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施耐德电气:建好微电网,打好“攻坚战”

作者:www.cechina.cn 发布时间:2018-03-26

摘要: 近期,2018年政府工作报告出炉。报告明确提出了2018年要坚决打好“三大攻坚战”,即推动重大风险防范化解取得明显进展,加大精准脱贫力度,推进污染防治取得更大成效。其中,由于对能源结构进行调整是推进“污染防治”的重要实施途径,加快落实中国能源转型之路的步伐已经是箭在弦上。

  近期,2018年政府工作报告出炉。报告明确提出了2018年要坚决打好“三大攻坚战”,即推动重大风险防范化解取得明显进展,加大精准脱贫力度,推进污染防治取得更大成效。其中,由于对能源结构进行调整是推进“污染防治”的重要实施途径,加快落实中国能源转型之路的步伐已经是箭在弦上。
  微电网撬动能源转型
  3月20日,两会刚刚落下帷幕,国家能源局就发布了《分布式发电管理办法(征求意见稿)》,要求创新分布式发电市场机制和商业模式,加快可再生能源的开发利用,提高能源效率。分布式发电成为电力体制改革的重要抓手。一时间,能源圈里叫好声一片。
  毫无疑问,作为分布式发电与配电网连接的桥梁,以及对主电网的有力补充,微电网在助力国家能源转型和电力体制改革方面,将担当重要角色。早在2015年,国家能源局就发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》,意味着新能源微电网上升至国家战略层面。
  微电网的部署强调新技术的应用,使分布式能源围绕共同目标进行协作,并帮助运营方制定可优化互联系统的运营和管理的分析战略,以及缓解双向电力系统的设计局限。微电网通过对安全和可靠的运营、分布式能源控制以及优化能源控制等方面的技术完善,从而达到通过高效分布式能源集成以及灵活的控制,以符合经济、低碳、安全等全球能源转型的期望。
  可以说,微电网在能源转型过程中体现了巨大价值,这包括借助分布式能源的灵活性节省资金;减少对化石燃料的依赖性,最大限度进行本地能源的自产自销,限制二氧化碳排放;在能源效率和自给能力的帮助下降低本地可再生能源的成本等等。
  寻求高效的实施路径
  作为全球能效管理与自动化领域数字化转型的领导者,施耐德电气认为,正所谓“工欲善其事,必先利其器”。微电网从来都不是以一个单一的状态存在的。根据与主电网的连接关系,微电网有并网和离网之分,根据所有权类型,又有公共和社区之分。相应地,相关的技术特性和组件可能会有所不同。在实际应用中,微电网带来的机遇和项目在商业模式和商业环境、实际环境以及技术内容和工作范围上,也会有所不同。因此,成功的微电网项目需要以具体情况而实施。在面对实施过程中的挑战时,需要找到准确的工具与技术,以达到事半功倍的效果。


  微电网类型


  施耐德电气在研究中指出,虽然目前微电网已有许多成功实施的实例,但是想要推动微电网的快速大规模的实现,还需要使用新的工具和精确的方法来确定微电网的参数,进行具体设计计算,并针对高效实施展开研究。
  (一)主要参数设定
  设定主要参数,旨在对实地和经济环境和背景进行建模,以帮助工程团队确定要使用的微电网组件的类型和额定功率,从而最大限度降低给定的成本标准。在明确要采用的业务模式后,考虑到典型的体系结构和技术挑战,必须了解某些具体的主要参数设定,并确定项目的经济可行性,然后提出适合的技术解决方案。
  这一步通常需要使用微电网参数设定软件工具完成,如使用最广泛的工具之一HOMER Energy。此类工具有助于完成选择成本标准(如资本支出、运营成本、净现值成本、投资回报、平准化电力成本等)、定义涉及的技术参数、使用具有(实体和商业)典型参数相关数据库的模型库以及对不同的控制策略进行建模并评估其优势等工作。
  然而,这些工具因不允许用户定义全局控制策略,而具有局限性。为克服这一限制,已有能源管理解决方案供应商为其能源解决方案架构和软件开发了专用工具,例如由Geli开发的ESyst软件。此外,一些学术和工业的研究中心和初创企业,正在研究更多的开放性方法。
  (二)设计工程
  在主要参数设定阶段确定一个或几个经济上可行的方案后,就需要进行一些针对项目的工程研究。这些研究既可以指定设备的细节,还可以保证微电网在运行过程能够准确工作。这个阶段要执行的主要计算和研究包括:确定微电网所有运行模式和运行原理并详细描述、所有可能的运行配置中的负载流量计算、短路电流计算、保护原理与协调研究、中性接地系统管理、动态稳定性研究、电气设备规格和单线图(SLD)、微电网控制系统——功能分析和设计、能源管理优化设置和稳健性分析、微电网测试和试运行等。
  大部分电力系统工程研究可以使用市场上现有的计算机模拟工具进行。对于稳定性研究来说,主要挑战是这些软件工具会嵌入详细的功率转换器控制模型和机器规则,或者至少要允许编写新的控制策略,然后才能在工具的环境和语言中对其进行测试。
  (三)从设计到运行
  在完成步骤繁多的项目设计流程之后,下一步就是将其落实并顺利运行。在设计阶段使用的某些计算机工具,可在运行过程中重复使用,尤其是对于可以提供额外服务机会的微电网模拟仿真模型来说,这样做非常有意义.。
  例如,在操作员培训中,新操作员可以利用模拟仿真来了解微电网在各种条件下的行为,并且遵循特定的事件。与操作员培训一样,模拟仿真可用于在做出运行优化决策之前运行测试情景,以及预测特定事件发生后的任何后果。这不仅包括日常控制配置的变化,还包括对微电网基础设施所有升级或扩展的影响的评估。通过使用模拟仿真工具产生预期信号,然后将这些信号与真实信号进行比较,就可以检测出计算机模型和实际情况之间的差距,从而达到性能跟踪和故障检测目标。
  施耐德电气认为,当前微电网技术和解决方案目前已进入使用阶段。要打好“攻坚战”,利用微电网技术助力能源结构调整,其部署需要更加清晰的路线图,这会能真正有助于数字化和信息化浪潮下的能源行业变革的稳步前行。

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