分布式光伏與充電站在主動(dòng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究科林電氣

1、分布式光伏與充電樁在主動(dòng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究1目 錄一、 主動(dòng)配電網(wǎng)的特征與目標(biāo)二、 分布式光伏大規(guī)模接入監(jiān)管三、 電動(dòng)汽車充電樁監(jiān)控與運(yùn)營(yíng)2主動(dòng)配電網(wǎng)的特征與目標(biāo)第一部分3配電自動(dòng)化面臨的問題問題 1、供電可靠性需不斷提高問題 2、不斷提高電能利用效率問題 3、不斷提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率4配電自動(dòng)化面臨的問題問題 4、大規(guī)模分布式電源接入問題 5、大量電動(dòng)汽車充電站/樁接入5國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議 CIGRE C6.11 對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)定義： 通過使用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來管理潮流，以便對(duì)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和柔性負(fù)荷進(jìn)行主動(dòng)控制和主動(dòng)管理的配電系統(tǒng)。 主動(dòng)配電網(wǎng)（AND）6簡(jiǎn)單通俗來講：主動(dòng)配電網(wǎng)是一個(gè)內(nèi)部具有

2、分布式電源，具有主動(dòng)控制和運(yùn)行能力的配電網(wǎng)。分布式電源：分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充換電設(shè)施和需求側(cè)響應(yīng)資源（即可控負(fù)荷）?！袄?、熱、電”三聯(lián)供機(jī)組和微網(wǎng)是其中重要的可控資源。 7與傳統(tǒng)被動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)別01具備一定比例的分布式可控資源。02具有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇伸`活調(diào)節(jié)的、堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)絡(luò)。03具有完善的調(diào)節(jié)、控制手段，并建設(shè)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的管控中心8主動(dòng)配電網(wǎng)的6個(gè)主動(dòng)主動(dòng)規(guī)劃強(qiáng)調(diào)主動(dòng)對(duì)區(qū)域內(nèi)的分布式可再生能源發(fā)電能力進(jìn)行主動(dòng)評(píng)估，掌握區(qū)域內(nèi)分布式可再生能源發(fā)電資源，主動(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)接入點(diǎn)，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行必要的、前瞻性的改造。主動(dòng)控制傳統(tǒng)被動(dòng)控制是出現(xiàn)問題，解決問題，區(qū)分預(yù)見性，沒有全局優(yōu)化概念；主動(dòng)

3、控制預(yù)先分析目標(biāo)偏離的可能性，通過提前感知、系統(tǒng)控制，達(dá)到統(tǒng)籌優(yōu)化的目的。主動(dòng)管理對(duì)區(qū)域內(nèi)所有發(fā)電資源有功功率和無功電壓進(jìn)行主動(dòng)管理。利用配電網(wǎng)中“恒阻抗”、“恒電流”負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)柔性負(fù)荷控制。9主動(dòng)服務(wù)為客戶提供定制電力服務(wù)，根據(jù)客戶需要提供滿足其需求的、可以選擇的高品質(zhì)電能服務(wù)；為客戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)，改善能效提供技術(shù)支撐平臺(tái)。主動(dòng)響應(yīng)家用電器等可調(diào)負(fù)荷對(duì)移峰填谷，改善電網(wǎng)負(fù)荷特性，提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率意義重大。迫切需要廣大電力用戶的主動(dòng)響應(yīng)。主動(dòng)參與鼓勵(lì)、激勵(lì)分布式可再生能源發(fā)電廠商通過安裝先進(jìn)的電力電子控制設(shè)備和儲(chǔ)能裝置，主動(dòng)改善機(jī)組的控制能力，使分布式電源與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)友好互動(dòng)，提高電

