多能互补分布式能源系统运行方案

1、多能互补分布式能源系统运行方案1、新区分布式能源系统结构多能互补分布式能源的多样化、供电能力的不同以及负荷结构的多样化导致其内部各层次元素的不同和层次间联结关系的差异。某新区多能互分布式能源站中从燃料输入到能量终端用户主要有电能流、热能流以及天然气流等能量流，某新区具体的多能互补分布式能源系统供能关系如图3-1所示。某新区的能源的外部输入主要是天然气燃料和外部电网的电能供应。天然气主要用来为燃汽轮机组提供燃料，燃气轮机除了生产高品质电能外，还能够通过热能蒸汽来满足新区内的热负荷需求和工业蒸汽的需求，并且能够提供一部分热能蒸汽给蒸汽式可吸收制冷机以及气体吸收制冷机制冷用，以便用来满足一部分的冷能

2、需求，另一部分冷能需求则由电能转换来满足。光伏电池、燃气轮机除了满足新区内的电负荷外，还可以向储能装置充电。图3-1某新区多能互补分布式能源系统供能关系图根据某市城南经济新区分布式能源规划，在新区分布式能源站配置40MW燃气轮机组,能源站出2回llOkV线路接入220kV勤王变，光伏电站60MW,并配置5MW储能装置,出1回llOkV线路接入220kV勤王变。某市城南经济新区电力负荷现26MW,到2020年预计达到60MW,电力负荷出线主要集中在220kV勤王变和llOkV迎宾变的10kV侧。某新区热力负荷峰值现在是42t/h,基本热力负荷为30t/h,预计到2020年达到热力负荷峰值可达到5

3、0t/ho新区分布式能源系统结构如图3-2所示。图3-2某市城南经济新区分布式能源系统结构图2、新区分布式能源系统运行独立性评估燃汽轮机组可完全满足新区的热能供应，冷能负荷则分别由燃汽轮机组供应和电能转换来满足。新区内，冷、热完全可做到能源独立。根据电力平衡分析结果，某市城南经济新区在典型方式下能够实现自我电力平衡，不需要同外界进行电力交换。不过地区出力不稳定的光伏装机总量达到60MW,在阴天停发或出力较低时地区仅能依靠40MW燃机供电，供电能力可能存在不足，届时需要从外网受入电力满足负荷供电需求，在燃机检修期间上述问题将更加严峻。根据电量平衡分析结果，为满足某市城南经济新区用电量需求，202

4、0年光伏机组年利用小时数需要达到1017小时，燃气机组利用小时数需要达到6125小时，均处于合理范围内，发电机组运行经济合理。综上所述，某市城南经济新区在典型方式下能够实现自我电力平衡,发电机组运行经济合理，具备一定的独立运行能力，仅在特殊方式下可能同外界进行少量电力交换。3、新区分布式能源系统运行可靠性评估根据工程接入方案,2020年某市城南经济新区分布式能源站以及农业光伏大棚分别以110kV线路接入勤王变，线路两端设有断路器，线路配置纵联差动保护。由图3-2可知，HOkV迎宾变及220kV勤王变通过10kV出线为地区用户供电，故以220kV勤王变10kV母线及HOkV迎宾变电站10kV母线

5、作为负荷节点，研究区域分布式能源站以及农业光伏大棚对系统可靠性的影响。选取供电可靠率作为可靠性评估指标,供电可靠率计算公式如式（）所示。供电可靠率=（1-用户平均停电时间统计期间时间)x100%(1)其中，用户平均停电时间为描述负荷点可靠性的主要指标，可由式（2）计算。用户平均停电时间=Z每户每次停电时间Z（每次停电持续时间x每次停电用户数） 总用户数总用户数(2)以区域分布式能源站为例，研究区域分布式能源站或农业光伏大棚送出线路故障造成的用户停电持续时间。当区域分布式能源站110kV送出线路发生故障时,保护装置控制断路器瞬时动作隔离故障，原区域分布式能源站供应的负荷将由农业光伏大棚及系统侧供

