本文開展面向園區(qū)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化研究，提出園區(qū)內(nèi)一體化建設(shè)技術(shù)路線及應(yīng)用場(chǎng)景，科學(xué)配置風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)，規(guī)劃建設(shè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化示范項(xiàng)目，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)率先垂范。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)方案
根據(jù)園區(qū)未來用電需求，以目前電網(wǎng)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)內(nèi)和周邊風(fēng)光儲(chǔ)資源條件，規(guī)劃構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化綠色供電園區(qū)，為網(wǎng)內(nèi)提供優(yōu)質(zhì)低碳價(jià)廉的綠色能源。
1）源：利用園區(qū)周邊縣域風(fēng)資源建設(shè)風(fēng)電場(chǎng);統(tǒng)計(jì)園區(qū)內(nèi)廠房建筑可利用屋頂面積，利用園區(qū)內(nèi)各個(gè)建筑屋頂安裝光伏組件，建設(shè)光伏電站。
2）網(wǎng)：根據(jù)園區(qū)內(nèi)“十四五”電網(wǎng)規(guī)劃，新增規(guī)劃變電站應(yīng)結(jié)合新能源建設(shè)情況，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光新能源發(fā)電就地消納。
3）荷：根據(jù)園區(qū)內(nèi)“十四五”項(xiàng)目規(guī)劃布局，預(yù)計(jì)區(qū)域內(nèi)年用電量及最大用電負(fù)荷，從而配套形成發(fā)、供、用良性發(fā)展源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目，使得新能源消納比例達(dá)到超過50%，為園區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和打好基礎(chǔ)。
4）儲(chǔ)能：配套新建新能源規(guī)模，按照30%的新能源規(guī)模比例、充電時(shí)長(zhǎng)不低于2小時(shí)考慮，儲(chǔ)能可滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求，吸收過剩電力減少棄風(fēng)棄光，同時(shí)可作為備用電源并提高調(diào)度的靈活性，儲(chǔ)能系統(tǒng)也利用國網(wǎng)(0:00～8:00)低谷電價(jià)儲(chǔ)存電能，當(dāng)高峰用電負(fù)荷＞風(fēng)光發(fā)電負(fù)荷時(shí)，儲(chǔ)能電力向外釋放電能，配電網(wǎng)與外部電網(wǎng)的交換功率和交換時(shí)段均可控。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化技術(shù)路線
風(fēng)電選擇技術(shù)路線
風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選擇時(shí)，主要考慮了區(qū)域風(fēng)資源特點(diǎn)、場(chǎng)址地形地貌、風(fēng)機(jī)設(shè)備成熟度、道路運(yùn)輸條件、經(jīng)濟(jì)性、國網(wǎng)低電壓高電壓穿越等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
風(fēng)電場(chǎng)布機(jī)范圍應(yīng)考慮地形因素、風(fēng)資源等綜合考慮以上各項(xiàng)原則。風(fēng)電場(chǎng)的布機(jī)原則應(yīng)兼顧土地資源集約化利用和風(fēng)能資源高效利用，具體如下:
1)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的布置，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的地形、地貌及場(chǎng)內(nèi)已有設(shè)施的位置綜合考慮，充分利用場(chǎng)地范圍，選擇布置方式；
2)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組布置盡量緊湊規(guī)則整齊，有一定規(guī)律，以方便場(chǎng)內(nèi)配電系統(tǒng)的布置，減少輸電線路的長(zhǎng)度；
3)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)機(jī)間的安全距離最小為3D；
4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組距離場(chǎng)內(nèi)架空線路保證一定的安全距離。
5)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為建筑物，其距場(chǎng)內(nèi)穿越公路、鐵路、煤氣石油管線等設(shè)施的最小距離，要滿足有關(guān)國家法律、法規(guī)的有關(guān)規(guī)定；
6)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組距有人居住建筑物的最小距離，需滿足國家有關(guān)噪聲對(duì)居民影響的法律、法規(guī)；
7)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組布置點(diǎn)要滿足機(jī)組吊裝、運(yùn)行維護(hù)的場(chǎng)地要求；
