分布式光伏与充电站在主动配电网中的应用研究-科林电气

1、分布式光伏与充电桩在主动配电网中的应用研究石家庄科林电气股份有限公司目 录一、 主动配电网的特征与目标二、 分布式光伏大规模接入监管三、 电动汽车充电桩监控与运营主动配电网的特征与目标第一部分配电自动化面临的问题配电自动化面临的问题问题 1 、供电可靠性需不断提高问题 2 、不断提高电能利用效率问题 3 、不断提高电网资产利用率配电自动化面临的问题配电自动化面临的问题问题 4 、大规模分布式电源接入问题 5 、大量电动汽车充电站/桩接入国际大电网会议 CIGRE C6.11 对主动配电网定义： 通过使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流，以便对分布式发电、储能和柔性负荷进行主动控制和主动管理的配电系统。 主动配电网（AND）简单通俗来讲：主动配电网是一个内部具有分布式电源，具有主动控制和运行能力的配电网。分布式电源：分布式发电、分布式储能、电动汽车充换电设施和需求侧响应资源（即可控负荷）。“冷、热、电”三联供机组和微网是其中重要的可控资源。 与传统被动配电网区别与传统被动配电网区别01具备一定比例 的分布式可控 资源。02具有一个网络 拓扑可灵活调 节的、坚强的 配电网络。03具有完善的调

2、节、控制手段 ，并建设协调 优化管理的管 控中心主动配电网的主动配电网的6 6个主动个主动主动规划强调主动对区域内的分布式可再生能源发电能力进行主 动评估，掌握区域内分布式可再生能源发电资源，主动 规划设计接入点，对配电网进行必要的、前瞻性的改 造。主动控制传统被动控制是出现问题，解决问题，区分预见性，没 有全局优化概念；主动控制预先分析目标偏离的可能性 ，通过提前感知、系统控制，达到统筹优化的目的。主动管理对区域内所有发电资源有功功率和无功电压进行主动管 理。利用配电网中“恒阻抗”、“恒电流”负荷，实现柔性负 荷控制。主动服务为客户提供定制电力服务，根据客户需要提供满足其需 求的、可以选择的高品质电能服务；为客户积极参与需 求侧响应，改善能效提供技术支撑平台。主动响应家用电器等可调负荷对移峰填谷，改善电网负荷特性， 提高电网资产利用率意义重大。迫切需要广大电力用户 的主动响应。主动参与鼓励、激励分布式可再生能源发电厂商通过安装先进的 电力电子控制设备和储能装置，主动改善机组的控制能 力，使分布式电源与电网实现主动友好互动，提高电网 对可再生能源发电的容纳能力。主动配电网的主要特征主动

3、配电网的主要特征监控范围更广监控范围更广问题 5 、配网自动化监控范围主动配电网监控范围主动配电网的主要特征主动配电网的主要特征分析决策更智能分析决策更智能问题出现事后分析控制措施信息不全 协调不足 当 前 配 电 网主主 动动 配配 电电 网网感知风险系统分析优化控制完整的信息 状态预测与感知电网与客户协调 系统性优化决策可靠性与阻塞定位 网络的灵活控制 负荷快速切换 灵活安排检修 客户参与头疼医头 脚疼医脚主动配电网的主要特征主动配电网的主要特征服务更优质服务更优质问题 5 、服务 能力分布式 能源接 入用户 互动多能源 利用短期定 制电力u 主动规划分布式电源接入点 u 提供用户接入能力的分析u 提供短期电力定制 u 短期提升供电品质u 冷热电联供 u 能效管理u 需求侧响应 u 全面的互动互惠通过整合配电网的可控资源，实现主动规划、主动感知、主动控制、管理和服务，延缓配电网投资，提升整个配电网的运行效率、经济性、可靠性和环境效益。主动配电网的目标分布式光伏大规模接入监控第二部分随着煤炭、石油等传统化石 能源日益枯竭，能源危机将席 卷全球，并且环境污染也日趋 严重，雾霾天气、持续

