隨著新能源發電越來越多,應用越來越廣泛,分布式能源發電也逐漸并入大電網,提高能源利用率。但分布式并網可能對大電網帶來的影響同樣不能忽視,對于這一點,中廣核太陽能有限公司的謝彬博士認為微電網和儲能技術是解決這一問題的方法之一,并給出了自己的分析。
大型微電網電站運營的主要難點。第一個難點是大規模微電網系統需要同步機特性的多機并接運行,由于現在并不具備同步機特性,所以其實限制了組網規模和組網方式,也影響了組網的應用和拓展性,另一個難點是對于光儲能峰巔控制。
因為光伏發電的特性是隨機波動,需要進行大功率跟蹤,因此蓄電池充放電需要遵循該特性,光伏電量的變化影響了充放電的控制。現有技術還不能兼顧充放電控制及逆變器的運行。而對于逆變型電源來說,只能應用單一類型電壓源,并網時候多以電源方式介入,不能實現多種電壓源并結組網。另一個難點是頻率問題。由于光伏發電和負荷用電是隨即波動的,對于電站來說,要保障供電的平穩,同時還需要功率調配和保障安全度,也需要通過電量調控來保障系統的可靠性。實際上對于多源系統來說,它的難點在于能量平衡的問題。因為多源的系統需要能量管理系統來進行協調。而多源的連接、多態的共存、多源的并接等,這些都需要根據設備狀態、用電需求等情況進行統籌管控。
謝彬認為大型光伏離網電站的關鍵技術包括設計的優化,合理的配置,以及善于使用設備運行模式等。我們采用的方案是黃河儲能,通過科學的搭配,對于儲能的充放電特性進行充分的應用,在這里儲能相當于負荷調配的結點。然后通過平抑波動、平衡功率等方式,對能量進行智能的管控。對于高滲透率電源構建的微電網,頻繁的大幅度劇烈波動,需要設備能夠快速反應,能夠平衡這些光伏發電的劇烈波動。而儲能在高滲透率構建的微電網中,提高了系統的穩定性、可靠性以及效能。
儲能系統的主要層級有:電池管理層級,簡稱EMS,用于對所有能量和負荷預測進行調度;另一個是PCS的管理層級,主要是對電池的控制和對能量系統的調度,能夠隨時平抑各種負荷和發電的波動。中廣核做了很多示范項目,包括青海玉樹曲麻萊縣的7.2兆瓦項目,以及另一個3兆瓦的項目。
例如青海玉樹曲麻萊7.203兆瓦項目,曲麻萊縣的總變壓器容量約為5.6兆伏,之前是通過自取水電網進行供電,根據電力調配大約每三天可以給曲麻萊縣供一次電,供電量約為600千瓦。中廣核為了解決曲麻萊縣長期不能穩定用電的問題,申請了離網電站項目。
7.203兆瓦供電項目的配置是:5兆瓦時的鋰電,20兆瓦時的儲能系統,7兆瓦光伏發電系統。采用集裝箱式的用電器,電站的技術特點之一是采用了微電網架構,實現了大規模的光儲電站;同時采用了多維動態的EMS系統來實現智能管控,保證了系統的高可靠性。目前該電站已經運行了半年左右,能夠持續為縣城供電。通過該項目的實際運行情況我們發現,無柴油機的大型離網電站在技術上是可行的,而且比較可靠。
同時我們也發現一些問題。首先是鋰離子電池和鉛酸電池的混合結構對整個系統可靠性有明顯的提高,且儲能溫度分布對電池性能影響也很大。所以在大規模系統運行過程中,鋰電池和鉛酸電池的加熱負荷很高,這主要是由于地處高海拔地區,溫度特性較差,電池電量必須分出一部分對整個系統進行加熱。
鋰電池儲能系統在整個電站中擔當了電壓源的角色,它對電力系統穩定性有著巨大的影響。而用于檢測電子電源和溫度的鉛酸電池儲能系統不如BMS系統可靠。因此該系統的BMS層級仍需進一步提高和完善,才能使電池的效能發揮到最大。
在這種大規模離網電站中,又增加了遠程監控、診斷和升級功能,這對于偏遠地區商業化運營十分重要。但該電站的遠程監控能力、故障分級和大數據處理能力,以及自學習能力,和EMS都有待提高。同時大型離網電站對設計、施工和設備要求也很高,要在項目前期的開發階段做好充分的準備。
(審核編輯: 小王子)
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