8)對(duì)擬定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組布置方案，需用風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)評(píng)估軟件進(jìn)行模擬計(jì)算盡量減少尾流影響，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，選擇最佳方案，標(biāo)出各風(fēng)力機(jī)地圖坐標(biāo)。
光伏選擇技術(shù)路線
光伏電站按照智慧光伏電站標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，將互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深度融合。
建設(shè)“智慧能源云平臺(tái)”，通過物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)采集電網(wǎng)、光伏電站、地理環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣象等信息，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)智能巡檢無人機(jī)攜帶紅外光熱成像儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)交互、分析，實(shí)時(shí)掌握電站全部光伏板的運(yùn)行狀態(tài)，可以快速定位故障，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。
1）光伏類型選擇
目前，國內(nèi)商用的太陽電池主要有以下幾種類型:單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池(CIGS)以及雙面雙玻太陽能電池。應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目類型、自然環(huán)境、屋面情況及費(fèi)用、供應(yīng)鏈情況、施工條件、交通運(yùn)輸?shù)纫蛩?，選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較優(yōu)的光伏組件。
2）逆變器選型
●逆變器選型應(yīng)參照NB/T 32004、Q/ANNJ0204以及光伏制造行業(yè)規(guī)范條件的相關(guān)要求。
●應(yīng)根據(jù)容量、相數(shù)、頻率、冷卻方式、功率因數(shù)、過載能力、溫升、效率、輸入輸出電壓、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)范圍及數(shù)量、保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能、通信接口、防護(hù)等級(jí)等技術(shù)條件進(jìn)行選擇。
●應(yīng)具備電能量、溫度、元器件狀態(tài)等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及通訊功能。
●逆變器允許的最大直流輸入功率應(yīng)不小于其對(duì)應(yīng)的光伏方陣的最大直流輸出功率(STC條件下組件功率參數(shù))
●各項(xiàng)性能參數(shù)除滿足接入電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)定外，還應(yīng)滿足當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的特殊要求，且具有一定可擴(kuò)展性。
●應(yīng)自帶直流開關(guān)，使得維護(hù)與使用更安全。
●逆變器如采用顯示屏，應(yīng)具備界面的用戶友好型，具體表現(xiàn)在中文顯示、內(nèi)容簡(jiǎn)單易懂及操作方便快捷防呆等方面;逆變器如采用顯示燈，應(yīng)具備準(zhǔn)確清晰呈現(xiàn)其運(yùn)行狀態(tài)的功能。
●應(yīng)按環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、海拔高度、地震烈度、污穢等級(jí)等使用環(huán)境條件進(jìn)行校驗(yàn)。
●濕熱帶、工業(yè)污穢嚴(yán)重和沿海灘涂地區(qū)使用的逆變器，應(yīng)考慮潮濕、污穢及鹽霧影響。
●海拔高度在2000m及以上高原地區(qū)使用的逆變器，應(yīng)選用高原型(G)產(chǎn)品或采取降容使用措施。
●逆變器防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP65。
●同一個(gè)項(xiàng)目所使用逆變器應(yīng)選用同一個(gè)品牌或系列。
●逆變器應(yīng)具備過壓降載功能，功能可進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程升級(jí)。
3）支架
目前國內(nèi)常用的光伏組件方陣的運(yùn)行方式，包括:雙軸跟蹤支架、平單軸跟蹤支架、斜單軸跟蹤支架、固定可調(diào)支架以及固定式支架形式。若采用的支架形式為固定支架。光伏方陣采用固定式布置時(shí)，最佳傾角應(yīng)結(jié)合站址當(dāng)?shù)氐亩嗄暝缕骄椪斩?、直射分量輻照度、散射分量輻照度、風(fēng)速、雨水、積雪等氣候條件進(jìn)行設(shè)計(jì);對(duì)于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，傾角宜使光伏方陣的傾斜面受到的全年輻照量最大。
4）節(jié)能型變壓器
采用先進(jìn)的節(jié)能型變壓器作為發(fā)電單元的升壓變壓器，降低升壓變壓器在夜間待機(jī)時(shí)，即處于空載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的空載損耗，避免電能的浪費(fèi)，更有利于電站的長(zhǎng)期高效運(yùn)行。
5）組件衰減自動(dòng)評(píng)估技術(shù)
試點(diǎn)中光伏項(xiàng)目通過逆變器和管理系統(tǒng)，一鍵啟動(dòng)即可完成光伏電站所有組串的掃描和分析，無需專業(yè)人員和設(shè)備。該技術(shù)能夠有效識(shí)別組件常見的衰減、隱裂、熱斑、旁路二極管擊穿、功率異常、PID效應(yīng)等故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏組件的有效診斷。
