1、多能互補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行方案1、新區(qū)分布式能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多能互補(bǔ)分布式能源的多樣化、供電能力的不同以及負(fù)荷結(jié)構(gòu)的多樣化導(dǎo)致其內(nèi)部各層次元素的不同和層次間聯(lián)結(jié)關(guān)系的差異。某新區(qū)多能互分布式能源站中從燃料輸入到能量終端用戶主要有電能流、熱能流以及天然氣流等能量流，某新區(qū)具體的多能互補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)供能關(guān)系如圖3-1所示。某新區(qū)的能源的外部輸入主要是天然氣燃料和外部電網(wǎng)的電能供應(yīng)。天然氣主要用來(lái)為燃汽輪機(jī)組提供燃料，燃?xì)廨啓C(jī)除了生產(chǎn)高品質(zhì)電能外，還能夠通過(guò)熱能蒸汽來(lái)滿足新區(qū)內(nèi)的熱負(fù)荷需求和工業(yè)蒸汽的需求，并且能夠提供一部分熱能蒸汽給蒸汽式可吸收制冷機(jī)以及氣體吸收制冷機(jī)制冷用，以便用來(lái)滿足一部分的冷能

2、需求，另一部分冷能需求則由電能轉(zhuǎn)換來(lái)滿足。光伏電池、燃?xì)廨啓C(jī)除了滿足新區(qū)內(nèi)的電負(fù)荷外，還可以向儲(chǔ)能裝置充電。圖3-1某新區(qū)多能互補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)供能關(guān)系圖根據(jù)某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)分布式能源規(guī)劃，在新區(qū)分布式能源站配置40MW燃?xì)廨啓C(jī)組,能源站出2回llOkV線路接入220kV勤王變，光伏電站60MW,并配置5MW儲(chǔ)能裝置,出1回llOkV線路接入220kV勤王變。某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)電力負(fù)荷現(xiàn)26MW,到2020年預(yù)計(jì)達(dá)到60MW,電力負(fù)荷出線主要集中在220kV勤王變和llOkV迎賓變的10kV側(cè)。某新區(qū)熱力負(fù)荷峰值現(xiàn)在是42t/h,基本熱力負(fù)荷為30t/h,預(yù)計(jì)到2020年達(dá)到熱力負(fù)荷峰值可達(dá)到5

3、0t/ho新區(qū)分布式能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)分布式能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2、新區(qū)分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行獨(dú)立性評(píng)估燃汽輪機(jī)組可完全滿足新區(qū)的熱能供應(yīng)，冷能負(fù)荷則分別由燃汽輪機(jī)組供應(yīng)和電能轉(zhuǎn)換來(lái)滿足。新區(qū)內(nèi)，冷、熱完全可做到能源獨(dú)立。根據(jù)電力平衡分析結(jié)果，某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)在典型方式下能夠?qū)崿F(xiàn)自我電力平衡，不需要同外界進(jìn)行電力交換。不過(guò)地區(qū)出力不穩(wěn)定的光伏裝機(jī)總量達(dá)到60MW,在陰天停發(fā)或出力較低時(shí)地區(qū)僅能依靠40MW燃機(jī)供電，供電能力可能存在不足，屆時(shí)需要從外網(wǎng)受入電力滿足負(fù)荷供電需求，在燃機(jī)檢修期間上述問(wèn)題將更加嚴(yán)峻。根據(jù)電量平衡分析結(jié)果，為滿足某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)用電量需求，202

4、0年光伏機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)需要達(dá)到1017小時(shí)，燃?xì)鈾C(jī)組利用小時(shí)數(shù)需要達(dá)到6125小時(shí)，均處于合理范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理。綜上所述，某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)在典型方式下能夠?qū)崿F(xiàn)自我電力平衡,發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理，具備一定的獨(dú)立運(yùn)行能力，僅在特殊方式下可能同外界進(jìn)行少量電力交換。3、新區(qū)分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評(píng)估根據(jù)工程接入方案,2020年某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)分布式能源站以及農(nóng)業(yè)光伏大棚分別以110kV線路接入勤王變，線路兩端設(shè)有斷路器，線路配置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。由圖3-2可知，HOkV迎賓變及220kV勤王變通過(guò)10kV出線為地區(qū)用戶供電，故以220kV勤王變10kV母線及HOkV迎賓變電站10kV母線

