,说明电压是高度重合。另外一个就是在这样离网之后我们切到并网,风电是500千瓦,光伏30千瓦再切到并网,在切到并网的时候我们的电压也是非常稳定的,在整个带风电的并离网的切换过程中,完成的是一个比较理想的试验结果。
 
  下一个案例是高澜项目,这个项目是用比较经济的储能方式和比较先进的蓄能方式来实现的。
 
  另外是河南做的案例,是针对客户有增量配电网的需求,这个项目从运行结构来说新能源的比例和并离网的切换这两个指标都达到比较好的水平。
 
  另外今年3月19号刚刚完成了分散式风电的项目,它可能不是并离网的概念,但是我想提出来我们风电的同仁是比较关注的,目前这台风机运行情况良好,从客户对环境友好型的情况来说有做了很好的尝试,包括风电在用户端的时候噪声和光源的控制也都出现了,但是我们都得到了快速和有效的解决。
 
  最后一个案例是巴基斯坦,当然这个项目是两年前做的,目前在做一些非洲几内亚的项目。我觉得在微网如果从应用的场景来说目前刚性的需求在海外,所以我们现在也是在非常积极地用我们的产品来拓展我们的海外市场。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)
 
 

 
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