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观点分享 | 电能路由器如何在整县光伏项目中发挥作用

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6月20日,国家能源局综合司正式下发《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,拟在全国组织开展整县(市、区)推进屋顶分布式光伏开发试点工作。


该政策一出,立刻得到了各级政府、企业的积极响应,让分布式光伏市场受到前所未有的重视!截止目前,已经有21省陆续出台了“整县推进”的红头文件,许多企业已经跟一些县达成初步合作意向。


然而,由于“整县推进”无经验可循,各级对该政策理解的差异,各地在执行过程中也出现了很多的乱象,导致最近部分地区紧急发文,叫停整县光伏项目。


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那么,火爆一时的整县光伏项目为什么陆续被多个地方政府叫停?


随着大量分布式光伏等新能源接入,农村配电系统将由原来的放射状无源网变为具有大量分布式电源的有源网,电网物理特性将发生变化,传统意义上的农网必然无法适应大规模、间隙性的分布式电源的广泛接入,主要表现在以下方面:

农网消纳能力不足。在局部地区,由于区域负荷特性与光伏、风电等新能源出力特性不匹配,将导致消纳困难,需要改造提升或新增变电容量。


影响电能质量。随着分布式光伏接入容量增加,电压偏差呈现先减小后增大的“U型”变化,极端情况下甚至会超过电压要求上限。同时,光伏并网的逆变器增多,在光照强度急剧变化、输出功率过低等情况下,将产生大量谐波。


影响配网自动化和继电保护动作。传统农村配电网一般不考虑双侧或多侧电源情况,配置3段电流保护,且大部分为无方向过流保护。随着大量分布式光伏接入,一旦出现故障,电力系统和光伏设备均会向故障点提供短路电流,改变了流经保护装置的电流,可能导致继电保护装置误动、拒动等行为。同时,存在备自投、重合闸等保护不正确动作风险,将导致电网事故范围扩大。


出现谐波污染且危害增大。随着逆变器等电力电子元件大规模接入电网,再加上一些逆变器质量不高,将导致电网出现谐波污染且严重超标。电网谐波将导致损耗增大、继电保护误动作、仪表测量不准确等问题,降低供电可靠性和电能质量。


县级电网调峰难度加大。光伏等间隙性非调峰电源高比例接入县级农网后,将突显调峰资源的不足,且由于传统农网没有储能装置,将导致局部地区白天光伏发电高峰(实际是负荷低谷时段)的调峰难度加大,节假日期间将尤为突出。


需提前开展新能源接网研究


针对以上问题,上海大周推出直流电能路由器解决方案。


直流电能路由器是将基于背靠背变流器的台区柔性互联装置微电网系统电控部分集合成一体化的配电装备,实现新能源发电控制、并网控制、微网功率控制、系统监控、配电保护等功能,以局部接入的方式将微网系统接入交流配电系统。


核心功能是实现新能源的就地即发即用提高新能源电能的利用率,同时实现后备电源(EPS)功能降低客户投资成本。


电能路由器的价值包括降低生产制造成本、提高系统功率密度、减少交付现场调试天数、降低现场故障风险。


电能路由器包含六个端口,其中两个交流端口,接市电或负载;四个直流端口,分别接入储能、光伏和两种电压的直流负载,产品设计如下图所示:


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01

产品特点

(1)     光储功率补偿,降低对市电容量需求;

(2)     构建用户独立电网,逐步建立用户电网与公用电网对等关系;

(3)     直流母线内网,技术简单,成本低,结构灵活;

(4)     市电和光伏供电优先级可设置 ;

(5)     电池端口范围宽,兼容铅酸电池、锂电池;

(6)     交/直流负载端口输出电压范围可调节;

(7)     直流负载端口输出电压调节范围宽,可兼容不同类型负载,提高系统效率;

(8)     智能市电、光伏、储能协调控制算法,电网故障时电能路由器所接负载不停电;

(9)     触摸屏显示,设置操作简单;

(10)   内置本地中央控制系统;

(11) (另选)云端能量管理系统,非标配;




02

经济效益

台区优化收益

(1)     降低台区用电高峰时段负载率收益10%/年,其中一段台区负载率高于80%,且另一台区负载率低于40%时,通过本设备实现低负载率台区向高负载率台区输送功率,实现台区间的功率柔性互补;

(2)     无功补偿收益10%/年,检测到台区电网无功达到限值时,向电网输送无功支撑,降低台区无功波动;

(3)    电压暂降支撑收益10%/年,在电网电压暂降超过国标时,向电网输送有功支撑,减少台区功率波动;


节能降费

(1)    降低最大需量30%,上海市最大需量费34元/kVA,则50kW系统可节约=34*50/0.7*0.3=728元/月;

(2)    储能峰谷差收益,上海地区峰谷差为0.642元/度,则50kWh储能可节约=0.642*50*30=960元/月;

(3)     光伏发电节约电费,上海地区有效发电时间3小时计算,则100kWp光伏节约电费=0.912*100*3*30=8208元/月;

(4)    充电桩收益,按照上海市充电桩每度电1.512元水平每天有效充电3~10小时计算,则每个60kW充电桩的收益=(1.512-0.912)*60*(3~10)*30=3240~10800元/月;


提高供电可靠性收益

(1)      后备电源EPS供电,按照应急电源车50kW等级,每8小时供电费用2000元,按照供电可靠率99.5%计算停电天数为两天,节约应急供电费用=2000*2/12=333元/月;

(2)     减少电压暂降损失,电压暂降每次造成损失100元/kw/次,每年发生三次计算=100*50*3/12=1250元/月



基于电能路由器的光储直柔解决方案,将能够解决在有限的土地资源里配电网不足的问题,通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡,可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行,能够很好解决整县光伏县级电网调峰难度大的问题。分布式能源就地组网,就近消纳,尽可能的使用新能源,缓解新能源发电对电网的冲击;在用能方面,系统配备合适比例的储能系统,解决农网难消纳问题。


在社会效益方面,采用电能路由器标准化的微电网项目有助于建设、健全完善的柔性“迎峰度夏”响应体系,缓解电力供应紧张的局面,提升供电可靠性,同时提高需求方参与的主动性,提升整个电力市场的稳定水平和运行效率。


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总结


新型农网建设需要因地制宜,与传统农网相比,新型农网应具有消纳大量可再生分布式清洁电源的接入能力,并确保供电质量。因此,新型农网建设应因地制宜,统筹考虑农村经济发展阶段和分布式光伏特点,采取不同模式,不可一刀切。同时,新型农网建设需要科技创新引领,加快电网数字化转型和先进可靠、价格低廉的设备和产品研发,并需要社会各界的支持。


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