5、作為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，研究區(qū)域分布式能源站以及農(nóng)業(yè)光伏大棚對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。選取供電可靠率作為可靠性評(píng)估指標(biāo),供電可靠率計(jì)算公式如式（）所示。供電可靠率=（1-用戶平均停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間)x100%(1)其中，用戶平均停電時(shí)間為描述負(fù)荷點(diǎn)可靠性的主要指標(biāo)，可由式（2）計(jì)算。用戶平均停電時(shí)間=Z每戶每次停電時(shí)間Z（每次停電持續(xù)時(shí)間x每次停電用戶數(shù)） 總用戶數(shù)總用戶數(shù)(2)以區(qū)域分布式能源站為例，研究區(qū)域分布式能源站或農(nóng)業(yè)光伏大棚送出線路故障造成的用戶停電持續(xù)時(shí)間。當(dāng)區(qū)域分布式能源站110kV送出線路發(fā)生故障時(shí),保護(hù)裝置控制斷路器瞬時(shí)動(dòng)作隔離故障，原區(qū)域分布式能源站供應(yīng)的負(fù)荷將由農(nóng)業(yè)光伏大棚及系統(tǒng)側(cè)供

6、電，因?yàn)榈貐^(qū)總負(fù)荷約為26MW,遠(yuǎn)小于llOkV迎賓變及220kV勤王變的額定容量，且考慮勤王變220kV出線裕量充足,故負(fù)荷轉(zhuǎn)移過(guò)程不會(huì)造成主變及系統(tǒng)側(cè)220kV線路過(guò)載，所以區(qū)域分布式能源站llOkV送出線路故障不會(huì)造成用戶停電，即式（2）中每次用戶停電持續(xù)時(shí)間為0。同理，農(nóng)業(yè)光伏大棚送出線路故障不會(huì)造成用戶停電，每次用戶停電持續(xù)時(shí)間為0。綜上所述，某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)區(qū)域分布式能源站以及農(nóng)業(yè)光伏大棚接入后，對(duì)地區(qū)的系統(tǒng)可靠性不會(huì)產(chǎn)生影響，地區(qū)發(fā)生單一線路故障時(shí)，結(jié)合所配置的保護(hù)策略及斷路器功能，地區(qū)用戶平均停電時(shí)間為0,供電可靠率為100%。本工程工業(yè)蒸汽參數(shù)要求為0.8MPa,需求量隨工業(yè)

7、生產(chǎn)量變化而變化，對(duì)這部分負(fù)荷考慮采用抽凝機(jī)供給以提高整體熱效率。當(dāng)蒸汽負(fù)荷較小時(shí)，余熱鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽優(yōu)先進(jìn)入抽凝機(jī)做功產(chǎn)生電能，將做功后的低溫低壓蒸汽抽出用于供給工業(yè)蒸汽；當(dāng)蒸汽負(fù)荷增大時(shí)，能夠調(diào)整抽凝機(jī)抽出的蒸汽量，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求；當(dāng)抽出的蒸汽量占抽凝機(jī)進(jìn)汽量的比例超過(guò)75%時(shí)，抽凝機(jī)無(wú)法滿足工業(yè)負(fù)荷需求，能夠?qū)⒂酂徨仩t產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過(guò)減溫減壓，直接對(duì)夕M共給。供汽可靠率為100%。此外，經(jīng)調(diào)研，當(dāng)前分布式能源站所采用主要設(shè)備（如燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)等）的可靠性均在99%以上。4、智能化運(yùn)行水平1）綜合能源管理系統(tǒng)構(gòu)架某新區(qū)能量管理系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：某能量管理中心和各分布式能源自

8、身的監(jiān)控系統(tǒng)以及負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)調(diào)度中心與新區(qū)分布式能源系統(tǒng)的信息交換由某能量管理中心負(fù)責(zé)管理。具體參見(jiàn)圖3-3。某市電力主網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)某新區(qū)能量管理中心燃汽輪機(jī)組aQ Qa電動(dòng)汽車樓宇能源充電站 綜合管控分布式光伏發(fā)電用電量采集圖3-3某城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖綜合了各分布式電源、負(fù)荷等的本地控制系統(tǒng)提供的信息，基于分布式電源發(fā)電的報(bào)價(jià)、儲(chǔ)能單元的剩余容量、電網(wǎng)電價(jià)以及根據(jù)負(fù)荷需求制定的經(jīng)濟(jì)發(fā)電計(jì)劃，某能量管理中心系統(tǒng)使用合理的能量管理策略管理各分布式發(fā)電單元以及儲(chǔ)能單元的運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)實(shí)現(xiàn)某新區(qū)的能量平衡和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。某能量管理中心系統(tǒng)與分布式電源、負(fù)荷等的本地控制系統(tǒng)之間的信息交換

