中國儲能網訊:“安裝綜合能源協調控制系統后,相比2022年12月,今年光伏發電不再倒送了,園區尖峰負荷也降低了20%,用電不僅更加平穩,也更加綠色了?!?月21日,江蘇鹽城怡寧綜合能源科創產業園負責人花蘭干對上門檢查綜合能源協調控制系統運行情況的供電員工說。
1月1日,江蘇電力科學研究院有限公司自主研制的應用毫秒/秒級多時間尺度的綜合能源協調控制系統在該產業園投用。截至3月23日,該系統已平穩運行82天,減少園區碳排放217.58噸?;ㄌm干算了一筆賬:按照全年光伏等效滿負荷發電小時數為1100小時計算,綜合能源協調控制系統將助力園區全年100%消納新能源電量約200萬千瓦時,減少燃煤產生的碳排放約3000噸。
綜合能源系統需要更智能的協調控制裝備
綜合能源系統集光伏發電、儲能等多種供能方式于一體,可滿足客戶用冷、用熱、用電等多種需求,是消納可再生能源的高效手段。理想狀態下,當系統能量不足時,需要電網供電,能量過剩時,又可向電網反送電能。
自2017年以來,江蘇電網調度最高用電負荷連續6年突破1億千瓦,已成為全國負荷密度最大、電網規模最大的省級電網。隨著分布式光伏發電等大規??稍偕茉吹慕尤?,江蘇電網的結構日趨復雜,系統調峰能力不足、抵御風險能力不足等問題給電網安全運行和低碳運行帶來新的挑戰。
“盡管綜合能源系統有助于提升客戶用能的經濟性,但各種能源的相互耦合使系統協調控制變得十分復雜,且系統協調控制涉及大量電力電子設備,傳統的控制方法和裝備無法滿足多種能源相互耦合的管理需求,打造滿足高度電力電子化系統的協調控制裝備迫在眉睫?!苯K電科院綜合能源系統技術研究所所長高磊說。
有的放矢開展技術攻關研發系列裝備
為充分挖掘微型能源的潛力,讓綜合能源系統主動根據電網運行規律調節能量交互,2020年10月底,江蘇電科院組織攻關團隊經充分論證研制了綜合能源協調控制系統。該系統主要包括微網控制器、能量管理系統、儲能分級保護裝備和綜合能源管控平臺監控設備。
微網控制器相當于綜合能源系統中的實時決策專家,具備一次調頻、一鍵啟停和交直流微網快速互供等功能,面向電網可支撐省市電網頻率控制,面向客戶能滿足多種能源的消納和分配需求。能量管理系統作為風光儲充冷熱等各類綜合能源的一體化監測控制與能量管理平臺,統一管理與優化調度各類能源系統,能有效提高能源利用效率,促進節能減排目標實現。微網控制器與能量管理系統相輔相成,可為電網側一次調頻、新能源電量全額消納、新能源汽車有序充電、冷熱電互濟等場景提供支撐,實現各類能源系統的統一管理、優化調度,并促進它們與大電網友好互動。
“以往,產業園區對是否投用儲能裝置猶豫不決,最主要的原因還是電池安全性問題?!惫リP團隊成員周琦介紹,借鑒變電站系統級保護的理念,團隊從事前預防的角度出發,研發了儲能分級保護裝備。該裝備具有儲能預制艙級和電池簇級分級保護功能,能全方位保障預制艙內電池系統的安全穩定運行。監控平臺則把園區的能源設備信息可視化顯示出來,并預測源荷運行趨勢,自適應調整微電網運行策略,達到低碳用能目的。
實現微型綜合能源對電網頻率控制的支持
2021年1月29日,綜合能源協調控制系統在無錫祝塘綜合能源服務站投運,實現了微型綜合能源對電網頻率控制的支持。
“現場實測數據顯示,該微網控制器可以在300毫秒內實現頻率快速響應,將站內450千瓦的光儲能源有效用于電網頻率控制。若省內半數110千伏變電站采用這一方案,電網調頻容量將增加約50萬千瓦,每年可節省購電費用近10億元,降低碳排放百萬余噸?!惫リP團隊成員鄭明忠介紹。
2022年4月,綜合能源協調控制系統中標鹽城怡寧綜合能源科創產業園基地建筑智能化建設及清潔能源應用專項,準備在客戶側首次應用。該產業園接入1650千瓦光伏發電,并配置約2700千瓦的地源熱泵,輔以儲熱、儲冷、儲電等多種形式的儲能裝置。
“充分考慮到客戶側產業園區多臺區供電的潮流優化控制問題,我們研制的綜合能源協調控制系統能夠通過高速網絡拓撲識別技術,實現運行方式變換下多電力電子設備控制策略的毫秒級自適應切換,并具有負荷運行趨勢預測功能,能為園區微電網提供優化運行策略?!苯K電科院綜合能源系統技術研究所項目開發負責人王晨清介紹,當遇到電網短路故障等大擾動情形時,綜合能源協調控制系統能快速進行負荷轉代,保障園區重要負荷的連續供電能力。
江蘇電科院將持續跟蹤系統數據,充分總結運行經驗,力爭打造標準化產品,在更大范圍內實現成果應用轉化,為工業企業客戶提供靈活、低碳、經濟的用能服務。