微电网及分布式电源并网标准体系介绍

10月12-13日,第五届储能技术在分布式能源与微电网中应用高层研讨会在深圳顺利召开。中国电力科学研究院配电所主任吴鸣,在会上就分布式微电网标准做了精彩演讲。


演讲全文如下:

 

下面我为大家介绍我国微电网及分布式电源并网标准体系。

 

第一,微电网与分布式电源并网现状及趋势。分布式电源的概念比较明确,指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网,且在配电网内平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、天然气、资源综合利用发电等技术类型。这是我们对分布式电源的分类,可以看到水电、太阳能发电、风电,各种能源综合利用,垃圾焚烧、农林废弃物等,我们梳理了,这里面很多是以逆变器,也就是我们常说的装备并网,也有同步机并网的,也有异步电机并网的,它接入以后反应的特性和对电网的影响是不一样的。

 

在“十二五”初提出微网的概念,以分布式发电技术为基础,融合储能、控制和保护装置的一体化单元,靠近用户终端负荷,接入电压等级是配电网电压等级,能够工作在并网和孤岛两种模式。微电网是由分布式发电、储能和负荷构成的可控供能系统,在国际上被认为是提高分布式电源利用效率的有效方式,是国外智能电网的技术热点。在分布式电源渗透率较高的局部地区及电网覆盖不到的偏远地区或海岛,采用微电网的方式,可以提高配电网对分布式能源的接纳能力、解决偏远地区的供电问题。

 

微网的元素,微网的概念说了很久,包括各种各样的微源,符合客观和网控制,构成微型发电网络和源网和储能多种元素,构成微网系统。中国还是高度重视分布式能源和微电网建设,出台一系列政策支持,主要是以国家发改委和能源局居多,一般财政部附属的政策比较少。今天很多专家讲,我们期待昨天的政策后续有些细则,昨天5个单位有财政部,除了光伏和风电的补贴政策是财政部连锁的,后续会不会有些细则,大家拭目以待,如果没有细则,昨天的也就是一个指导性文件。

 

“十二五”规划提出的发展目标是2015年建设分布式电源光伏发电,当时“十二五”初提出的目标,到现在看来是远远实现了当时的指标。截止到2016年底,全国并网的分布式电源装机容量达到1032万千瓦时,规划、在建、投运微网试验示范项目90余个,还不包括一些企业自发投资的微网,主要是两大电网公司和五大发电集团,有一定指导意义的微网,涵盖社区、公用事业微电网、校园微电网、海岛微电网和偏远地区的微电网,这是我们目前国家发展的现状。

 

国际上,全球正在规划或运营的微电网接近4393MW,目前微电网在5MW以下占34%,大于5MW占19%,更大的或者更小的微电网都是符合正态分布。典型咨询公司认为微电网发展趋势会遵守Fisher-pryS曲线,随着相应的经济准则和设备容量以及价格、技术条件变化,微网快速增长会出现在2020年以后,还有3年时间,能不能达到这个估值我们拭目以待。有人认为微网快速发展的增长趋势可能提前到来,中国认为这个趋势比较平缓,微网的数量这几年在增加,主要出现在一些园区,前面一些单位说储能的配置,主要目的是不是为了构建微电网,主要是想储能投入以后获得稳定收入的运营模式,还有速配放开以后的运营模式的构建。微电网的增长从2012年以来数据增长是比较快的,我以前的报告专门分析过,微电网的增长曲线有指数级增长,2013年以前是养不活企业,2015年、2016年以后,目前在建的微网工程使企业进一步生存和发展的,这个前提还是存在的。

 

微电网的应用定位还是三大定位:

 

1、满足高渗透率分布式可再生能源的接入和消纳,有些微网群的概念,目前国家,尤其中央大力号召精准扶贫,比如大量光伏在安徽、江西、山西、湖北一带,大量光伏并网以后,给当地的电网造成很大的冲击,当地政府都已经考虑到以大规模光伏扶贫,一窝蜂上电以后,对国家能源体系有影响。上个月国网专门成立专题,比如浙江省,浙江省峰值负荷是8000千瓦,如果光伏装机到两千万,调度要采取另外的措施来保证,要不然影响局部电网频率的稳定,高渗透率分布式可再生能源的发展会产生影响。

 

2、满足与大电网联系薄弱偏远地区的电力供应,这是墙内开花墙外香,很多海岛,包括国外的海岛上,很多企业做的还不错,大量变电装备还有企业储能,有些企业做的很好。

 

3、满足对电能质量和供电可靠性有特殊要求的用电需要,基于微电网的思想和大容量电源装备接入以后可以解决注入电压不稳等的问题,这是高可靠性的功能系统,也是微网未来的发展趋势。

 