9、通過(guò)本地的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2）光伏電站智能控制系統(tǒng)光伏電站工程按照”無(wú)人值班，少人值守”的原則設(shè)計(jì)。配置一套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用集光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ転橐惑w的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)、控制操作、防誤閉鎖、同期、報(bào)警處理、事件贍記錄及事故追憶、畫(huà)面生成及顯示、在線計(jì)算及制表、電能量處理、時(shí)鐘同步、人-機(jī)聯(lián)系、系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)、遠(yuǎn)動(dòng)功能和與其它設(shè)備接口等功能。3）燃汽輪機(jī)組智能控制系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)組主要以燃機(jī)DCS系統(tǒng)作為燃汽輪機(jī)組集中控制的核心。操作人員能夠通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)整個(gè)燃汽輪機(jī)組進(jìn)行控制及監(jiān)視。控制網(wǎng)絡(luò)包含所有的必要設(shè)備

10、，如操作員站，工程師站等。DCS系統(tǒng)及所有就地設(shè)備采用最新的技術(shù),冗余工能，具有高可靠性。所有的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備將通過(guò)DCS進(jìn)行同步。燃機(jī)系統(tǒng)的控制及監(jiān)視即能夠通過(guò)操作員站及能夠通過(guò)隨燃機(jī)提供的操作系統(tǒng)進(jìn)行，并通過(guò)與DCS的通訊接口，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)燃機(jī)的監(jiān)視和調(diào)控。4）充電站監(jiān)控系統(tǒng)充電站監(jiān)控系統(tǒng)主要完成采集、處理、存儲(chǔ)來(lái)自充電機(jī)及配電監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù),提供圖形化人機(jī)界面及語(yǔ)音報(bào)警功能，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)及下發(fā)控制命令，用以監(jiān)控充電機(jī)及配電系統(tǒng)的運(yùn)行；除配電站監(jiān)控SCADA功能外，還提供對(duì)充電站系統(tǒng)的諸如智能負(fù)荷調(diào)控等高級(jí)應(yīng)用功能，為充電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障手段。5）樓宇綜合能源管控系統(tǒng)樓宇綜

11、合能源管理系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)城市各區(qū)域建筑設(shè)施的能源消耗環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化分析及管理。系統(tǒng)由能源計(jì)量管理、能耗在線監(jiān)測(cè)、能耗數(shù)據(jù)分析、能耗指標(biāo)管理、預(yù)測(cè)預(yù)警管理、自主能源審計(jì)管理、綜合報(bào)表管理、智能決策支持、智能管控等多個(gè)可擴(kuò)展模塊構(gòu)成，通過(guò)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的有效集成，能夠?qū)^(qū)域?qū)崿F(xiàn)能源在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和綜合管理服務(wù)功能。樓宇綜合能源管理平臺(tái)將城市市政及各個(gè)末端分支的能源系統(tǒng)整合，借助能量調(diào)控管理中心的平臺(tái)支持，把整個(gè)城市頂層能源規(guī)劃與末端能源管理有機(jī)結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)城市層面的節(jié)能減排,為城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、城市建設(shè)發(fā)展方向的確定提供有效

12、的技術(shù)手段。6)F化能量管理系統(tǒng)根據(jù)某市城南經(jīng)濟(jì)新區(qū)分布式能源規(guī)劃以及接入系統(tǒng)的構(gòu)架特征，即分布式光伏電站、燃汽輪機(jī)組、新區(qū)負(fù)荷與新區(qū)主電網(wǎng)相互交錯(cuò)，所以某新區(qū)的能源系統(tǒng)不能再以單獨(dú)的微網(wǎng)系統(tǒng)并入某新區(qū)的主電網(wǎng)，而是把各分布式電源、各能源負(fù)荷以及新區(qū)內(nèi)的能源服務(wù)作為整體考慮，按照新區(qū)獨(dú)特的運(yùn)行模式進(jìn)行一體化能量管理調(diào)控。所以，建議在某新區(qū)建立能源運(yùn)行監(jiān)測(cè)中心，在保證某新區(qū)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠的前提下，對(duì)各類分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行多能互補(bǔ)、優(yōu)化調(diào)度，以便實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)能源利用效率的最大化以及經(jīng)濟(jì)效益的最大化。除了先進(jìn)的控制技術(shù)，多能互補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行也依賴于系統(tǒng)級(jí)合理的能量管理與集成控制,分布式能源站自身的能量?jī)?yōu)化管理，能夠有效提高能源利用效率以及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。多能互補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)中的可調(diào)節(jié)變量比常規(guī)的電力系統(tǒng)更加豐富