分布式电源和微网在智能配电网自愈功能中的作用
添加时间:2012-11-06 11:11:34
来源:北极星智能电网
分布式电源和微网在智能配电网自愈功能实现中的作用主要表现在以下几方面:
1)提高供电可靠性
通过与大电网相配合,分布式发电技术可以大大提高供电的可靠性,在电网崩溃或意外灾害(例如地震、暴风雪、战争)发生情况下,维持重要用户的供电;而且各种分布电源多属于清洁可再生能源,适应了地球环境保护以及可持续发展政策的要求。目前,用作分布式电源的,主要有风电、微型燃气轮机发电、太阳能发电、燃料电池、生物质能、垃圾发电、氢能和小水电等。发电设施主要包括:以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、光伏电池、燃料电池、风力发电机、生物质能发电机等。
2)提高能源利用率
基于系统稳定性和经济性的考虑,分布式发电系统要存储一定数量的电能,用以应付突发事件。随着电力电子学、材料学等学科的发展,储能技术得到了迅速的发展,为分布式发电(DG)提供了很大的空间。分布式发电与储能技术的结合大大提高了系统的能源利用率,改善了系统的热经济性。储能在分布式发电中的作用主要有以下3个方面:改善电能质量,维持系统稳定。在风力发电中,风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化,从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径,同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。可靠的分布式发电单元与储能装置的结合是解决诸如电压跌落、涌流和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效手段之一。在分布式发电装置不能正常工作时向用户提供电力。在一些特殊情况下,如太阳能发电的夜间,风力发电无风时,储能装置能够起到过渡的作用,持续向用户供电。提高分布式发电单元拥有者的经济效益。在电力市场的环境下,分布式发电单元与电网并网运行,有了足够的储存电力,分布式发电单元成为可调度的机组单元,发电单元拥有者可以根据不同情况向电力公司卖电,提供调峰和紧急功率支持等服务,获取最大的经济效益。储能技术的形式多样,主要有蓄电池储能、超导储能、飞轮储能、电解水制氢储能等。
分布式发电受地理位置及环境状况等因素的约束,在进行分布式发电系统规划时,要根据该地区所处的地理位置环境综合考虑各种衡量指标,从而确定采用何种发电方式。当发电容量满足该地区的负荷时,电网可退出运行,在必要的时候才投入运行。因为目前分布式发电中应用比较成熟的是风力发电和太阳能发电,而这两种发电方式受环境的影响较大,输出功率不稳定。同时,就目前的技术而言,储能系统的容量也是很有限的,不能长时间提供功率来对应分布式发电容量的不足。在分布式电源和储能容量不足时,需电网向负荷供电,以满足负荷的需求;当发电容量不足该地区的负荷时,电网并入系统且正常运行,两者共同向负荷供电,但尽可能地利用分布式电源;当发电容量超过该地区的负荷时,电网也并入系统,分布式发电将多余的电能送向电网。分布式电源的类型应根据地区的具体情况选择,可能是一种分布式电源,也可能是多种分布式电源及其与储能装置组合起来共同发电,即复合分布式发电。为提高能源的利用率,复合分布式发电技术已成为分布式发电技术发展的主要趋势之一。储能装置的容量及类型应根据分布式电源及其负荷的波动程度作相应的选择。
3)黑启动中的备用电源
所谓黑启动,是指整个系统因故障停运后,系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运行),处于全“黑”状态,不依赖别的网络帮助,通过系统中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力的发电机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现整个系统的恢复。
黑启动的关键是电源点的启动,水轮发电机组与火电、核电机组相比,具有辅助设备简单、厂用电少,启动速度快等优点,理所当然成为黑启动电源的首选。机组具有黑启动功能不仅是电站在全厂失电情况下安全生产自救的必要措施,也是电网发展的需要。在电网大面积停电后,采取电网黑启动措施,将大大减少电网停电时间,尽快恢复电网的正常运行。所有这些机组包括超临界燃煤机组和燃气一蒸气联合循环机组均需要辅机提供启动功率才能实现自启动,提供如此之大的备用容量是不经济的,尤其是备用柴油机。根据故障发生后DG能否作为系统的备用电源可分为BDG(black-startDG)与NBDG(nonblack-startDG)。BDG包括联合发电机组、无源逆变器及他励型发电机组等,此外,带有储能装置的风能发电及太阳能发电也可归入BDG。这类DG可以作为系统的备用电源。NBDG包括自励型发电机组以及未配备储能装置的风能发电及太阳能发电等。该类DG不能作为系统的备用电源。考虑到黑启动设备在电网正常运行时通常是不经济的,电网公司通常与相关电厂签订与黑启动相应的商业协议。MT(微型燃气轮机)能够很好地改善这种状况,它既能作为分式发电在正常情况下并网或孤立运行,也能在黑启动这类紧急状况下提供备用。并且单台MT的效率通常在25%-35%之间,冷热电联合循环的MT通常能获得80%以上的效率,且氮氧化合物排放量能够控制在较低的水平。
黑启动策略的选择受网内主要发电机组电源和黑启动电源分布影响很大。黑启动分区展开在电网恢复速度上有明显的优势,电网发生大面积停电后,应当先将电网分割为多个子系统,同时启动各子系统中具有黑启动能力的机组,建立稳定的各个子系统,并实现同步并列,这是恢复电网运行的最有效的方法,因此在黑启动方案中应考虑多个黑启动电源。
文章对分布式电源及微网在智能配电网自愈功能实现中的作用进行了初步探讨。目前智能配电网建设刚刚起步,在规划阶段合理考虑和布置分布式电源与微网在智能配电网中的作用,对于智能配电网自愈功能的实现具有重要意义。