4、網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電的容納能力。10主動(dòng)配電網(wǎng)的主要特征監(jiān)控范圍更廣問題 5、配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控范圍主動(dòng)配電網(wǎng)監(jiān)控范圍11主動(dòng)配電網(wǎng)的主要特征分析決策更智能問題出現(xiàn)事后分析控制措施信息不全 協(xié)調(diào)不足當(dāng)前配電網(wǎng)主動(dòng)配電網(wǎng)感知風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)分析優(yōu)化控制完整的信息狀態(tài)預(yù)測(cè)與感知電網(wǎng)與客戶協(xié)調(diào)系統(tǒng)性優(yōu)化決策可靠性與阻塞定位網(wǎng)絡(luò)的靈活控制負(fù)荷快速切換靈活安排檢修客戶參與頭疼醫(yī)頭 腳疼醫(yī)腳12主動(dòng)配電網(wǎng)的主要特征服務(wù)更優(yōu)質(zhì)問題 5、服務(wù)能力分布式能源接入用戶互動(dòng)多能源利用短期定制電力主動(dòng)規(guī)劃分布式電源接入點(diǎn)提供用戶接入能力的分析提供短期電力定制短期提升供電品質(zhì)冷熱電聯(lián)供能效管理需求側(cè)響應(yīng)全面的互動(dòng)互惠13 通過整合配

5、電網(wǎng)的可控資源，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)規(guī)劃、主動(dòng)感知、主動(dòng)控制、管理和服務(wù)，延緩配電網(wǎng)投資，提升整個(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)境效益。 主動(dòng)配電網(wǎng)的目標(biāo)14分布式光伏大規(guī)模接入監(jiān)控第二部分15 隨著煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源日益枯竭，能源危機(jī)將席卷全球，并且環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重，霧霾天氣、持續(xù)高溫等惡劣環(huán)境問題也不斷影響著人們健康，所以新能源的開發(fā)迫在眉睫。 國(guó)家鼓勵(lì)各類電力用戶按照“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)節(jié)”的方式建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。16國(guó)家電網(wǎng)關(guān)于分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)相關(guān)意見和規(guī)定的通知國(guó)家電網(wǎng)關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見發(fā)改委關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿

6、作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知能源局關(guān)于下達(dá)2014年光伏發(fā)電年度新增建設(shè)規(guī)模的通知財(cái)政部關(guān)于分布式光伏發(fā)電實(shí)行按照電量補(bǔ)貼政策等有關(guān)問題 的通知 財(cái)政部關(guān)于對(duì)分布式光伏發(fā)電自發(fā)自用電量免征政府性基金有 關(guān)問題的通知 國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼0.42元/度，地方財(cái)政也有補(bǔ)貼。 用電企業(yè)、居民、合同能源管理企業(yè)都有積極性。 部分關(guān)于分布式光伏發(fā)電政策172014年新增裝機(jī)容量1400萬千瓦2015年新增裝機(jī)容量1500萬千瓦2016年達(dá)到總裝機(jī)容量5000萬千瓦2020規(guī)劃達(dá)到10000萬千瓦(100GW) 國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)181. 分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目多是用電企業(yè)、居民自發(fā)自用 或合同能源管理企業(yè)實(shí)施，監(jiān)控運(yùn)

7、維成本高、難度大，制約分布式光伏發(fā)展。企業(yè)屋頂項(xiàng)目：對(duì)用電企業(yè)來說系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、缺專業(yè)人員。對(duì)合同能源管理企業(yè)來說，單點(diǎn)收益低，不值得安排運(yùn)維人員。運(yùn)維不到位，造成發(fā)電效率低。 如發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行異常；主網(wǎng)停電時(shí)不能轉(zhuǎn)離網(wǎng)模式。分布式光伏大規(guī)模上網(wǎng)面臨的問題1920 居民屋頂項(xiàng)目： 用戶缺乏專業(yè)知識(shí)，且農(nóng)村屋頂多為老年用戶。 運(yùn)維不到位，易產(chǎn)生安全事故。 如誤操作引發(fā)非計(jì)劃孤島運(yùn)行。分布式光伏大規(guī)模上網(wǎng)面臨的問題2122232. 大規(guī)模余電上網(wǎng)缺乏有效調(diào)配措施，對(duì)電網(wǎng)具有一定的沖擊性，需要統(tǒng)一調(diào)配監(jiān)管。 河北省有5萬自然村，假如平均每村有20戶安裝分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，每戶裝機(jī)容量為6kW，總裝

