分布式光伏與集中式光伏等新能源發(fā)電相比，分散性、隨機(jī)性、間歇性更強(qiáng)，給電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行帶來一系列挑戰(zhàn)。國網(wǎng)河北省電力有限公司瞄準(zhǔn)難點(diǎn)，在分布式光伏裝機(jī)占比較高的保定地區(qū)試點(diǎn)探索分布式新能源調(diào)度，走出一條有源配電網(wǎng)建設(shè)特色路徑。
11月25日，國網(wǎng)河北省電力有限公司新能源裝機(jī)突破2000萬千瓦，達(dá)到2019萬千瓦，其中集中式光伏裝機(jī)786萬千瓦、分布式光伏裝機(jī)844萬千瓦；分布式光伏裝機(jī)占新能源裝機(jī)的42%，超過集中式光伏裝機(jī)占比。
相較于集中式光伏，分布式光伏分散性、隨機(jī)性、間歇性更強(qiáng)，加大了電網(wǎng)調(diào)峰難度，對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提出更高要求。5月份，國網(wǎng)河北電力以保定供電公司為試點(diǎn)，探索分布式新能源調(diào)度，瞄準(zhǔn)一系列“卡脖子”難點(diǎn)，持續(xù)開展技術(shù)攻關(guān)，走出了一條具有河北特色的有源配電網(wǎng)建設(shè)路徑，為整縣分布式光伏建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。
分鐘級采集分布式光伏運(yùn)行數(shù)據(jù)
河北南部地市中，保定分布式光伏裝機(jī)占比高的特點(diǎn)尤為突出。2013年河北南網(wǎng)第一戶分布式光伏在保定并網(wǎng)，如今保定的新能源總裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到454.6萬千瓦，其中分布式光伏裝機(jī)233.4萬千瓦，保定供電公司的分布式光伏滲透率在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)地市級供電公司中位列第三，預(yù)計(jì)到“十四五”末，保定供電公司的分布式光伏裝機(jī)將達(dá)到550萬千瓦。
難題破解就從這里開始。解決分布式光伏帶來的一系列難題，先決條件是實(shí)現(xiàn)分布式光伏運(yùn)行數(shù)據(jù)的快速可觀。
“分布式光伏尤其是戶用分布式光伏，在客戶末端的電子儀器只有一塊智能電表。我們深入研究電表特性、功能，尋找破題的關(guān)鍵?！眹W(wǎng)河北電力調(diào)控中心水新處處長時(shí)珉介紹，“通過嘗試，我們發(fā)現(xiàn)利用智能電表高速電力線載波（HPLC）模塊和用電信息采集系統(tǒng)中的對應(yīng)數(shù)據(jù)，就可以獲得分布式光伏的運(yùn)行信息，再配合拓展主配網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)的可視化功能，就實(shí)現(xiàn)了分布式光伏基礎(chǔ)信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)全景監(jiān)視?！?/p>
這種方式初步解決了分布式光伏運(yùn)行數(shù)據(jù)“看不見”的問題，數(shù)據(jù)采集頻率為15分鐘一次。那么，數(shù)據(jù)采集能不能再快些？
在現(xiàn)有智能電表HPLC模塊基礎(chǔ)上，國網(wǎng)河北電力大膽創(chuàng)新，對配電變壓器臺(tái)區(qū)的集中器進(jìn)行軟件升級，提升對戶用分布式光伏運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集頻次與精度，把采集頻率提升到1分鐘一次。
這里面還有一筆經(jīng)濟(jì)賬。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施以現(xiàn)有的智能電表及臺(tái)區(qū)設(shè)備為基礎(chǔ)，既不用增加額外設(shè)備的投資，軟件升級過程又容易操作，經(jīng)濟(jì)性高、快速推廣性強(qiáng)。截至11月中旬，國網(wǎng)河北電力已實(shí)現(xiàn)保定1575戶戶用分布式光伏運(yùn)行數(shù)據(jù)分鐘級采集。目前，該公司正在保定全域推廣這項(xiàng)技術(shù)。
為精準(zhǔn)感知有源配電網(wǎng)故障后狀態(tài)，國網(wǎng)河北電力還將電力系統(tǒng)同步相量（PMU）測量裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障狀態(tài)下微秒級錄波功能創(chuàng)新應(yīng)用到分布式光伏調(diào)控中。相關(guān)人員能夠通過故障錄波數(shù)據(jù)清晰還原故障過程。
應(yīng)用PMU測量裝置后，分布式光伏涉及的故障處置平均用時(shí)從之前的3小時(shí)降為1.5小時(shí)，有效提升了故障處置效率和調(diào)度端對分布式光伏運(yùn)行的掌握能力，大幅提高配網(wǎng)供電可靠性。
四維測算分布式光伏功率影響
分布式光伏不容易“駕馭”，還跟它“靠天吃飯”的發(fā)電特性有關(guān)。分布式光伏發(fā)電功率不像傳統(tǒng)電源一樣可以精準(zhǔn)管控，天氣是影響最大的因素。
在天氣這個(gè)不可控的因素影響下，海量分布式光伏的接入給電網(wǎng)帶來更大的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)末端的分布式光伏和用電負(fù)荷混合在一起，多重變量疊加后，預(yù)測分布式光伏功率變化對電網(wǎng)造成的影響更難了。