配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)路線
為了提高電網(wǎng)供電的可靠性和電網(wǎng)供電的質(zhì)量，最大限度地滿足用戶的用電需求，根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)110kV及以上電網(wǎng)做如下規(guī)劃:
1）電壓等級(jí)及變電容量
根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果及相關(guān)政策，園區(qū)高壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)一般確定為110kV，土建施工一次完成，主變臺(tái)數(shù)隨負(fù)荷發(fā)展，按容載比要求分期擴(kuò)建。
2）110kV變電站規(guī)劃
根據(jù)園區(qū)負(fù)荷用電需求和電力電量平衡結(jié)果，規(guī)劃建設(shè)變電站，后續(xù)將根據(jù)負(fù)荷發(fā)展情況，新增變電容量。
儲(chǔ)能選擇技術(shù)路線
一體化建設(shè)引入儲(chǔ)能電站系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)風(fēng)力發(fā)電存在的間歇性和不穩(wěn)定特點(diǎn)，也更有利于能靈活調(diào)節(jié)，提高發(fā)電系統(tǒng)效率。
此外風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)接入的友好性也得到改善。儲(chǔ)能投運(yùn)后，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)有效平滑風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)波動(dòng)、提高功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，使風(fēng)電場(chǎng)成為電網(wǎng)友好型、可調(diào)度風(fēng)電場(chǎng)。目前市場(chǎng)上主要儲(chǔ)能方式分為以下幾類:
1）機(jī)械儲(chǔ)能
抽水蓄能是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最成熟的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，具有容量大、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。但是由于抽水蓄能對(duì)外部地理環(huán)境要求較高，限制了其廣泛應(yīng)用。
壓縮空氣儲(chǔ)能具有容量大、連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，全生命周期內(nèi)的度電成本低于大部分電化學(xué)儲(chǔ)能，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，但大型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)一般需要利用鹽穴、礦坑等特殊地理?xiàng)l件建設(shè)儲(chǔ)氣室。飛輪儲(chǔ)能具有瞬時(shí)功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但其存儲(chǔ)能量較小，持續(xù)放電時(shí)間僅在分鐘級(jí)，同時(shí)存在自放電率高的問題，停止充電后能量一般在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)自行耗盡。
2）電磁儲(chǔ)能
超級(jí)電容器、超導(dǎo)儲(chǔ)能等電磁型儲(chǔ)能具有瞬時(shí)功率大、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但其持續(xù)放電時(shí)間很短，一般不超過數(shù)分鐘，比較適用于功率型應(yīng)用，如應(yīng)對(duì)瞬時(shí)電壓跌落、瞬時(shí)斷電供電等。目前電磁儲(chǔ)能成本較高，在超導(dǎo)臨界溫度、超導(dǎo)線材、電極材料等方面仍有待突破。
3）電化學(xué)儲(chǔ)能
電化學(xué)儲(chǔ)能具有設(shè)備機(jī)動(dòng)性好、響應(yīng)速度快、能量密度高和循環(huán)效率高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是目前各國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域和主要增長(zhǎng)點(diǎn)。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)主要包括鉛蓄(鉛炭)電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池，其中鉛炭電池、鋰離子電池發(fā)展較快，有望率先帶動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能商業(yè)化。
現(xiàn)階段，在諸多儲(chǔ)能技術(shù)中，從規(guī)模、安全性、成本等方面綜合考慮推薦采用電化學(xué)儲(chǔ)能。從電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性來看，鋰離子電池有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，鈉硫電池和釩液流電池未形成產(chǎn)業(yè)化，供應(yīng)渠道受限，成本昂貴。
從運(yùn)營和維護(hù)成本來看，鈉硫電池需要持續(xù)供熱，釩液流電池需要泵進(jìn)行流體控制，增加了運(yùn)營的成本，而鋰電池幾乎不需要維護(hù)。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化應(yīng)用場(chǎng)景
