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微電網+能源互聯:如何革新新能源電力?

時間:2018-7-26 17:38:26點擊:

  內能源互聯網概念是在李克強總理提出制定“互聯網+行動計劃”的基礎上逐漸形成的。“能源互聯網的提出,對于能源革命具有重要的工具性意義,可以推動我國能源結構優化調整、可以促進新型能源系統的發展。新型能源系統...
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  能源互聯網概念是在李克強總理提出制定“互聯網+行動計劃”的基礎上逐漸形成的。“能源互聯網的提出,對于能源革命具有重要的工具性意義,可以推動我國能源結構優化調整、可以促進新型能源系統的發展。新型能源系統將以電力系統為核心與紐帶,多類型能源網絡和運輸網絡高度整合,各個參與主體既是‘生產者’,又是‘消費者’,這將促進新能源更加迅速,更加便捷地加入到能源互聯網中。”華北電力大學人文學院副院長、北京能源發展研究基地主任王偉告訴記者。
  能源互聯網背景下微電網帶來的新機遇
  如果說,政策助力是讓新能源在能源互聯網大背景下發揮作用的“軟件”,那么微電網或許就是新能源所需要的“硬件”。今年9月,國家能源局新能源司副司長梁志鵬透露,國家能源局正通過三項工作推動新能源微電網發展:一是啟動新能源微電網的示范項目建設;二是完善新能源微電網規劃和標準體系;三是研究出臺支持新能源微電網的政策。
  但是,電力行業皆知,獨立微電網若沒有能源儲存系統,可再生能源占總發電來源比率最高只能達到四成。對于微電網而言,選擇正確的可再生能源組合策略相當重要,若是整合不佳,將會導致系統出現頻率與電壓變化,并需要柴油發電機不時開開停停,因而需要許多柴油發電備轉容量,結果反而變得依賴柴油。
  王偉介紹,目前微電網技術已經有了新的突破,ABB今年9月參與舉辦于巴塞羅那的全球微電網創新論壇時表示,只要加上自動化系統輔助,獨立微電網的可再生能源最高比率可達五成,不需要能源儲存系統的輔助。
  受訪專家和企業均認為,綠能寶也好,家庭光伏系統也好,還是光伏農業創客空間,這些想法在能源互聯網化的大背景下,能帶來新的商機,但都只停留在嘗試的階段,若要惠及大眾,達到理想的生態和經濟效益,還需要政策和技術的“保駕護航”。
  智能微電網的運行優化以最小的代價換取最大的收益
  優化微電網運行的必要性,第一大規模可再生能源發電的突出問題,并網和消納困難,棄風棄光嚴重,市場機制和管理體系僵化。這個是存在主要的問題。如果說我要發展微電網,就地消納,損耗小,配電靈活,多能源互補性強,可推廣需求側管理等互動用能理念,給用戶帶來更好的收益。
  如何提高運行的優化,建立微電網能量管理系統,包括對微電源,儲能系統,負荷,以及控制裝置進行適當的配置和優化。這個說明外部電網和智能微電網之間的一些關系,通過能量調度優化對負荷,可再生能源,儲能進行檢測和管理,實現智能微電網運行優化,我們可以對能量因為管理,從而達到運行的效果。主要為用戶減少運行成本,增加效益。戶用智能微電網系統的結構及特點,這個實驗室建設了10MW光伏28.8KW.H儲能的微電網系統。在未來5到10年居民用電80%將會自己自主,這種自己自主主要是來自光伏儲能微電網的運用。如果光伏和儲能瓶頸出現了,這個10年的期限很快就可以突破。
  在光伏儲能微電網結構,包括光伏陣列,并網逆變器,用電負載,蓄電池組,雙向逆變器等等,這個就是我們研究的背景。這個系統有什么特點?就是能量管理和協調控制是我們需要做的。還有交直流雙向能量流動,我們既可以并網,也可以獨立運行,實現數據通訊一些監控。我們看一下影響光伏儲能系統經濟運行因素有哪些。
  一個是光伏發電系統隨機性大,不受人工調度,第二分時電價政策使微電網根據電價變化調整用電策略,第三負荷的接入和切除具有隨機性,不能正確預測這個我們展示了光伏發電不穩定性,這個是分析變化的曲線,不但受光照影響,而且會受溫度的影響。現在有的企業做了專利,利用光熱,水冷,而且對電池板進行冷卻,冷卻完了以后,熱水同時進行熱發電,就是綜合利用,目的也是提高效率。一個是進行最大功率跟蹤,第二個優先使用光伏為負載供電,第三剩余電量用蓄電池儲存,可以進一步提高經濟效益。
