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智能微电网在工业应用中的问题与对策

作者:崔志广 顾成奎 来源:中国电力企业管理 发布时间:2019-01-17 浏览:
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中国储能网:党的十九大报告明确提出“推进能源生产和消费革命, 构建清洁低碳、安全高效的能源体系”,发展智能微电网是能源转型的合理选择,也是进一步促进企业降本增效、绿色发展的重要举措。智能微电网是由分布式电源、储能装置、 能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行,可实现中低压层面上分布式电源的高效、灵活应用,促进风能发电、光伏发电等分布式电源的大规模接入,实现多种能源形式的可靠供给。随着能源互联网的发展,在工业领域适时开展智能微电网建设对促进工业绿色发展具有重要意义。

智能微电网有助于能源的高效利用

有效降低企业用能成本

一是可降低发电成本,提高资源综合利用效率。智能微电网中的自备电厂主要以热电联产、余能(余热、余压、 余气)以及煤矸石综合利用、纯凝机等形式存在,或将煤矸 石、余能综合利用,或为工业企业提供廉价的热力,将有效 节约资源,大幅度提高能源利用效率。据统计,分布式能源的能源利用率可达到 80%以上,远高于45%的平均能源利用率。

二是可降低电力传输过程中的损耗。分布式智能微电网可将传统供电方式的远距离、多级变送转变为“就 地消费”,能够有效减少对集中式大型发电厂电力生产的依赖,以及远距离电能传输、多级变送的损耗。三是可降低企业用电费用。智能微电网能够改变基本电价和电度电价的两部制电价形成机制,可降低工业企业向售电部门申请变压器安装容量后,不论该月份是否用电,供电公司都会依据装机容量向企业收取高额的基本电费等额外费用。

促进可再生能源应用

一是智能微电网能够整合原来园区分散的分布式电 源,进而提高配电网对园区可再生能源发电的接纳能力, 实现大量分布式电源接入。二是通过将园区附近的可再生 微电源、储能装置与负荷相结合,可进行协调控制。微电网对配电网表现为“电网友好型”的单个可控集合,可以与大电网进行能量交换,在大电网发生故障时园区微电网也可以独立运行。三是降低园区分布式电源对配电系统安全运行的影响,有助于实现分布式电源的“即插即用”,是园区实现主动式配电网的一种有效的方式。四是充分利用园区微网内的分布式电源,提高小型电源的利用率,特别是风电、光伏发电等,使园区充分利用新能源,大幅度降低二氧 化碳、氮氧化物、硫氧化物和 PM2.5 等有害物质的排放, 减少对环境的影响。

促进园区与区域特色产业融合发展

一是在风能、太阳能以及煤矿、天然气、金属矿产等资源丰富的地区,发展分布式智能微电网,可将当地大工业 用户对电能、热能的需求转变为地域优势,促进产融结合发展,形成区域特色产业。比如,青海盐湖工业股份公司与华电江苏能源有限公司、中咨工程有限公司等围绕盐湖三 期“金属镁一体化”,在分布式光伏太阳能、能源管理中心等方面展开合作,直接降低了盐湖三期的用电成本,给企业带来长效收益,从而有效促进了当地特色产业的发展。 二是可利用余量热能向周边企业以及居民供热、供暖。利用工业低品位余热进行发电后再供暖,成本远低于燃煤和 天然气供暖,在提高企业经济效益、降低能源成本的同时, 提高了能源利用率,也在一定程度上促进了工业园区以及地方经济的发展。

推进智能微电网建设的阻力分析

智能微电网建设成本偏高

微电网一般由分布式电源、储能系统、控制系统以及负荷等构成,其建设初期投资较大。以光伏发电为例,据测算 1 兆瓦的光伏发电造价约为1000万元,按照平均年利用 1200 小时、每千瓦时上网电价1元计算,单收回光伏发电建设成本约需 8.3 年;此外,储能系统价格也较高,以锂电池为例需要充放电 6000 次才能收回投入成本;另外,控制系统比储能系统成本还要高。由于目前没有针对微电网的补贴,园区分布式能源采用直接并网会比采用微电网运行更加经济。 新能源微电网应用存在技术管理方面的制约新能源微电网是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式,符合电力体制改革的方向,但实现商业化应用还需要进一步集成创新。微电网的建设内容、技术方案、运行管理体制等方面的研究还不够深入;目前重点关注分布 式电源、配电网、储能装置等,在技术层面上简单整合,缺 乏供需平衡分析、集成智能化控制和层级安全控制体系的设计;缺乏网内外技术和管理设计,以及项目合理的商业模式和经济技术性分析等。

推进智能微电网建设案例

北排集团分布式光伏项目。2018 年 11 月 30 日北京排水集团分布式光伏项目一期一标段“清河再生水厂分布式光伏项目”(下称“清河项目”)正式整体并网投运,成为北 京市第一个并网投运的10千伏商业化分布式项目。据了 解,污水处理生产运行中电费成本占到总成本的 25%~ 45%,再生水厂的电费所占比例会更高,该项目一期一标段分布式光伏总装机容量约 13.6 兆瓦,采用“自发自用,余量上网”的模式,能够为再生水厂的生产运行提供大约 30% 的电力供给。其中清河再生水厂的分布式光伏容量为 7.5 兆瓦,年平均发电量为 824 万千瓦时,所发电量的90%以上用于自我消纳,至少可节约标煤 2969 吨 / 年,减排二氧化碳约 8223 吨 / 年、二氧化硫约247吨 / 年。

江苏大丰智能微网项目。 江苏大丰智能微网系统由 1 台 金风自主研发的 2.0 兆瓦低风 速风机、100 千瓦风电、200 千 瓦×3 小时铅炭电池储能系统,以及能量管理系统、保护系统、微网发电侧及负荷侧全覆盖监控系统、电力智能调度系统等组成,是国内首个商业化并网型工业区微电网项目,年发电量约为433万千瓦时,相当于2000户居民一年的生活用电 , 每年减少CO2 排 放 3744 吨。项目具有更环保、安全、灵活、经济等优势,微网给大电网提供有效补充,保障企业安全可靠供电,促进城镇一体化以及新农村建设的进程,符合共享高效的分享经济理念。

几点建议

加强规划引领。一是制定国家层面的智能微电网发展规划,引领智能微电网健康、合理发展。二是将智能微电网建设融入工业园区规划之中,促进工业园区可再生能源的利用, 以及通过物质循环、能量梯级利用等,构建循环经济产业链。 三是在现有工业园区试点成立园区能源管理服务中心,结合用电情况、分布式能源建设情况、变电站、供电线路等,开展分布式智能微电网建设,统筹考虑工业园区电网改造。

因地制宜开展智能微电网建设。一是加大研发示范力度,突破制约微电网发展的关键技术,推进商业化应用。二是根据微电网建设成本,制定扶持政策,鼓励余热、余压等综合利用,推动风能、太阳能、氢能等清洁能源的应用。三 是结合地方实际和可再生能源发展情况,以资源能源丰富且能源消耗高的工业园区为突破口,建设智能微电网。

强化规范管理。一是根据分布式能源是否并网、是否上网、是否享受优惠政策等不同情况,规范、简化分布式能源项目的立项管理,加强分布式能源发电状态监管。二是加强并网的分布式能源接入电压、接入容量,以及系统本 身的运行电压、频率、功率因素、谐波等方面的标准制定。 三是加强并网设备电能计量装置、同期和解列装置、安全保护装置,以及通信调度装置等设备的标准制定,鼓励符 合标准要求的企业积极参与微电网建设。

关键字:智能微电网

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