侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体
发文

欧洲配网智能化中的规划技术

2015-08-11 00:02
棒棒书香
关注

  引言

  目前欧洲大多数称之为“智能电网”的项目实际上与电网问题本身关系不大,而本文介绍配电网智能化发展过程中的规划技术,与其他技术不同,规划技术是系统性的技术,而且是与网络结构及一次设备关系密切的技术,强调的是规划方案本身的灵活性和适应性,从而可以应对长期负荷预测和各种新技术发展的不确定性。新的监管政策和电力市场的发展会改变电力系统传统逻辑,即从发电顺应需求到整合需求以优化发电的改变,从而达到节省和利用资源的目的。

  为了确定配电网所需的技术经济能力,传统规划一般是基于长期负荷预测,由此确定不同运行条件下和情况下的峰值功率(峰荷),由于负荷结果有很大的不确定性,而负荷的预测结果对投资会造成很大的影响,如果现在未能科学合理地规划建设电网,则电网企业到2050年还不得不继续使用现在没有合理规划建设的电网。智能化发展过程中的电网规划技术就是要求电网规划本身也应该产生一个能够适应发展变化的计划,且在获得更为准确的负荷数据时和在必要时可以修改该计划。

  配电网规划的任务就是规划一个可靠且经济的配电网,而配电网运行的任务是在满足技术和经济监管条例下对电网进行有效的监测和控制,因此配电网规划与配电网运行之间存在相互协调的问题,这也是主动配电网规划需要解决的问题。

  1 能源政策对电网规划的影响

  一个公认的观点和目标是,配电网给用电和分布式电源提供了灵活的市场。该市场必须在技术上是可靠的、在经济上是可持续发展的,而且不能阻碍各种社会目标的实现,例如需求侧响应、小型分布式发电并网,各种电力交易的功能以及各种节能措施等。

  配电网运行商(DSO)的运行任务是,在满足技术和经济监管条例下对网络进行密集的监测和控制。当前各种能源政策方面的目标对配电网的发展提出了各种新的挑战:例如各种智能电网技术和措施可迅速地降低电网上传输的电量,然而并不显著影响峰值功率,而后者在电网规划和容量设计中起决定性的作用。配电网的发展必须尽可能地经济高效,同时还必须确保电网能够顺利地适应电力市场的变化。特别值得注意的是,电网元件的技术经济寿命较长给电网的规划和发展带来了极大的挑战,因为目前所设计的电网至少在一定程度上在未来的40~50年仍将可使用。

  至于DSO在电力市场中应该承担何种角色以及用户网关的负荷控制问题,对网络所承担的载荷水平有着显著的影响。DSO似乎已不可能执行相关需求响应和负荷控制方面的控制行为。如果DSO要控制电力终端用户的负荷,这将会对电力零售商的平衡造成进一步的影响,进而导致零售商在竞争激烈的市场操作中的成本,从而间接增加电力用户的成本。因此,作为其他各方行为的一个结果,DSO必须适应负荷动态变化的运行环境。这给电网发展带来了相当大的挑战。管理动态变化发展的一个解决方案是,形成以容量为基础的电价。这类电价作为控制参数,将对负载控制的实施产生影响,而不论该控制是由零售商还是由终端用户执行。

  除了技术和经济方面的问题,配电网发展(电网规划)还必须考虑经济法规和其他法规以及指令所设定的各种目标和限制条件。不同国家之间的经济调控方法显然是不同的。在一些国家,监管鼓励电网的投资,而在另外一些国家,则严格地控制和限制电网的投资。供电可靠性指标,如SAIFI、SAIDI、MAIFI和停电成本,也因国家的不同而有所不同。能源效率法规控制DSO的能源效率,在实践中即控制电网损耗。许多新的智能电网概念(如分布式发电、储能、需求响应、智能用户网关等)所造成的影响仍不是很清楚。

  社会越来越依赖于使用不中断的电力,由此导致逐渐无法接受持续时间较长的停电。例如,瑞典通过法律,要求单一的停电持续最多不得超过24h;芬兰正在起草一个新的立法,限制最大停电持续时间,在城市地区为6h和24h,或在农村地区为36h。相对传统的网络技术而言,在追求上述目标时,与智能电网概念相关的技术和功能正发挥着关键性的作用。

  2 智能电网技术对长期负荷预测的影响

  2.1 用户网关技术

  用户连接网络和市场的一种方式,称之为用户网关技术。用户网关技术的发展十分迅速,它不仅是电网和终端用户之间的一种接口技术,而且成为电力市场中电力用户与各方之间在线通信的一种连接方式。在用户网关技术发展的初始阶段,一般是基于先进表计(AMR)技术,用户网关已在许多国家(如意大利、芬兰)几乎所有的电力用户处安装使用。除了电量和功率的计量数据外,其他各种数据均可通过用户网关发送,如停电信息、电压质量以及低压电网的扰动信息(如中性线断线)。此外,用户网关也可以实现对负荷的控制功能。负荷控制使得可将用电负荷转移到低费用时段、电力零售商可进行功率平衡管理,以及在电力系统正常和扰动条件下可通过转移负荷进行功率平衡管理(此方案可作备用)。

  用户网关的一项新功能就是有助于快速增加用户侧的电源。目前太阳能电池板的数量不断增长,并在未来有迅速增加的趋势。太阳能电池板的功率范围从几千瓦(独立住宅)到几百千瓦(工业建筑的屋顶光伏),甚至可达兆瓦(农场光伏)。太阳能电池板的峰值工作时间取决于地理和区域位置,约为每年800~1200h。在北欧,太阳能电池板的发电量也显著增加,如在芬兰,每年的太阳辐射量几乎与德国北部相当。小型风电的发展一直较为缓慢,而且由于小型风电的发电量低(峰值工作时间仅为百分之几),以及技术方面的一些挑战(如部件需要维修、单独安装风电塔筒等),其发展前景相对一般。

  单个电力用户的用户网关以及所连接的配电网见图1,其中用户的部分负荷是可控的。例如在斯堪的纳维亚国家,自20世纪70年代以来,在限制峰荷的目标下,DSO可对电加热负荷进行控制;在欧洲南部国家,在限制峰荷方面,主要指的是限制空调功率。

  图1智能电网概念下用户连接网络(用户网关)的一种方式

  目前,连接在用户网关上的新型负荷是电动汽车。电动汽车消耗的电量不大,但其充电功率很大。此外,电动汽车是移动的负荷,电动汽车在某些地区充电时,其充电功率的大小有可能影响所接入电网的容量,例如住所、工作场所、景点或度假村等地方。如果对电动汽车的充电不加任何控制,可能会对电网造成显著的影响,而通过用户网关的智能控制,基本上就可以减少这些影响。图2所示为不同充电方案对乡村地区电网的目标峰荷所产生的影响。在最坏的情况下,电动汽车充电可能使电网峰荷增加3倍,而在理论优化案例中,可在满足电动汽车电量需求的同时而不增加电网的峰荷。

  图2不同充电方案对中亚馈线峰荷的影响示意图

  随着储能技术特别是储能电池技术的发展,该项技术更具有经济性,目前正在从理论逐步转变到实践应用。在最初的发展阶段,电动汽车的储能电池是单向的,即不可能将其电池的电量从电池释放到电网中去,虽然该项技术理论上可以实现,但成本较高,因为反复充放电会降低其电池的使用寿命。同时从电网负荷控制的角度来看,所投入的成本过高。

1  2  3  4  5  下一页>  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号