  分時定價策略,為了鼓勵節約用電,把一天24小時分成幾個不同的段,不同段有不同的電價。在晚上或者是中午比較熱的時候,用電比較大的時候,電就比較夠。如果光伏發電用不了,可以賣到網上,提高收益。在低谷期,我們可以蓄電池充電,高峰期賣出去,利用差價給用戶提高收益。這一塊比較低,這一塊就比較高了。符合的用電量比較大。這條曲線就變得比較曲線了。通過調度可控單元,蓄電池來實現填補。蓄電池的壽命,使用期限一個是充放電次數,重放深度,充放電的功率,因為現在來講,這個蓄電池價格還是比較高的。如何控制和優化這些參數,這個是做的主要工作。為了實現微電網經濟優化,我們建了一些數學模型,包括蓄電池折舊成本,電網購電成本,淡忘售電車收益,設備運行維護成本。同用戶收益來講,沒有這些目標約束的話,收益是無窮大,但是任何目標有限制的及這個限制考慮四個問題,一個是功率平衡的問題等等,這個符合用電安全相關的。這個具體研究方案所做的一些工作,就不再用了。
我們采用了將光伏出力與用電負荷視做區間數,不需要其準確的概率分布,可實施性強。這個是我們建立了一些模型。
  這個就是我們針對兩種不同的情況,蓄電池更換價格,現在比較好一點,就是2.4萬,另外一種是一萬多一點,這個給了不同的曲線。這幅圖谷期電價時期利用電網為蓄電池充電,紅線是電價,在谷期電價時期利用電網為蓄電池充電,由于蓄電池折舊成本較高,蓄電池并未充滿,因為充滿會對壽命造成很大的影響。到這個就是利用一個模型所獲得的一些結果,這個利用不確定模型獲得的結果,考慮中午用電不確定性,我在這里做了一些示范調整。更多是用不確定性的變化。以每度電大概花費到底要多少錢所得的結果,所以它的優化是零,實際的調度和實際的情況沒有差別的。我們考慮施繼興,考慮不確定性的情況,他們一定的差別。但是它更加適合于現實的情況,因為現實不管是符合用電還好,還是光伏發電也好,都是變化的。我們給它一個范圍,你只要在范圍變化,這個情況都是適用的。
  探討能源互聯網中直流微電網的商業模式
  很多人問是不是直流微電網很好?但是任何一個國家電網都是交流的,所有的設備的交流,這樣一個直流微電網怎么推廣?第一個建立直流微電網孤網系統,第二個直流微電網與某項具體應用相結合。目前來說市面上已經出現了類似的產品,小米插板,一個插板有自帶5伏的USB接口,這個是交直流微電網的出現。在未來的時間,我們認為配電問肯定變成直流配電網,但是目前來說直流配電網發展肯定要經過一個過程,采用農村包圍城市在一些具體的運用做一些直流的改造,慢慢把直流系統進行發展。
  第一個是直流微電網系統,Emergealliaece為是一家位于美國加利福尼亞的企業,其較早就提出直流微電網的概念,2014年7月的報道表示,美國這家公司巡捕,將開始與當地組織合作,旨在把直流微電網的益處帶到亞國家。日本電信巨頭公司也2014年8月7日宣布,計劃將太陽能發電系統等可再生能源所發電力,,以直流方式直接接入智能電網,提供高壓直流供電系統一站式服務。現在也是基于光伏的隧道照明系統,直接把那樣一個隧道做成微電網系統,它又是一個孤網系統,為什么不直接做成直流微電網。
  第二個是直流數據中心,近年來,隨著數據量爆炸式增長,作為這些互聯網應用服務載體的數據中心如雨后春筍般的不斷增加,2014年數據中心耗電占全國用電量的1.58%,中國電信集團數據顯示,截至2012年6月底,中國電信全用直流電源系統數已達到450個,直流總容量超過240KA,功率為70000KW,對于直流數據中心,光伏系統發出的電能可以直接采用直流方式并直流穆線,大幅提高系統效率!所以它整套系統也是直流微電網,完全可以把光伏發的電以直流的方式入到電網里面。
  這個是船用直流同,ABB船載直流電網在2011年5月推出,是一項振興直流技術應用的電力業績忙按,可以為各類傳播提供高效配電和電力推進系統,它為采用低壓線路的船只設計。2這個是我們和業界一些朋友以后,認為是可行的方案,就是直流LED改造,在寫的樓,城市綜合體,購物中心等場合,用30%到50%的電能被照明系統消耗。直流LED改造可以提高系統發電效率94%提高到98%,提高系統用電效率,從90%可以提高到96%,負載穩定,利于微電網系統平穩工作,直流微電網可以進行孤彈運行,提高用電安全性,從而提高了自身充電安全可靠性。LED光源在同樣的亮度下,其耗電量只是白熾燈的十分之一,但壽命是白熾燈的50倍。這個還沒有把而LED自身所節省的能源機損在內。
 

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