智能配电网之分布式电源并网技术

5. 1 有源网络的基本概念

有源网络(Active Network) 指的是分布式电源高度渗透、功率双向流动的配电网络。所谓“高度渗透”是指接入的DER 对配电网的潮流、短路电流产生了实质性的影响,使得传统配电网的规划设计、保护控制、运行管理方法不再有效。有源网络的概念是针对并网技术对DER 接入容量做出严格限制的配电网而提出的。

有源网络不再单纯地为了不影响现有配电网而严格限制DER 的接入,而是让DER 尽可能地多发电(特别是对可再生能源) 、充分地发挥其对配电网的积极作用以及节省电力系统的整体投资。DER 的容量客观上是可以替代一部分配电容量的,从而减少对发、输、配电系统的投资。因此,考虑DER 对配电容量的替代作用,也是有源网络的一个重要的特征。

有源网络给配电网的保护控制、运行管理提出了新挑战,它包括电压控制、继电保护、短路电流限制、故障定位与隔离、DER 调度管理等方面的问题。

5. 2 微电网技术

微电网(Micro Grid) 简称微网,是指由DG、DES 装置和监控、保护装置汇集而成的并为相应区域供电的小型发配电系统,能够不依赖大电网而正常运行,实现区域内部供需平衡。一般来说,微网是一个用户侧的电网,它通过一个公共连接点(Point of Common Connection ,PCC) 与大电网连接。图3 是美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS) 提出的微电网基本结构。

图3 CERTS 提出的微电网结构

按照常规的做法,DER 必须配备孤岛保护,在大电网停电时自动与主网断开。而微网可以在与大电网脱离后独立运行,由DER 维持区域内所有或部分重要负荷的供电,能够发挥出DER 在提高供电可靠性方面的作用。

微网仅在PCC 点与大电网连接,避免了多个DER 与大电网直接连接。通过合理地设计,可使微网中DER 主要用于区域内部负荷的供电,做到不向外输送或输送很小的功率,使得大电网可以不考虑其功率输出的影响,继续采用“即接即忘”的并网方法。这样,就较好地解决了DER 大量接入与不改变配电网现有保护控制方式之间的矛盾。

就微网本身来说,它是一个“有源网络”,需要解决功率平衡、稳定控制、电压调整、继电保护等一系列问题。微网技术还在研究发展之中,是智能配电网的重要研究内容。

5. 3 虚拟发电厂技术

虚拟发电厂(Virt ual Power Plant ,VPP) 技术是将配电网中分散安装的DER 通过技术支撑平台实现统一调度并将其等效为一个发电区,实现分布式电源大量并网,达到DER 的优化利用、降低电网峰值负荷、提高供电可靠性的目的。

VPP 的调度对象主要是可随时启动并且功率可调节的DER ,如热电联产微型燃气轮机、应急供电柴油发电机组以及各种DES 等。对于风能、太阳能发电等可再生能源发电来说,其输出具有不确定性,且一般需要在具备条件时让其足额发电,因此不能对其进行有效地调度。

实施VPP 要有配网自动化系统(DAS) 作为技术支撑平台。VPP 是DAS 的一个高级应用功能。DAS 需要采集、处理分布式电源的实时运行数据,并能够对其进行调节、控制。

除技术问题外,实施VPP 还涉及电价、政策法规等一系列问题,目前处于研究探讨阶段,还缺少成熟的经验。

致谢

本讲座写作过程中承蒙山东大学马士聪博士的帮助,表示感谢!

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