国电投河南工程运维有限公司 廖 远
目前,智慧能源市场具有空间大(万亿级规模)、需求紧迫(缺少专业化公司)、蓝海市场(渗透率低)等特点。随之而来的能源领域的新技术应运而生[1]。其中,综合智慧微网技术是我国发展清洁能源、保证电网安全可靠的有效途径之一。本文研究讨论了一种综合智慧微网技术在某项目具体场景中的应用。
依托集团公司天枢体系的“云网边端”,云为天枢云,网为安全可靠的网络通道,边为天枢一号,端为能源终端。以天枢体系构建能源网,融合社群网、联通政务网,实现三网融合战略落地。
第一,构建智慧物联体系,支撑新型产业数字化建设:形成“云—网—边—端”的能源工业互联网架构,促进产业融合,为各单位上云用数赋能。
第二,以客户为中心,形成智慧能源服务新生态:以客户为中心,提供端到端的智能化服务,实现能源需求客户、能源供给客户、三网融合客户之间供需融合,构建新的商业模式和服务生态。
第三,数据驱动,开拓新场景,实现新价值:深挖政务网、社群网用能场景,与能源网产生化学反应,创造三网融合新价值。
三网融合总体架构如图1所示。
图1 三网融合总体架构图
本项目规划建设123.4134MW 分布式光伏,包含农户、一般工商业、综合智慧能源等多种供能形式,首次将综合智慧微网应用到三网融合(能源网、社群网、政务网)项目中。系统架构如图2所示。
图2 综合智慧微网系统架构图
模式1:阳光充足时,光伏发电系统满负载发电,发电优先保证“能源e 站”负载,同时可供储能充电、其余交直流负载和余电上网。
模式2:光伏发电能力不足,储能介入配合光伏优先保证“能源e 站”负载用电,其余负载由市电保证供电。
模式3:夜间光伏无发电,由储能和电网共同保证“能源e 站”负载用电,其余负载由市电保证供电。
模式4:夜间光伏无发电,储能电量放净,由市电保证“能源e 站”负载和其余负载用电。
模式1:当阳光充足,负载较小时,系统调度侧限制光伏发电,光伏发电系统按调度指令并网发电,多余发电能力向储能充电。
模式2:当阳光充足,负载较大时,系统调度侧不限制光伏发电,光伏发电系统并网满发,发电可同时供“能源e 站”负载、储能,以及其余交直流负载。
模式3:夜间或发电能力低于调度指令的情况下,储能系统放电并网,优先保证“能源e 站”用电。
本项目以“发电供能收益+返点分享收益”为主要盈利模式。以分布式光伏、零碳智慧民宿、电动汽车、电动自行车充电、源网荷储交直流智慧微网等能源网供能设施为基础,获取发电供能收益,保障项目的基本收益。用户需在三网融合平台注册使用上述设施,以此扩大能源网用户数量,扩充三网融合用户群体。同时,积极服务政府和当地企业单位,与政府文明积分、企业生态桥工程相结合,构建数字化会员积分体系。此外,在乡村“能源e站”、三网融合平台等预留广告空间,通过广告宣传获取额外收益。
第一,“源网荷储”交直流智慧微网设备定制化开发,打通交直流微网推广的关键障碍。
第二,创新网络架构,实现绿电和市电的强制分离,确保绿电定点定向投放,提高绿电使用比例,助力打造零碳电厂。
第三,光伏发电以直流直接入网,不经交流变换和变压器环节,降低了工程投资和运行损耗。
第四, 与母公司集控平台结合,实现集中管理、远程可测,并预留后期远程可控条件。
第五,满足各种场景下的系统稳定运行。
第六,创新调控策略,具备黑启动能力,实现孤网运行,大幅提高供电可靠性。
第七,引入直流可调负荷,提高系统运行效率和调节能力。
V2G 充电桩把电动汽车作为流动储能尝试应用到本项目,白天光照充足时,由光伏发电为电动汽车充电,夜间光伏无发电时,由电动汽车放电至电网,作为储能容量的补充,有效提高供电时长。
随着项目所在地区综合智慧微网开发场景的增多,通过导线将各个场景直流侧DC750V 母线进行互联,形成低压侧柔直互联网,各个场景接入的光伏和储能等电源形成共享及互补,提高绿电就地消纳,有效提高微电网可靠性和可调节性,最终形成综合智慧零碳电厂区域运营单元。