4、高温等 恶劣环境问题也不断影响着人 们健康，所以新能源的开发迫 在眉睫。国家鼓励各类电力用户按照 “自发自用，余量上网，电网 调节”的方式建设分布式光伏 发电系统。国家电网关于分布式光伏发电并网相关意见和规定的通知 国家电网关于做好分布式电源并网服务工作的意见 国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见 发改委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知 能源局关于下达2014年光伏发电年度新增建设规模的通知 财政部关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题 的通知 财政部关于对分布式光伏发电自发自用电量免征政府性基金有 关问题的通知国家财政补贴0.42元/度，地方财政也有补贴。用电企业、居民、合同能源管理企业都有积极性。部分关于分布式光伏发电政策2014年新增装机容量1400万千瓦2015年新增装机容量1500万千瓦2016年达到总装机容量5000万千瓦2020规划达到10000万千瓦(100GW) 国家能源局数据1. 分布式光伏发电项目多是用电企业、居民自发自用 或合同能源管理企业实施，监控运维成本高、难度大 ，制约分布式光伏发展。企业屋顶项目： 对用电企业来说系统复杂、成本

5、高、缺专业人员。 对合同能源管理企业来说，单点收益低，不值得安排运维人员。 运维不到位，造成发电效率低。如发电系统运行异常；主网停电时不能转离网模式。分布式光伏大规模上网面临的问题居民屋顶项目： 用户缺乏专业知识，且农村屋顶多为老年用户。 运维不到位，易产生安全事故。如误操作引发非计划孤岛运行。分布式光伏大规模上网面临的问题2. 大规模余电上网缺乏有效调配措施，对电网具有一 定的冲击性，需要统一调配监管。河北省有5万自然村，假如平均每村有20户安装分布式光伏发电项目，每户装机容量为6kW，总装机容量600万kW。分布式光伏大规模上网面临的问题如大规模分布式光伏没有功率预测，不可调控，所有逆变器跟踪最大光功率按功率因数为1满发，会对配电网产生接入安全问题。如10kV线路重合后或上级变电站备自投动作后，所有逆变器从防孤岛状态退出，基本同时自动启动，同时并网。线路负载过低时，太阳辐射波动引起过电压问题。逆变器谐波及间谐波电流引起配电变压器及线缆的损耗、发热及噪声问题。互联网+分布式光伏发电监控运维系统1）光伏逆变器、汇流及并网设备。2）光伏发电信息采集终端、并网点保护测控装置及 接入站多功能

6、DTU。3）分布式光伏发电监控运维云中心。系统组成逆变器产品系列问题 1 、逆变器产品系列问题 1 、 有功/无功连续可调。 并网/离网模式可切换。 RS485/以太网/WiFi多种通讯接口。 电压/频率/防孤岛保护。单相/三相逆变器十余款接入站多功能DTU问题 1 、并网点电压、电流、电量监测 送出线及升压变保护测控 并网点频率电压异常紧急控制 并网点电能质量分析监测 电能量信息采集处理接入站多功能DTU问题 1 、汇流箱及逆变器状态监测。 电源备自投。 环境与地理信息采集。 并网/离网转换、反孤岛逻辑闭锁、AGC/AVC等微电网控制。 通讯及信息安全防护。问题 1 、并网点保护测控装置问题 1 、用于并网点远离接入站的情况 频率电压异常紧急控制 并网点的电能质量监测 并网点电压电流电量采集 升压变、逆变器及汇流箱测控 自组光纤环网问题 1 、保测 装置保测 装置多功能DTU多功能DTU分布式光伏发电信息采集/控制终端问题 1 、采集并网点/分界点运行信息 转发中心下发的调控命令 并网/离网转换、反孤岛逻辑闭锁 通过WIFI或3G接入监控运维中心，自描述，即插即用，信息加密。 采集逆