微网与传统电网的区别,我不想讲,因为大家都知道,微网是以就地为主,像内蒙的220千伏的微网不可持续,没有生命力,对微网也是有巨大的伤害,那就是局域网,为什么要讲微网?电源距离用户近,建立电力、热能就地利用,无需长距离传输,动态的复合控制,能够实现源网核的快速互动。还有逆变器的大量使用,这是微网的特征。可以脱离主网,独立运行,多种运行模式,上午专家提到并网、离网都是微网可以调控利用的手段,传统电网不具备这些灵活的功能。

 

微电网有哪些关键技术?我们觉得未来微网发展还是在优化规划设计技术、微电网多分布式电源协调运行控制技术、微电网多元复合储能技术、微电网的电能质量控制与治理技术、微电网的智能保护技术、微电网经济运行理论与能量优化管理方法。我在安徽组织直流配电工程,我们把多年前抛弃的混合储能技术也引入进来,把铅炭电池和超级电容两种储能技术同时应用在直流配电系统里面,分别用于能量和功率的稳定控制,现在发现基于统一接口,利用它的寿命比较长,一种装置功率性的循环特性能量稳定和持续的特点优化配置以后,降低成本,提升整个系统的运行特性,这方面我们的工作在继续做。我们分析微电网的关键技术就是这6类,下面有些产业化发展对我们标准化工作的需求。我国微电网和分布式电源并网在全国范围发展迅速,亟需标准化工作给予技术支撑和规范。微电网和分布式电源并网改变了电力系统在中低压层面的结构和运行方式。与微电网和分布式电源并网息息相关的电网运营企业和设备供应商们熟悉的传统原则受到挑战。二是迫切需要国家层面的标准化工作支撑,很多时候我们一些供电原则、保护原则等受到挑战,迫切需要从国家层面标准化工作的支撑,必须要有国标才方便管理层面,甚至政府、法院认可的程度。

 

微电网的标准体系急需统一的规划和顶层设计,微电网和分布式电源并网涉及发电、电网、用户等多个领域,系统复杂性突出。需要将微电网作为一个相对独立单元,对相关技术领域开展系统分析。对不同应用场景下微电网、分布式电源功能进行定位和系统边界区分。从系统的角度辨识标准缺失和可能出现的重复甚至矛盾的地方,识别亟需制定的标准,制定微电网标准化路线图和标准体系。这是我们标委会在做的工作。

 

前面很多专家和厂家都说到,目前定的标准,包括微网建模及仿真、微网并网、微源接入微网、微网规划设计、微网运行特性测试、微网调试及验收、微网运行维护啊、微网内发电侧管理、微网内需求侧管理、微网内储能管理、微网保护、微网信息与通讯、微网监控系统功能、微网黑启动、微网运行评价。在标准领域都有很多工作急需要做,没有这些标准支撑很难形成大规模网站化推广。

 

标准化工作的现状以及展望,主要是和大家梳理一下,中国在IEC先后发起成立adhocG53微电网特别工作组和IECSEG6微电网系统评估组,这个组的使命去年年底已经完成了,制定IEC在微电网领域的战略规划。刚刚过去的国庆,我们代表中国,我们承担IECSC8B分布式电力能源系统分技术委员会秘书处工作。参与IEC智能电网路线图编写,参与微电网用于灾备的白皮书编写。牵头编制的IEC/TS62786:2017分布式电源电源接入电网,正式发布。牵头编写IEEEP2030.3《储能接入电力系统测试标准》,2016年6月30日已获批以标准的形式出版发布。在IEEE申请获批成立IEEEP2030.9微电网规划设计工作组,组织编写《微电网规划设计推荐性实践》。

 

目前微网标准的现状也是和大家汇报一下,目前国家标准层面,分布式并网领域4项、微电网领域8项,行业标准分布式电源并网领域6项,微电网领域6项。微电网与分布式电源并网标准体系的研究和编制,内容涵盖微电网与分布式电源并网的规划设计、调试验收、并网测试、运行控制等内容。成立全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会SAC/TC564,负责微电网与分布式电源并网的标准体系建设、标准制定/修订、标准宣贯以及对口国际电工委员会电能供应系统方面技术委员会(IEC/TC8)等标准化工作。

 

制定分布式电源并网技术技术标准体系主要解决的问题:指导设计,对分布式电源并网应满足的技术条件、并网接口设计应遵循的原则进行规定。规范建设,对分布式电源入网调试、验收及测试进行规定。协调运行,对分布式电源并网运行控制、运行监视和信息交互应满足的技术要求进行规定。保障安全,对分布式电源与配电网的互联接口入网测试、安全保障措施进行规定。

 

分布式电源技术标准体系包括以下几类:

 

1、基础通用类;

 

2、技术要求类;

 

3、调试验收类;

 

4、试验检测类;

 

5、运行维护类;

 