源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制應(yīng)用
“源－網(wǎng)－荷－儲(chǔ)”協(xié)同控制應(yīng)用是電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲(chǔ)能之間通過源源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動(dòng)、網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)和源荷互動(dòng)等多種交互形式，更經(jīng)濟(jì)、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)平衡能力，是提升新能源能源本地消納最重要的技術(shù)手段，其主要實(shí)現(xiàn)包括以下幾方面：
源源互補(bǔ)：不同新能源之間的有效協(xié)調(diào)互補(bǔ)，即通過靈活發(fā)電資源與清潔能源之間的協(xié)調(diào)互補(bǔ)，解決清潔能源發(fā)電出力受環(huán)境和氣象因素影響而產(chǎn)生的隨機(jī)性、波動(dòng)性問題，有效提高可再生能源的利用效率，減少電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用，增強(qiáng)系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)能力。
源網(wǎng)協(xié)調(diào):通過新的電網(wǎng)調(diào)節(jié)技術(shù)有效解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)及分布式電源接入電網(wǎng)時(shí)的“不友好”問題，讓新能源和常規(guī)電源一起參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，使新能源朝著具有友好調(diào)節(jié)能力和特性的方向發(fā)展。
網(wǎng)荷互動(dòng)：將負(fù)荷轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)的可調(diào)節(jié)資源，在電網(wǎng)出現(xiàn)或者即將出現(xiàn)問題時(shí)，通過負(fù)荷主動(dòng)調(diào)節(jié)和響應(yīng)來改變潮流分布，確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行。
網(wǎng)儲(chǔ)互動(dòng)：充分發(fā)揮儲(chǔ)能裝置的雙向調(diào)節(jié)作用。在用電低谷時(shí)作為負(fù)荷充電，在用電高峰時(shí)作為電源釋放電能。其快速、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的充放電調(diào)節(jié)特性，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用、需求響應(yīng)等多種服務(wù)。
源荷互動(dòng)：電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)均可作為可調(diào)度的資源參與電力供需平衡控制，負(fù)荷側(cè)響應(yīng)成為平衡電源波動(dòng)的重要手段之一。引導(dǎo)用戶改變用電習(xí)慣和用電行為，可匯聚各類可調(diào)節(jié)資源參與電力系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納。根據(jù)初步測(cè)算，通過源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制，預(yù)期實(shí)現(xiàn)可再生能源100%消納，實(shí)現(xiàn)低碳園區(qū)的建設(shè)。
用戶綜合能源管理應(yīng)用
智慧綜合能源管理應(yīng)用是通過對(duì)工業(yè)負(fù)荷、居民負(fù)荷用能單位的能耗設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各能耗使用情況，對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測(cè)及告警，根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果提供節(jié)能優(yōu)化調(diào)度策略與設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心有效節(jié)能的目的。
通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)與能源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，挖掘各類工業(yè)負(fù)荷不同工況下各類設(shè)備運(yùn)行特性，實(shí)現(xiàn)各類能源設(shè)備物理出力狀態(tài)的數(shù)字孿生;
采用綜合能源系統(tǒng)能源設(shè)備能效優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新，從全局最優(yōu)角度實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)多類型設(shè)備的能效優(yōu)化，以經(jīng)濟(jì)高效的設(shè)備運(yùn)行策略滿足用戶用能需求，實(shí)現(xiàn)用戶用能成本的有效降低。
原標(biāo)題：面向園區(qū)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)路線及應(yīng)用場(chǎng)景研究
掃描關(guān)注微信
寧德時(shí)代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...