综合能源接入电网的管控技术研究

摘要：近年来，光伏、小水电和小火电等各类综合能源取得了快速的发展。大规模综合能源的并网改变了传统配电网辐射运行、单向潮流的特点，对继电保护、电压无功管理和电能质量等均带来了新的问题和挑战。综合能源类型多，数量多，分布广，特性不一，特别是光伏发电具有随机性、波动性和间歇性等自然特点，给系统运行管理部门带来了新的调度运行管理需求，包括综合能源接入监视与渗透率分析、综合能源并网电压无功分析与控制、综合能源发电功率预测与有序发电管理、以及区域配电网断面安全控制与优化调度等内容。本文针对综合能源接入电网的管控技术进行了分析。

关键词：综合能源接入;电网管控技术;体系研究

一、电网运行的安全性及稳定性现状

在综合能源接入电网之前，关键是确保电网的稳定性，稳定的电力供应是经济发展的基础。无论是企业还是设备，都需要稳定的电力。特别是在网络技术时代，大多数科学研究都依赖于电子计算机，一旦电力供应不稳定，遭遇大规模停电或强电流冲击时可能会对计算机或其他仪器造成巨大损害。所以，稳定性是电力使用的前提和核心。

（1）数据反映的信息较少。数据在任何系统中都扮演着十分重要的角色，它一般具有控制和分析的作用。当电力不稳定的情况发生时，通常是由数据检验未到位和数据分析不彻底等原因造成的。所以，在建设电网系统时，必须要有专门的数据监控人员对收集的数据进行分析并找到隐藏在已知数据背后的潜在数据。只有建立了强大的数据采集和监控系统才能保障电网的正常运转。

（2）安全性和稳定性的定量显示。随着电力系统的发展，研究人员面临的问题是数据越来越大，越来越复杂，这些复杂的数据组合极难控制，而如何监控这些数据成为一个问题。因此，研究人员将为网格的整体情况发布一个标准值，这是一个定量值。当根据该数量监视电网的所有操作时，电网将处于稳定状态，这种定量的出现也使监管机构更加便利。但是，现有的参数列表不够简洁，因此产生了主观需要高质量的问题，增加了国家电网的劳动力成本。

二、对分布式能源系统

分布式能源是一种节能、环保、低功耗的新能源系统，它通常分布在电力负荷周围，布局小，可以适应周围环境。分布式能源系统通常由用户和电力公司使用，以满足高负荷需求。分布式能源具有丰富的实施形式和实施技术，如分布式太阳能技术、分布式生物质能技术和燃料电池技术，改变了传统能源单一形式的缺陷，有效地提高了用电质量。在分布式能源系统中，继电保护装置检测是一项重要技术，它对电网运行和分布式能源的使用具有重要影响。

三、综合能源系统

綜合能源系统是指利用先进的物理信息技术和某一地区创新的管理模式，整合区域内的煤、石油、天然气、电能、热能等能源，实现各种异构能源子系统之间的协调规划，使之优化运营、协作管理、互动响应、互补互助。在满足系统多样化的能源需求的同时，能有效提高能源效率，推动发展可持续能源的新型能源系统。

综合能源系统有三个含义。（1）为实现多元化的能源综合管理打破不同能源直接的障碍;（2）创新性的发现能源的互补替代性，开发转换和存储的新技术，提高能源开发和利用效率，并打破技术壁垒;（3）是创新的市场模式，建立统一的市场价值衡量标准和价值转换媒介。能源的转型和互补可以反映经济和社会价值，并不断挖掘新的潜在市场。

综合能源系统可将各种能源统筹至电网中并进行协调管理，但仍有许多技术问题需要解决。例如：传统的汽车碳排放是人类碳排放的主要来源之一。据科学家估计，全球汽车每年向大气排放的二氧化碳超过4×109t，占人类碳排放总量的20%以上。工业部门和电动汽车的排放是实现低碳交通的关键技术之一。能效分析表明，电动汽车的能效比传统燃料汽车高出46%以上。更值得注意的是，由于功率装置的不同，使用V2G模式的电动车辆用电动马达代替燃料机器，并且使用清洁的二次能量为车辆提供动力而不会在驾驶期间产生CO2排放。即使我们考虑电力生产过程中的CO2排放，与传统汽车相比，纯电动汽车的碳减排潜力也在13%到68%之间。混合动力电动汽车还可以实现30%的碳减排能力。如果将V2G模式，10万辆电动汽车集中到电网，它可以取代4×105kW的火电峰值装置。用上面的公式计算，那么V2G模式的净收益将达到1096.7万元。电动汽车集群和电力公司大致分开，年收入548万元。每辆电动汽车每年收入548元，每辆电动汽车每年仅需24h放电（总计96kWh）。从这一点可以看出，智能电网和综合能源系统将在未来带来巨大的利益，但也带来了巨大的挑战。以V2G为例，对于单体循环寿命为800～1000次的锂离子电池，在将组技术应用于电动公交车后，循环寿命仅为400～600次，有些甚至更低。目前，电动汽车中使用的几种电池各有优缺点，它们都不能真正占据各种性能的优势，这是电动车辆应用领域中各种蓄电池共存的主要因素。显然，如果要推广V2G型号，有必要研究使用具有更高循环寿命的电池。

中国智能电网的发展，储能问题比较大。首先，储能容量有限，当使用峰值时，对于功耗小的用户可以保证能量存储容量，但是难为大型工业企业等大型消费者调整电源。此外，在能量存储效率方面存在技术问题，充电通常需要很长时间，充电和放电时间与应急要求之间存在矛盾。在储能技术领域，国外，特别是美国和日本，已经开始初期研究，在工程方面取得了许多成果和丰富的实践经验。由于国内研究起步较晚，相关技术与国外仍存在差距，尤其是飞轮储能等先进储能系统。此外，外国在电力电子接口和能量存储系统的高效转换等技术方面也处于领先地位。

四、结语

综合能源系统的发展基于分布式电力和微电网技术的发展，这也是智能电网的发展方向。然而，目前的综合能源系统无法有效地连接到智能电网，因为综合能源系统的能源需求太大而无法通过当前电网来满足。只有当这项技术成熟时，集成能源系统才能成功实现电网连接。

参考文献：

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[2]韩宇，彭克，王敬华，徐丙垠，李俊格，赵曰浩.多能协同综合能源系统协调控制关键技术研究现状与展望[J].电力建设，2018，39（12）：81-87.

[3]黄进，夏友斌，肖雅，韩亚平，赵剑飞.间歇性新能源接入对地区电网迎峰度夏的影响[J].电工电气，2018（05）：14-17.

作者介绍：

李京（1985.10.2），性别：男;籍贯：湖北;民族：汉;学历：本科、学士;职称：高级工程师;研究方向：电力市场营销。

张娅莲（1986.3.26），性别：女;籍贯：湖北;民族：汉;学历：硕士研究生;职称：工程师;研究方向：电力市场营销。