“電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是一切工作開展的前提。我們在分布式光伏功率預(yù)測中，把發(fā)電功率對電網(wǎng)的影響作為預(yù)測的重點(diǎn)，而不是單純預(yù)測發(fā)電能力。”時(shí)珉介紹。
國網(wǎng)河北電力建立縣域分布式光伏功率預(yù)測系統(tǒng)，基于臺(tái)區(qū)、線路、母線、變電站四個(gè)層級電網(wǎng)顆粒度建模，預(yù)測分布式光伏發(fā)電功率對不同層級的電網(wǎng)的影響。
不同于以往根據(jù)集中式光伏出力數(shù)據(jù)模擬分布式光伏出力數(shù)據(jù)的預(yù)測方法，縣域分布式光伏功率預(yù)測系統(tǒng)依托HPLC模塊采集到的分布式光伏功率數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣、電網(wǎng)運(yùn)行管理、負(fù)荷變化等信息，預(yù)測次日分布式光伏發(fā)電電力在臺(tái)區(qū)、線路、母線、變電站四個(gè)層級電網(wǎng)的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)采用人工智能算法，能夠高效處理大量數(shù)據(jù)，同時(shí)可以結(jié)合歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)修正預(yù)測結(jié)果，提高預(yù)測準(zhǔn)確率。
10月底，縣域分布式光伏功率預(yù)測系統(tǒng)在保定涿州投入使用，預(yù)計(jì)12月底前將在國網(wǎng)河北電力全面上線。該系統(tǒng)不但可以填補(bǔ)分布式光伏精準(zhǔn)預(yù)測領(lǐng)域的空白，還將為電網(wǎng)平衡和分布式光伏消納提供技術(shù)支撐。
批量自動(dòng)控制分布式光伏并網(wǎng)、離網(wǎng)
在國網(wǎng)河北電力的持續(xù)努力下，分布式光伏運(yùn)行數(shù)據(jù)信息獲取、發(fā)電功率精準(zhǔn)預(yù)測問題一一解決。但是，一旦遇到光伏發(fā)電滿發(fā)、負(fù)荷少用、富余電量無法消納等電力供需失衡的情況，傳統(tǒng)調(diào)控手段無法控制分布式光伏的并網(wǎng)、離網(wǎng)，仍會(huì)影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。
國網(wǎng)河北電力再次將目光鎖定在分布式光伏并網(wǎng)必經(jīng)的智能電表。只要及時(shí)斷開電表，就切斷了分布式光伏并網(wǎng)的唯一路徑。
國網(wǎng)河北電力貫通調(diào)度控制系統(tǒng)與用電信息采集系統(tǒng)，利用智能電表費(fèi)控功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控分布式光伏并網(wǎng)、離網(wǎng)。這樣的操作完全基于現(xiàn)有系統(tǒng)，效率高、成本低。針對設(shè)備過載、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場景，進(jìn)一步升級完善調(diào)度控制系統(tǒng)及用電信息采集系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)分布式光伏并網(wǎng)、離網(wǎng)的批量自動(dòng)控制。目前，國網(wǎng)河北電力已能夠?qū)Ρ６ㄈ?.4萬戶分布式光伏進(jìn)行遠(yuǎn)程批量控制。
并網(wǎng)、離網(wǎng)遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)了分布式光伏精準(zhǔn)控制的第一步。
10月15日，在保定徐水區(qū)太和莊村，國網(wǎng)河北電力利用智能融合終端，首次實(shí)現(xiàn)了調(diào)度側(cè)對分布式光伏的數(shù)據(jù)直接采集、出力直接控制，減少了數(shù)據(jù)傳輸中間環(huán)節(jié)，提升了分布式光伏調(diào)控的實(shí)時(shí)性和可靠性。
在利用智能融合終端的同時(shí)，國網(wǎng)河北電力還總結(jié)出基于5G、4G等技術(shù)的柔性調(diào)節(jié)路線?！皩Υ媪糠植际焦夥?，可以通過已有系統(tǒng)以近乎零成本的方式監(jiān)控；對增量分布式光伏，可采用基于智能融合終端或4G到戶的監(jiān)控方案，實(shí)現(xiàn)分布式光伏輸出柔性控制，進(jìn)一步提升控制時(shí)效性，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行精益化調(diào)整?！北６ü╇姽菊{(diào)控中心副主任胡文麗介紹，遠(yuǎn)期面向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，可采用基于5G網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方案，進(jìn)一步提升電網(wǎng)對分布式光伏出力的快速調(diào)節(jié)能力，支撐大電網(wǎng)電壓、頻率的毫秒級調(diào)節(jié)。
在試點(diǎn)建設(shè)中，國網(wǎng)河北電力還開展分布式新能源承載力評估測算等工作，針對涉及分布式光伏的配網(wǎng)檢修、應(yīng)急處置、并網(wǎng)管理等，梳理包括調(diào)控、營銷、設(shè)備、信通、安全等5個(gè)領(lǐng)域的22項(xiàng)管理意見，初步構(gòu)建了以分布式光伏為主要對象的有源配電網(wǎng)綜合管理體系。
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