8、機(jī)容量600萬kW。分布式光伏大規(guī)模上網(wǎng)面臨的問題24 如大規(guī)模分布式光伏沒有功率預(yù)測(cè)，不可調(diào)控，所有逆變器跟蹤最大光功率按功率因數(shù)為1滿發(fā)，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生接入安全問題。 如10kV線路重合后或上級(jí)變電站備自投動(dòng)作后，所有逆變器從防孤島狀態(tài)退出，基本同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)并網(wǎng)。25 線路負(fù)載過低時(shí)，太陽輻射波動(dòng)引起過電壓?jiǎn)栴}。 逆變器諧波及間諧波電流引起配電變壓器及線纜的損耗、發(fā)熱及噪聲問題。26互聯(lián)網(wǎng)+分布式光伏發(fā)電監(jiān)控運(yùn)維系統(tǒng)27 1）光伏逆變器、匯流及并網(wǎng)設(shè)備。 2）光伏發(fā)電信息采集終端、并網(wǎng)點(diǎn)保護(hù)測(cè)控裝置及 接入站多功能DTU。 3）分布式光伏發(fā)電監(jiān)控運(yùn)維云中心。系統(tǒng)組成28逆變器產(chǎn)品系列

9、問題 1、29逆變器產(chǎn)品系列問題 1、有功/無功連續(xù)可調(diào)。并網(wǎng)/離網(wǎng)模式可切換。RS485/以太網(wǎng)/WiFi多種通訊接口。電壓/頻率/防孤島保護(hù)。 單相/三相逆變器十余款30接入站多功能DTU問題 1、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流、電量監(jiān)測(cè) 送出線及升壓變保護(hù)測(cè)控并網(wǎng)點(diǎn)頻率電壓異常緊急控制并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量分析監(jiān)測(cè)電能量信息采集處理31接入站多功能DTU問題 1、匯流箱及逆變器狀態(tài)監(jiān)測(cè)。電源備自投。環(huán)境與地理信息采集。并網(wǎng)/離網(wǎng)轉(zhuǎn)換、反孤島邏輯閉鎖、AGC/AVC等微電網(wǎng)控制。通訊及信息安全防護(hù)。32問題 1、33并網(wǎng)點(diǎn)保護(hù)測(cè)控裝置問題 1、用于并網(wǎng)點(diǎn)遠(yuǎn)離接入站的情況頻率電壓異常緊急控制并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)并

10、網(wǎng)點(diǎn)電壓電流電量采集升壓變、逆變器及匯流箱測(cè)控自組光纖環(huán)網(wǎng)34問題 1、保測(cè)裝置保測(cè)裝置多功能DTU多功能DTU35分布式光伏發(fā)電信息采集/控制終端問題 1、采集并網(wǎng)點(diǎn)/分界點(diǎn)運(yùn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)中心下發(fā)的調(diào)控命令并網(wǎng)/離網(wǎng)轉(zhuǎn)換、反孤島邏輯閉鎖通過WIFI或3G接入監(jiān)控運(yùn)維中心，自描述，即插即用，信息加密。采集逆變器、電能表、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等運(yùn)行數(shù)據(jù)信息。363738監(jiān)控運(yùn)維中心問題 1、39問題 1、40關(guān)鍵技術(shù)問題 1、基于負(fù)載均衡的采集服務(wù)器群，保證海量光伏發(fā)電采集器的可靠接入。基于分布式數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。基于身份認(rèn)證+密鑰模式實(shí)現(xiàn)信息接入，保證數(shù)據(jù)的安全性。大數(shù)據(jù)挖掘與智能分析。智

