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    分布式智能電網讓山區用電綠色可靠
    (時間:2022/9/19 10:34:32)

      我國清潔能源開發方式已經從傳統的集中式為主,向分布式與集中式并重發展轉變。據國家能源局的統計數據,2021年新增光伏發電并網裝機中,分布式光伏新增約2900萬千瓦,約占全部新增光伏發電裝機的55%,歷史上首次突破50%。
      貴州是助力國家達成碳達峰、碳中和目標的先驅力量,2019~2020年,光伏建設規模達882萬千瓦,發電規模連續2年全國第一,約占全國新建規模的20%。同時,貴州還是能源“集中式”和“分布式”并重發展的重要縮影,盤州、威寧、鎮寧和關嶺域等13個整縣(市、區)屋頂分布式光伏建設,結合鄉村振興戰略、國家生態文明試驗區建設同步快速推進,農光、林光互補等多種并網方式在提高資源利用效率的同時,壯大了農村集體經濟,增加了農民就業機會。
      預計到2022年底前,整縣(市、區)屋頂分布式光伏建設完成總建設規模的40%以上,2023年底前,100%完成建設任務并通過國家驗收,并且在“十四五”期間,持續擴大分布式屋頂光伏的并網容量和范圍。
      然而,山區電網的消納能力和安全穩定運行面臨顯著挑戰。一是農村負荷季節性和人口遷移性,導致了極高的負荷峰谷差和極低的設備利用率,部分光照資源豐富的農村臺區,正、反向潮流下均存在重(過)載風險;二是大量生態農業、綠色加工以及特色養殖等鄉村振興產業,在精細化和智能化的驅動下對電力依賴度更高,大量的電能替代項目在鄉村快速發展,美麗宜居鄉村對供電品質要求更高,光伏消納和產業升級對供電可靠性需求更加強烈;三是農村低負荷密度下的遠距離供電,疊加山區特有的多林木、多雷及多災通道環境,導致故障停電多、搶修復電難,低密度負荷區電網難以算清“投資—收益”間的平衡賬。
      今年4月,中央財經委員會第十一次會議指出,發展分布式智能電網,建設一批新型綠色低碳能源基地。對于正在如火如荼開展鄉村振興和綠色低碳轉型的廣大山區農村,分布式智能電網既為綠色能源可靠利用指明了發展方向,也為配電網的智能化、數字化轉型提供了根本遵循。
      南方電網貴州電網公司將在貴州省六盤水盤州羊場鄉開展數字化多層次分布式智能電網示范,助力構建山區綠色可靠配用電體系。
      盤州羊場鄉聚居著布依族、白族、苗族等多個民族,是貴州省鄉村振興示范點之一,區域內包括扶貧光伏、小水電等近千個分布式電源。此外,盤州也是整縣屋頂光伏開發的示范縣,“十四五”期間整縣屋頂光伏開發規模將達到50萬千瓦,羊場鄉范圍內的屋頂光伏規模也將進一步增加。當前,已有局部臺區光伏同期滲透率超過500%,光伏臺區普遍存在不同程度的過電壓、三相不平衡、配變重過載和諧波等問題。由于農村綠色生態產業發展和農民生活電氣化水平的提高,對此類山區配電網供電品質和供電可靠性的提升極為迫切。
      然而,山區配電網負荷密度較低,線路通道環境(樹障、雷害、自然災害)較為惡劣。如果沿用傳統電力系統的思路,在保障光伏消納的前提下,電網可靠性在現有基礎上每提高1個層級,所需投資將會呈幾何倍數增加,電網企業極難在投資、運維和收益之間找到平衡。因此,貴州電網公司認真貫徹中央關于發展分布式智能電網的思路,兼顧科學論證和工程實踐,堅持科技創新服務生產實際,通過4項南方電網重點科技項目和1項貴州省科技支撐計劃項目助力分布式智能電網在盤州羊場鄉落地示范。該示范區同步被確定為南方電網“柔性配網示范區”和貴州電網“新型電力系統示范區”(以下簡稱“羊場示范區”)。
      羊場示范區主要面向農村能源綠色低碳發展趨勢和高品質可靠供電需求,以分布式和智能化電網為主要特征。中低壓網架結構方面利用多種形式的交直流柔性配電技術,實現潮流可控、直流并網、通道擴容以及設備間利用率平衡;并網形式方面滿足各類元件快速接入和即插即用,同時形成有源臺區的便捷構網,通過主動支撐技術將屋頂光伏等分布式電源從“消納負擔”轉化為“支撐資源”,緩解中低壓配電網的投資和可靠性壓力;運行控制上采用“集中式+分布式”的總體架構,集中式控制主要滿足現有運行調度的要求,分布式控制主要填補分布式能源資源有序控制方面的空白,同時適應直流和源荷儲充等新的控制要素接入配電網,最終形成“設備級—臺區級—中低壓系統級”逐級遞進的自律控制層級。
      系列數字化技術也將成為支撐羊場示范區的核心平臺。一方面,面向分布式能源資源在形式和通信方式上的異構趨勢,啟動多能源、多場景和多尺度下的邊云協同技術研究和終端設備研發,形成支撐大量分布式能源資源通信的分層分群結構和主動同步技術;另一方面,構建省級分布式光伏監控主站,基于大數據和人工智能技術,將電網資產和分布式能源資源形成深度關聯,支撐對于源網荷儲充等分布式資源的“可觀、可測、可控、可調”,通過光伏板覆塵、故障檢測、異常感知等輔助服務發揮電網平臺優勢、擴展服務邊界,同時提供并網需求快速登記服務,形成并網、運行和維護的閉環關聯,支撐整縣并網業務進度的可視化和便捷化。未來,逐步通過數據牽引碳流,通過碳流驅動價值,建立一套以數字為尺的綠色低碳價值體系,形成“數字—能量—碳排放”的立體價值標簽,引導清潔能源有序并網,形成能源低碳流,讓低碳節能與收益、效率形成強相關。
      預計2022年底,部分關鍵性技術將在羊場示范區落地。未來2~3年,以分布式智能電網為平臺的綠色低碳生態鏈在示范區將初步實現閉環,并且形成系列裝備和“分布式智能電網”的系統化解決方案。


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