6、调度管理类。


分布式电源并网的重点,从接入电网以后安全运营的角度,包括接入规定,主要是对分布式电源接入容量、接入电压等级、电能质量、功率控制、电压频率响应特性、保护、通信与信息、电能计量、并网检测等进行规范。并网测试层面是一些测试结构需要遵循的规范,各阶段应做的试验项目、试验方法、试验周期,用于检验DG是否满足接入技术规定的要求。孤岛运行,从安全的角度,规定设计、操作和集成分布式孤岛电力系统的方法和应考虑的因素,提出并网、离网以及两种模式过渡过程中应满足的技术要求。信息通信,对需要与电力系统进行通信的分布式电源,规定了信息交换应遵守的规约、监控系统的功能以及推荐结构等。

 

国标,有编号的是已经发布的,GB/T33593-2017(分布式电源并网技术要求)和GB/T33592-2017(分布式电源并网运行控制规范)已经发布。还有分布式电源并网继电保护技术规范和分布式电源并网工程调试与验收标准已经立项。

 

行标,除了继电保护,行标周期相对短,除了继电保护,所有分布式电源行标都已经发布了,分布式电源接入配电网技术规定、分布式电源接入电网测试规范、分布式电源接入电网运行控制规范、分布式电源接入电网监控系统功能规范、分布式电源孤岛运行控制规范。分布式电源继电保护装置运行管理规程已经立项。

 

制定微电网并网技术标准主要解决的问题:


1、指导设计,对微电网并网运行、离网以及并离网过渡过程中应满足的技术条件、设计应遵循的原则进行规定。


2、规范设计,对微电网与配电网互联部分的设备调试、功能调试以及验收内容进行规定。


3、协调运行,对微电网不同运行模式下在功率控制、系统异常响应、模式转换等方面应满足的技术要求进行规定。


4、保障安全,对微电网互联接口的测试条件、测试项目、测试方法进行规定。

 

微网标准体系和分布式电源比较类似,只不过里面主要是把孤岛型和离网型做了分别,对并网规定、调试验收和试验检测规定更加复杂和详细,体系分类基本上是一样的。

 

目前微网的并行情况是这样,微电网接入电力系统技术规定是今年,这个信息已经发布,我们制定的是第四条,微电网接入配电网测试规范,也是在上个月正式发布的。我现在定的目标,微电网接入配电网系统,调试和验收规范,是住建部的标准,需要住建部会签,今年年底微电网配电验收规范正式发布。剩下的都是在编阶段,我们预计到明后年,微电网技术标准体系也会相对比较完备。

 

微网的行标比分布式电源行标启动的晚一点,所以没有一项微网行标发布,都是在编,主要是牵扯微网的技术,跟分布式电源相比,微网更加系统化,在编制的时候可能有些争议比较大,所以微网目前的7项行标都是在编过程中。

 

微网的标准化工作展望,我们成立编委会的目的是服务产业和技术发展的新要求。目前的挑战是并网电压等级升高,电网公司希望微网控制10千伏及以下,我们和国家能源局不停博弈,基本上现在的标准我们还是比较认可的。微网的电压等级在35KV及以下是比较合理的规模,确实要应对分布式电源渗透率不断提高,早期做的微网还是常规电源和常规负荷比较多,随着分布式电源不断提高,微网协调控制能力和微网预测都遇到很大的问题,以前一个台区光伏装机比较少,构建储能微网比较简单,但是随着光伏装机容量扩大,新能源的波动对微网和配网都造成一定程度的冲击,我们相应的研发工作还是要持续跟上,才能保证微网大规模发展,给电网安全性提出有效应对。

 

电力体制改革,现在不光是合同能源管理,还有市场放开,唯一能够利用的平台就是微电网和微电网群,光靠分布式发电或者储能只是一种能量的调度或者产生的形式,不能构成收益的平台,微网或者微网群是更好的运营优化管理,最基础的基础平台和装备平台,这是离不开的。微电网建设提到国家的战略日程,能源局、发改委也发布了很多的标准,虽然这些东西每个指导意见,对产业的影响不大,但是逐步的有日积月累的效应,总会让新能源的时代加速到来。

 

中国电科院微网团队,我们的工作主要是基于三大国际组织和一个标委会,我们是国际电工委员会IECSC8B,主要是制定IEC在分布式供电、微电网领域的战略规划。我们在IEEE主要是组织编写储能系统测试技术标准和组织编写微电网规划设计的推荐性方法和好的工程实例的做法。同时我们是CIGRE的主席,主要负责国际大电网会议-配电网与分布式发电工作,包括配网规划\混合储能等多个工作组也在推动,我们也是微电网国家标准委员会的秘书处,很多国家国标、行标和企业标准都在我们团队当中制定,欢迎有兴趣的同事或者专家可以一起来共同开展我们国家的工作。

 

谢谢大家!

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