核心提示面對分布式資源的集中接入與消納給配電網(wǎng)運行帶來的挑戰(zhàn)，國網(wǎng)湖北省電力有限公司試點建設(shè)了一批新型配電網(wǎng)示范項目，黃岡市黃州區(qū)新型配電網(wǎng)示范項目是其中的典型代表。該項目探索了適應(yīng)電力“源網(wǎng)荷儲充”一體化和多能互補發(fā)展的新型有源配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)路線，助推新能源電源并網(wǎng)。

6月25日，在湖北黃岡供電公司路口供電所，“源網(wǎng)荷儲充”數(shù)字化監(jiān)控平臺實時顯示著配電網(wǎng)當(dāng)天消納的新能源電量數(shù)據(jù)，新型配電網(wǎng)助力實現(xiàn)了分布式光伏電量全額消納。“當(dāng)前交直流混聯(lián)系統(tǒng)5個臺區(qū)的光伏發(fā)電出力最大為515千瓦，用電負(fù)荷最高為489千瓦，光伏發(fā)電超出用電負(fù)荷的部分由儲能設(shè)備存儲，讓每一度綠電都得到了高效利用。”該公司配電部主任操燕春介紹。

近年來，光伏發(fā)電、儲能、充電樁等分布式資源集中接入電網(wǎng)，給配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來新考驗。國網(wǎng)湖北省電力有限公司試點建設(shè)了一批新型配電網(wǎng)示范項目，其中，黃岡市黃州區(qū)新型配電網(wǎng)示范項目安裝了5套600千瓦基于鏈?zhǔn)郊軜?gòu)的低壓柔性互聯(lián)裝置，是目前國內(nèi)容量最大(3000千瓦)、端口最多(5個端口)的0.4千伏低壓交直流混合配電系統(tǒng)，成為湖北電網(wǎng)首個“源網(wǎng)荷儲充”友好交互的新型配電網(wǎng)，為未來智慧配電網(wǎng)建設(shè)提供了參考。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)智能運行控制能力亟須提升

建設(shè)分布式光伏是助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)與鄉(xiāng)村振興的一項重要舉措。

2021年7月，黃岡市黃州區(qū)政府發(fā)布分布式光伏規(guī)模化開發(fā)試點實施方案，計劃開發(fā)總?cè)萘?6.1萬千瓦的光伏發(fā)電，其中黨政機關(guān)光伏3.7萬千瓦、公共建筑光伏2.1萬千瓦、工商業(yè)光伏2.5萬千瓦、居民戶用光伏7.8萬千瓦，還要求電網(wǎng)對分布式光伏發(fā)電“應(yīng)接盡接”并進(jìn)行電量消納。

分布式光伏的集中開發(fā)和并網(wǎng)給傳統(tǒng)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。同時，充電樁等用電設(shè)施數(shù)量的快速增加也為電網(wǎng)帶來沖擊性負(fù)荷加大等問題。黃岡高新區(qū)供電中心副主任劉銘俊介紹，傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，即使是相鄰的兩個配電臺區(qū)，如果一個重載，另一個輕載，因為它們都是相對獨立運行的配電系統(tǒng)，較難實現(xiàn)統(tǒng)一智能控制，也無法進(jìn)行余缺互濟。

分布式光伏集中接入帶來的挑戰(zhàn)也是湖北電網(wǎng)在新能源快速發(fā)展形勢下必須直面的考驗。截至2021年年底，湖北省新能源發(fā)電總裝機接近1800萬千瓦，同比增長37.1%。全省分布式光伏大規(guī)模集中建設(shè)并在短期內(nèi)就地分散接入配電網(wǎng)，對電網(wǎng)的承載能力和消納能力以及配電網(wǎng)的智能運行控制等都提出了更高要求，探索智慧配電網(wǎng)建設(shè)路徑迫在眉睫。

新型配電網(wǎng)具有高彈性、高適應(yīng)性

自2021年起，國網(wǎng)湖北電力聚焦“雙碳”目標(biāo)，積極推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)，瞄準(zhǔn)建設(shè)安全可靠、靈活高效、智能友好、開放互動以及具有高彈性、高適應(yīng)性的智慧配電網(wǎng)目標(biāo)，建設(shè)了8個新型配電網(wǎng)示范項目，黃岡市黃州區(qū)“源網(wǎng)荷儲充”友好交互的新型配電網(wǎng)示范項目是其中之一。

2022年3月，黃岡供電公司啟動黃州區(qū)“源網(wǎng)荷儲充”友好交互的新型配電網(wǎng)示范項目建設(shè)，重點采用低壓物聯(lián)、分布式儲能、柔性互聯(lián)等技術(shù)，開展低壓柔直互聯(lián)臺區(qū)、低壓配電網(wǎng)透明化、“零碳”供電服務(wù)大樓、“源網(wǎng)荷儲充”數(shù)字化監(jiān)控平臺建設(shè)。

今年1月，項目基本建成，交直流混聯(lián)、送受端并存、微電網(wǎng)共生、多主體互動的新型智慧配電網(wǎng)投入運行。如今的路口供電所，屋頂上安裝了一排排光伏板，大廳前安裝了3臺60千瓦新能源汽車充電樁，院內(nèi)還裝有柔直變流艙、儲能艙，監(jiān)控室里運行著“源網(wǎng)荷儲充”數(shù)字化監(jiān)控平臺。