11、能發(fā)電功率預(yù)測(cè)。41智能運(yùn)維服務(wù) 做光伏發(fā)電的好管家2、雪、霧霾、沙塵暴天氣后，貼心提醒用戶及時(shí)清掃太陽能板，以免影響發(fā)電效率。1、基于實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)及告警信息，結(jié)合天氣因素，全方位對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)電站故障隱患，及時(shí)推送通知消息。NO.2NO.142智能運(yùn)維服務(wù) 做光伏發(fā)電的好管家4、與周邊電站發(fā)電效率進(jìn)行對(duì)比分析，判斷電站是否存在發(fā)電效率低下問題，及時(shí)幫助用戶提高發(fā)電量，避免損失。3、提交維修申請(qǐng)后，迅速下發(fā)維修單，電站周邊一大波專業(yè)工程師搶單為您服務(wù)。 NO.4NO.343智能運(yùn)維服務(wù) 做光伏發(fā)電的好管家自動(dòng)巡檢默默的為您電站做全面體檢，如健康不佳，自動(dòng)向您推送體檢報(bào)告。一鍵體檢電站運(yùn)行狀況如

12、何，點(diǎn)一下就知道了。44大數(shù)據(jù)分析 光伏發(fā)電的決策專家 永久存儲(chǔ)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)，保留第一手原始數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘分析，為光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策支持。 大數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)電站運(yùn)行故障隱患，預(yù)測(cè)未來發(fā)電量指標(biāo)，為電力公司并網(wǎng)計(jì)劃提供數(shù)據(jù)依據(jù)。 大數(shù)據(jù)分析區(qū)域裝機(jī)潛力和市場(chǎng)前景，為市場(chǎng)突破提供依據(jù)。45調(diào)控功能問題 1、區(qū)域性分布式光功率預(yù)測(cè)。按地理區(qū)域的分層式AGC/AVC。遠(yuǎn)程后備防孤島保護(hù)。集群可控有序軟啟動(dòng)。4647484950515253545556電動(dòng)汽車充電樁監(jiān)控與運(yùn)營(yíng)第五部分57 燃油汽車對(duì)環(huán)境造成的污染是巨大的，尤其是當(dāng)前霧霾肆虐，汽車排放首當(dāng)其沖成為罪魁禍?zhǔn)住?針對(duì)汽車排放的

13、污染，國(guó)家已經(jīng)制定了新能源汽車發(fā)展的相關(guān)政策，加大電動(dòng)汽車補(bǔ)貼力度。58相關(guān)政策問題 1、國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見(國(guó)辦發(fā)201435號(hào))國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(國(guó)辦發(fā)201573號(hào))住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于加強(qiáng)城市電動(dòng)汽車充電設(shè)置規(guī)劃建設(shè)工作的通知(建規(guī)2015199號(hào))財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等五部委聯(lián)合發(fā)布關(guān)于“十三五”新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施獎(jiǎng)勵(lì)政策及加強(qiáng)新能源汽車推廣應(yīng)用的通知(財(cái)建20167號(hào))59全國(guó)各地充電基礎(chǔ)建設(shè)現(xiàn)狀問題 1、北京：到2015年12月底，北京新能源汽車的充電樁約2.1萬個(gè)，“領(lǐng)跑”全

14、國(guó)充電設(shè)施建設(shè)水平。上海：至2015年11月底，上海目前已有25家國(guó)有和民營(yíng)企業(yè)累計(jì)建成各類充電樁16055個(gè)(其中公用和專用充電設(shè)施5168個(gè))，同時(shí)建成售后服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)131個(gè)。深圳：至2015年12月底，深圳現(xiàn)有快速充電站81座，其中公交充電站74座、社會(huì)充電站7座，慢速充電樁近3000個(gè)。60全國(guó)各地充電基礎(chǔ)建設(shè)現(xiàn)狀問題 1、成都：粗略統(tǒng)計(jì)，截止2015年底，建立充電站不少于20座，換電站不少于20座，充電樁不少于3000個(gè)。武漢：至2015年11月初，全省試點(diǎn)建設(shè)大中型電動(dòng)汽車充電站16座，交流充電樁300個(gè)。南京：20142015年，全市共建設(shè)新能源充電樁3800余個(gè)。石家莊：截止20

