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分布式智能电网让山区用电绿色可靠

日期:2022-09-16    来源:中国电力新闻网  作者:文屹

国际电力网

2022
09/16
16:27
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关键词: 智能电网 清洁能源 新型电力系统

我国清洁能源开发方式已经从传统的集中式为主,向分布式与集中式并重发展转变。据国家能源局的统计数据,2021年新增光伏发电并网装机中,分布式光伏新增约2900万千瓦,约占全部新增光伏发电装机的55%,历史上首次突破50%。

贵州是助力国家达成碳达峰、碳中和目标的先驱力量,2019~2020年,光伏建设规模达882万千瓦,发电规模连续2年全国第一,约占全国新建规模的20%。同时,贵州还是能源“集中式”和“分布式”并重发展的重要缩影,盘州、威宁、镇宁和关岭域等13个整县(市、区)屋顶分布式光伏建设,结合乡村振兴战略、国家生态文明试验区建设同步快速推进,农光、林光互补等多种并网方式在提高资源利用效率的同时,壮大了农村集体经济,增加了农民就业机会。

预计到2022年底前,整县(市、区)屋顶分布式光伏建设完成总建设规模的40%以上,2023年底前,100%完成建设任务并通过国家验收,并且在“十四五”期间,持续扩大分布式屋顶光伏的并网容量和范围。

然而,山区电网的消纳能力和安全稳定运行面临显著挑战。一是农村负荷季节性和人口迁移性,导致了极高的负荷峰谷差和极低的设备利用率,部分光照资源丰富的农村台区,正、反向潮流下均存在重(过)载风险;二是大量生态农业、绿色加工以及特色养殖等乡村振兴产业,在精细化和智能化的驱动下对电力依赖度更高,大量的电能替代项目在乡村快速发展,美丽宜居乡村对供电品质要求更高,光伏消纳和产业升级对供电可靠性需求更加强烈;三是农村低负荷密度下的远距离供电,叠加山区特有的多林木、多雷及多灾通道环境,导致故障停电多、抢修复电难,低密度负荷区电网难以算清“投资—收益”间的平衡账。

今年4月,中央财经委员会第十一次会议指出,发展分布式智能电网,建设一批新型绿色低碳能源基地。对于正在如火如荼开展乡村振兴和绿色低碳转型的广大山区农村,分布式智能电网既为绿色能源可靠利用指明了发展方向,也为配电网的智能化、数字化转型提供了根本遵循。

南方电网贵州电网公司将在贵州省六盘水盘州羊场乡开展数字化多层次分布式智能电网示范,助力构建山区绿色可靠配用电体系。

盘州羊场乡聚居着布依族、白族、苗族等多个民族,是贵州省乡村振兴示范点之一,区域内包括扶贫光伏、小水电等近千个分布式电源。此外,盘州也是整县屋顶光伏开发的示范县,“十四五”期间整县屋顶光伏开发规模将达到50万千瓦,羊场乡范围内的屋顶光伏规模也将进一步增加。当前,已有局部台区光伏同期渗透率超过500%,光伏台区普遍存在不同程度的过电压、三相不平衡、配变重过载和谐波等问题。由于农村绿色生态产业发展和农民生活电气化水平的提高,对此类山区配电网供电品质和供电可靠性的提升极为迫切。

然而,山区配电网负荷密度较低,线路通道环境(树障、雷害、自然灾害)较为恶劣。如果沿用传统电力系统的思路,在保障光伏消纳的前提下,电网可靠性在现有基础上每提高1个层级,所需投资将会呈几何倍数增加,电网企业极难在投资、运维和收益之间找到平衡。因此,贵州电网公司认真贯彻中央关于发展分布式智能电网的思路,兼顾科学论证和工程实践,坚持科技创新服务生产实际,通过4项南方电网重点科技项目和1项贵州省科技支撑计划项目助力分布式智能电网在盘州羊场乡落地示范。该示范区同步被确定为南方电网“柔性配网示范区”和贵州电网“新型电力系统示范区”(以下简称“羊场示范区”)。

羊场示范区主要面向农村能源绿色低碳发展趋势和高品质可靠供电需求,以分布式和智能化电网为主要特征。中低压网架结构方面利用多种形式的交直流柔性配电技术,实现潮流可控、直流并网、通道扩容以及设备间利用率平衡;并网形式方面满足各类元件快速接入和即插即用,同时形成有源台区的便捷构网,通过主动支撑技术将屋顶光伏等分布式电源从“消纳负担”转化为“支撑资源”,缓解中低压配电网的投资和可靠性压力;运行控制上采用“集中式+分布式”的总体架构,集中式控制主要满足现有运行调度的要求,分布式控制主要填补分布式能源资源有序控制方面的空白,同时适应直流和源荷储充等新的控制要素接入配电网,最终形成“设备级—台区级—中低压系统级”逐级递进的自律控制层级。

系列数字化技术也将成为支撑羊场示范区的核心平台。一方面,面向分布式能源资源在形式和通信方式上的异构趋势,启动多能源、多场景和多尺度下的边云协同技术研究和终端设备研发,形成支撑大量分布式能源资源通信的分层分群结构和主动同步技术;另一方面,构建省级分布式光伏监控主站,基于大数据和人工智能技术,将电网资产和分布式能源资源形成深度关联,支撑对于源网荷储充等分布式资源的“可观、可测、可控、可调”,通过光伏板覆尘、故障检测、异常感知等辅助服务发挥电网平台优势、扩展服务边界,同时提供并网需求快速登记服务,形成并网、运行和维护的闭环关联,支撑整县并网业务进度的可视化和便捷化。未来,逐步通过数据牵引碳流,通过碳流驱动价值,建立一套以数字为尺的绿色低碳价值体系,形成“数字—能量—碳排放”的立体价值标签,引导清洁能源有序并网,形成能源低碳流,让低碳节能与收益、效率形成强相关。

预计2022年底,部分关键性技术将在羊场示范区落地。未来2~3年,以分布式智能电网为平台的绿色低碳生态链在示范区将初步实现闭环,并且形成系列装备和“分布式智能电网”的系统化解决方案。


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