黃州區(qū)新型配電網(wǎng)示范項目創(chuàng)新應(yīng)用了DC/DC直流負(fù)載柜、柔直變流艙、自同步電壓源等核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備。每個柔直變流艙的交流端口接入電網(wǎng)，直流端口接入當(dāng)?shù)胤植际焦夥娫矗€可以接入負(fù)荷端、儲能端，實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲充”的靈活互動。此外，項目通過低壓配電網(wǎng)透明化建設(shè)，在臺區(qū)綜合配電箱、表前端子箱、用戶端等安裝四級低壓物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)，實現(xiàn)新型配電網(wǎng)可觀、可測、可控和故障精準(zhǔn)定位、快速隔離。

“低壓柔直互聯(lián)后，5個配電臺區(qū)實現(xiàn)聯(lián)體運行。以前，如果新接入光伏電源超過單臺配電變壓器容量200千瓦，變壓器就要增容，而臺區(qū)合體后的最大光伏電源接入容量可達(dá)3000千瓦，無須增容就可以實現(xiàn)對光伏電源的應(yīng)接盡接。”操燕春介紹，柔直互聯(lián)的配電網(wǎng)能像海綿一樣，在適應(yīng)“源網(wǎng)荷儲充”方面具有高彈性、高適應(yīng)性，充分接納新能源電源。該柔直系統(tǒng)已接入光伏用戶6戶、容量837千瓦，接入直流快充充電樁5個、容量300千瓦，節(jié)省了配電網(wǎng)大規(guī)模重構(gòu)、改造費用約295萬元。

黃州區(qū)新型配電網(wǎng)示范項目還顯著提升了供電可靠性。柔直系統(tǒng)配置了儲能艙和數(shù)字化監(jiān)控平臺后，如同配置了人工智能大腦的“充電寶”，具備多種智能運行方式。正常運行模式下，5個臺區(qū)的直流母線通過柔性互聯(lián)裝置合環(huán)運行，協(xié)調(diào)控制器實時監(jiān)控各臺區(qū)功率，綠電優(yōu)先在直流母線上消納，多余電量傳遞到臺區(qū)交流側(cè)。直流側(cè)發(fā)生故障時，5個臺區(qū)均可解列為獨立系統(tǒng)，由臺區(qū)自帶的終端控制器進(jìn)行自治，確保光伏電站、儲能設(shè)備、充電樁的正常運行及居民正常用電。另外，系統(tǒng)內(nèi)配置了直流保護(hù)裝置，可在5毫秒內(nèi)準(zhǔn)確定位并隔離故障區(qū)域。

柔直系統(tǒng)若出現(xiàn)“N-1”工況，會隨即啟動保電模式。3月10日，農(nóng)電3號臺區(qū)低壓配電柜發(fā)生故障，但居民用電絲毫未受影響。5個臺區(qū)形成了“手拉手”供電狀態(tài)，10千伏公用配電網(wǎng)、光伏發(fā)電實現(xiàn)雙電源供電模式，任意1個配電臺區(qū)停運都不影響對居民供電。即使在極端情況下兩路電源都停電了，300千瓦時的儲能裝置也能夠保障1到2個小時的應(yīng)急供電，形成三重供電保障，支撐微網(wǎng)運行。

黃州區(qū)新型配電網(wǎng)示范項目投運以來，光伏電源累計發(fā)電67806千瓦時，儲能艙累計充放電19932千瓦時，用戶供電可靠性由99.71%提升到99.99%。

新型配電網(wǎng)示范項目市場化運營加快推進(jìn)

黃州區(qū)新型配電網(wǎng)示范項目建設(shè)實現(xiàn)了多項技術(shù)突破，采用了國內(nèi)首套低壓智能分布式保護(hù)裝置、受本地控制的直流電源充電樁等先進(jìn)設(shè)備和“源網(wǎng)荷儲充”數(shù)字化監(jiān)控平臺等關(guān)鍵技術(shù)，提煉了項目設(shè)計、施工、驗收、運行典型經(jīng)驗，為今后新型配電網(wǎng)建設(shè)運行提供了參考和指導(dǎo)。

黃岡供電公司還積極探索新型配電系統(tǒng)市場運營模式，試點負(fù)荷聚合商、虛擬電廠、車網(wǎng)互動(V2G)充電等運營模式，探索讓各方互利共贏，體現(xiàn)新能源綠色、環(huán)保、低碳的市場價值，為新能源可持續(xù)發(fā)展和新型配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級創(chuàng)造良好的市場環(huán)境。

“我們通過建設(shè)新型智慧配電網(wǎng)，能夠引導(dǎo)新能源汽車有序錯峰充電，平抑用電負(fù)荷高峰，為保供電提供有力支撐。”黃岡供電公司新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展公司總經(jīng)理何威介紹，新能源汽車接上V2G充電樁，通過智慧配電網(wǎng)可以向大電網(wǎng)反向供電。假如同時有1.6萬臺新能源汽車配合向電網(wǎng)反送電，就相當(dāng)于建設(shè)了一座百萬千瓦的火電廠，發(fā)揮這些儲能電池的頂峰作用，對于保供電、合理精準(zhǔn)開展電網(wǎng)投資都有重要意義。

目前，國網(wǎng)湖北電力正在武漢沌口區(qū)域、宜昌城區(qū)試點建設(shè)城市新型配電網(wǎng)，在赤壁市、京山縣試點建設(shè)鄉(xiāng)村新型配電網(wǎng)示范項目，努力探索適應(yīng)電力“源網(wǎng)荷儲充”一體化和多能互補發(fā)展的新型有源配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)路線，進(jìn)一步提升電網(wǎng)經(jīng)濟效益，持續(xù)助推能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。