7、变器、电能表、环境监测仪等运行数据信息。监控运维中心监控运维中心问题 1 、问题 1 、关键技术问题 1 、基于负载均衡的采集服务器群，保证海量光伏发电采集器的可靠接入。 基于分布式数据库集群技术，实现海量数据存储。 基于身份认证+密钥模式实现信息接入，保证数据的安全性。 大数据挖掘与智能分析。 智能发电功率预测。智能运维服务智能运维服务 做光伏发电的好管家做光伏发电的好管家2、雪、雾霾、沙尘暴天气后，贴心提 醒用户及时清扫太阳能板，以免影响 发电效率。1、基于实时、历史数据及告警信息，结 合天气因素，全方位对比分析发现电站故 障隐患，及时推送通知消息。NO.2NO.1智能运维服务智能运维服务 做光伏发电的好管家做光伏发电的好管家4、与周边电站发电效率进行对比分析， 判断电站是否存在发电效率低下问题， 及时帮助用户提高发电量，避免损失。3、提交维修申请后，迅速下发维修单， 电站周边一大波专业工程师抢单为您服务 。 NO.4NO.3智能运维服务智能运维服务 做光伏发电的好管家做光伏发电的好管家自动巡检默默的为您电站做全面体检， 如健康不佳，自动向您推送体 检报告。一键体检电站运行状况如何

8、，点 一下就知道了。大数据分析大数据分析 光伏发电的决策专家光伏发电的决策专家永久存储光伏发电 数据，保留第一手原始 数据，并对数据进行深 入挖掘分析，为光伏产 业发展提供决策支持。大数据分析及时发 现电站运行故障隐患， 预测未来发电量指标， 为电力公司并网计划提 供数据依据。大数据分析区域装 机潜力和市场前景，为 市场突破提供依据。调控功能问题 1 、区域性分布式光功率预测。 按地理区域的分层式AGC/AVC。 远程后备防孤岛保护。 集群可控有序软启动。电动汽车充电桩监 控与运营第五部分燃油汽车对环境造成的污染 是巨大的，尤其是当前雾霾肆 虐，汽车排放首当其冲成为罪 魁祸首。针对汽车排放的污染，国家 已经制定了新能源汽车发展的 相关政策，加大电动汽车补贴 力度。相关政策问题 1 、l国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见(国办发201435号)l国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见(国办发201573号)l住房城乡建设部关于加强城市电动汽车充电设置规划建设工作的通知(建规2015199号)l财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委、国家能源局等五部委联合

9、发布关于“十三五”新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知(财建20167号)全国各地充电基础建设现状问题 1 、 北京：到2015年12月底，北京新能源汽车的充电桩约2.1万个，“领跑”全国充电设施建设水平。 上海：至2015年11月底，上海目前已有25家国有和民营企业累计建成各类充电桩16055个(其中公用和专用充电设施5168个)，同时建成售后服务网点131个。 深圳：至2015年12月底，深圳现有快速充电站81座，其中公交充电站74座、社会充电站7座，慢速充电桩近3000个。全国各地充电基础建设现状问题 1 、 成都：粗略统计，截止2015年底，建立充电站不少于20座，换电站不少于20座，充电桩不少于3000个。 武汉：至2015年11月初，全省试点建设大中型电动汽车充电站16座，交流充电桩300个。 南京：20142015年，全市共建设新能源充电桩3800余个。 石家庄：截止2015年底，建立大型标准模块化充(换)电站83座，充电桩5455个。高速发展的充电设施建设对配电网影响问题 1 、 大量电动汽车的无序充电，造成线路峰谷差近一步拉大、三相不平衡等问题，增加配网备用容量、降低配电设备的利用率、加大网损。 电动汽车蓄电池属于非线性负荷，当充电桩出现异常会对电网造成谐波污染，并且接入的充电桩越多发生谐波污染的几率也越大。从而引起线路或变压器附加损耗增加和发热，造成电网中局部的电感、电容发生谐振，使谐波进一步放大。高速发展的充电设施建设对配电网影响问题 1 、 电动汽车负荷接入点距离电源节点越远，该节点电压越容易受到充电负荷的影响。随着小区充电设施的快速建设，私家电动汽车的使用率越来越高。小区供电处于整个电网网络支路的末端，大量电动汽车充电无序接入(尤其是夜间8点-11点)，会对整个区域产生很大的电压波动。智能充电桩及其运营管理云平台问题 1 、3G/4G/WIFI/以太网 3G/4G/WIFI/以 太网3G/

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