本项目为首个打通“三网融合”农产品、特色工艺品上行通道的项目,通过数智化运营平台,实现商品的宣传推广、下单购买、货品配送,提高农产品上行各环节效率,降低运营成本,使农户能够增收节支,实现共同富裕。依托农产品上行惠农政策,使更多农户加入“三网融合”,获取县域市场资源,收集用户信息,获得引流收益和销售返点。
未来在一些典型区域和场景、工业园区、数据中心等推广基于“源网荷储”的综合智慧微网有广阔的市场前景。同时,通过改变交直流电网的电压等级(如AC10kV、DC±10kV)可以接入更大规模的分布式电源及用户侧储能,建立基于“源网荷储”的大规模智能交直流供电网络,满足更多的应用场景。
第一,在光资源丰富而本地无法消纳地区,综合智慧微网可与大中型用电企业配套建设,如新能源直流制氢等,不仅可消纳丰富的光资源,也能减少碳排量。
第二,季节性缺电地区,如长三角、珠三角、成渝地区夏季高温天气经常用电紧张,有时不得不拉闸限电,对企业生产经营造成不利影响。而夏季光资源丰富,综合智慧微网可提供大量清洁能源,为企业正常运营保驾护航。
第三,电网薄弱的偏远地区,由于轻载、长距离输送线路引起充电功率过剩,系统整体电压偏高,调压困难,在主干线路发生故障或检修情况下,将导致停电,供电可靠性低,影响正常生产、生活用电。综合智慧微网不仅能有效利用附近光资源,降低对电网的依赖,提高供电可靠性,也可改善电能质量,为正常生产生活提供保障。
第四,白天负荷重,夜晚负荷轻的场所,如充电站、高铁站、旅游名胜景区、高新技术园区等,该类场所用电负荷特性与光伏发电特性较为吻合,宜优先推广。
第五,对供电可靠性要求较高的场所,如机场、冷库、中大型医院、超高层建筑等,综合智慧微网在提供光伏电能的同时,储能部分还可以作为备用电源,增强供电可靠性。
第六,推广乡村“能源e 站”,打造新能源利用和增值服务实体物理展示空间,以乡村“能源e 站”智慧大屏、健康一体机、V2G 充电桩等交直流配套设备为载体,实现光伏报装、积分排名、绿能积分商品兑换、线上购物、寄存快递、健康监测、就医购药等便民服务,营造数字党建与新时代文明实践的空间载体,为政府带动区域经济效应、增加就业岗位、联通各乡镇集体,助力美丽乡村建设。
第七,提升乡村数智化治理服务。在各地区县域光伏市场开发场景中,通过为政府提供乡村数智化治理服务,优化智慧治理,帮助提升数智化基层治理水平,联通政府,实现双向引流,进一步提升县域市场开发能力。
第一,本项目综合智慧微网的设计团队、平台开发团队、互联网企业团队、商业模式研究团队配合不够紧密,仍需磨合。需要进一步加强团队之间的衔接配合,明确各方工作范围,提供强有力的技术支持,派专人专班驻守现场,推动示范项目落地。
第二,综合智慧微网在面对不同的应用场景、不同的用户需求时,会有不同的运行策略,会使微网的系统架构、设备选择发生变化。需要根据具体的项目具体分析。
第三,国内综合智慧微网系统起步较晚,低压直流设备相对于交流设备来说,标准化程度低,生产厂家少,不同厂家对于同一方案的设备配置不同。需要以项目控制策略和要实现的功能为主导,让厂家配合方案,而不是方案配合厂家。
第一,通过该项目“示范引领、试点先行”进一步促进企业创新驱动转型发展,加快培育“三网融合”生态,引导“三网融合”新模式、新业态落地实施。快速落地“三网融合”运营新模式,形成可复制可推广的企业特色价值倍增体系,实现自身企业价值。打造“三网融合”企地合作的“金招牌”,为企业县域经济高质量发展探索出一条可复制、可推广的新路径。
第二,本项目以分布式光伏为主,按照火电煤耗(标准煤)每度电耗煤304.9g,建设投运25年共可节约标准煤约1262784.4t、可减少NOx 排放量约741.4t、减少SO2排放量约662.7t、减少CO2排放量约3445839.9t,对减轻环境污染有一定的促进作用。
第三,本项目是跨界融合的战略性探索,是令人充满期待的崭新起点。通过技术集成、创新商业模式、丰富服务功能、提升居民体验,进一步协同推进农村能源革命和乡村振兴战略,通过“能源+”新业态综合创造经济价值、生态价值和社会价值。