15、15年底，建立大型標(biāo)準(zhǔn)模塊化充(換)電站83座，充電樁5455個(gè)。61高速發(fā)展的充電設(shè)施建設(shè)對(duì)配電網(wǎng)影響問題 1、大量電動(dòng)汽車的無序充電，造成線路峰谷差近一步拉大、三相不平衡等問題，增加配網(wǎng)備用容量、降低配電設(shè)備的利用率、加大網(wǎng)損。電動(dòng)汽車蓄電池屬于非線性負(fù)荷，當(dāng)充電樁出現(xiàn)異常會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染，并且接入的充電樁越多發(fā)生諧波污染的幾率也越大。從而引起線路或變壓器附加損耗增加和發(fā)熱，造成電網(wǎng)中局部的電感、電容發(fā)生諧振，使諧波進(jìn)一步放大。62高速發(fā)展的充電設(shè)施建設(shè)對(duì)配電網(wǎng)影響問題 1、電動(dòng)汽車負(fù)荷接入點(diǎn)距離電源節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，該節(jié)點(diǎn)電壓越容易受到充電負(fù)荷的影響。隨著小區(qū)充電設(shè)施的快速建設(shè)，私家電動(dòng)汽車

16、的使用率越來越高。小區(qū)供電處于整個(gè)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)支路的末端，大量電動(dòng)汽車充電無序接入(尤其是夜間8點(diǎn)-11點(diǎn))，會(huì)對(duì)整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生很大的電壓波動(dòng)。63智能充電樁及其運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)問題 1、3G/4G/WIFI/以太網(wǎng)3G/4G/WIFI/以太網(wǎng)3G/4G/WIFI/以太網(wǎng)壁掛 交流 直流交流 直流交流 直流64智能交流充電樁問題 1、具有預(yù)約充電模式，選擇低谷時(shí)間充電，減小電網(wǎng)峰谷差。多重安全保障：過壓、過流、欠壓、雷擊、漏電等保障電網(wǎng)安全。65智能交流充電樁問題 1、靈活的通訊方式：CAN/RS485/WIFI/3G/4G、以太網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷。輸出功率可調(diào)：支持16A/32A/63A電

17、流輸出，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。66問題 1、智能交流充電樁系統(tǒng)框圖67智能直流充電樁問題 1、 設(shè)有完善的保護(hù)功能：交流過/欠壓保護(hù)、輸出過/欠保護(hù)、輸出限流/過流保護(hù)、過溫保護(hù)、絕緣監(jiān)測(cè)等，保證充電樁正常充電，保障電網(wǎng)安全。68智能直流充電樁問題 1、具有與主站后臺(tái)的遠(yuǎn)程通訊能力，實(shí)現(xiàn)輸出功率的智能調(diào)節(jié)，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)整輸出功率。69問題 1、智能直流充電樁系統(tǒng)框圖70問題 1、智能直流充電樁主控原理框圖71監(jiān)控管理云平臺(tái)問題 1、云計(jì)算架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心、采集服務(wù)器、WEB服務(wù)器集群模式，實(shí)現(xiàn)充電樁監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、用戶服務(wù)數(shù)據(jù)的海量接入、分析、存儲(chǔ)、管理。72電網(wǎng)友好型功能問題 1、1）采用合理的電價(jià)引導(dǎo)充電模式，錯(cuò)開白天用電高峰，利用夜間低谷的低電價(jià)為電動(dòng)汽車充電，對(duì)電力系統(tǒng)起到削峰填谷的