6、电，因为地区总负荷约为26MW,远小于llOkV迎宾变及220kV勤王变的额定容量，且考虑勤王变220kV出线裕量充足,故负荷转移过程不会造成主变及系统侧220kV线路过载，所以区域分布式能源站llOkV送出线路故障不会造成用户停电，即式（2）中每次用户停电持续时间为0。同理，农业光伏大棚送出线路故障不会造成用户停电，每次用户停电持续时间为0。综上所述，某市城南经济新区区域分布式能源站以及农业光伏大棚接入后，对地区的系统可靠性不会产生影响，地区发生单一线路故障时，结合所配置的保护策略及断路器功能，地区用户平均停电时间为0,供电可靠率为100%。本工程工业蒸汽参数要求为0.8MPa,需求量随工业

7、生产量变化而变化，对这部分负荷考虑采用抽凝机供给以提高整体热效率。当蒸汽负荷较小时，余热锅炉产生的高压蒸汽优先进入抽凝机做功产生电能，将做功后的低温低压蒸汽抽出用于供给工业蒸汽；当蒸汽负荷增大时，能够调整抽凝机抽出的蒸汽量，满足工业生产需求；当抽出的蒸汽量占抽凝机进汽量的比例超过75%时，抽凝机无法满足工业负荷需求，能够将余热锅炉产生的蒸汽经过减温减压，直接对夕M共给。供汽可靠率为100%。此外，经调研，当前分布式能源站所采用主要设备（如燃气轮机、余热锅炉、汽轮机等）的可靠性均在99%以上。4、智能化运行水平1）综合能源管理系统构架某新区能量管理系统由两部分构成：某能量管理中心和各分布式能源自

8、身的监控系统以及负荷监测系统。电力系统调度中心与新区分布式能源系统的信息交换由某能量管理中心负责管理。具体参见图3-3。某市电力主网调控系统某新区能量管理中心燃汽轮机组aQ Qa电动汽车楼宇能源充电站 综合管控分布式光伏发电用电量采集图3-3某城南经济新区能量管理系统结构图综合了各分布式电源、负荷等的本地控制系统提供的信息，基于分布式电源发电的报价、储能单元的剩余容量、电网电价以及根据负荷需求制定的经济发电计划，某能量管理中心系统使用合理的能量管理策略管理各分布式发电单元以及储能单元的运行状态，来实现某新区的能量平衡和经济运行。某能量管理中心系统与分布式电源、负荷等的本地控制系统之间的信息交换

9、通过本地的专用数据网来实现。2）光伏电站智能控制系统光伏电站工程按照”无人值班，少人值守”的原则设计。配置一套计算机监控系统，采用集光伏电站运行数据采集、显示、数据传输等功能为一体的综合自动化监控系统。计算机监控系统具有数据采集和处理、数据库的建立与维护、控制操作、防误闭锁、同期、报警处理、事件赡记录及事故追忆、画面生成及显示、在线计算及制表、电能量处理、时钟同步、人-机联系、系统自诊断和自恢复、远动功能和与其它设备接口等功能。3）燃汽轮机组智能控制系统燃气轮机组主要以燃机DCS系统作为燃汽轮机组集中控制的核心。操作人员能够通过控制网络对整个燃汽轮机组进行控制及监视。控制网络包含所有的必要设备

10、，如操作员站，工程师站等。DCS系统及所有就地设备采用最新的技术,冗余工能，具有高可靠性。所有的现场控制设备将通过DCS进行同步。燃机系统的控制及监视即能够通过操作员站及能够通过随燃机提供的操作系统进行，并通过与DCS的通讯接口，也能实现对燃机的监视和调控。4）充电站监控系统充电站监控系统主要完成采集、处理、存储来自充电机及配电监控系统的数据,提供图形化人机界面及语音报警功能，完成系统的数据展现及下发控制命令，用以监控充电机及配电系统的运行；除配电站监控SCADA功能外，还提供对充电站系统的诸如智能负荷调控等高级应用功能，为充电站安全、可靠、经济运行提供保障手段。5）楼宇综合能源管控系统楼宇综

11、合能源管理系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对城市各区域建筑设施的能源消耗环节实施集中扁平化动态监控和数字化分析及管理。系统由能源计量管理、能耗在线监测、能耗数据分析、能耗指标管理、预测预警管理、自主能源审计管理、综合报表管理、智能决策支持、智能管控等多个可扩展模块构成，通过与数据采集系统以及自动控制系统的有效集成，能够对区域实现能源在线监测、数据分析和综合管理服务功能。楼宇综合能源管理平台将城市市政及各个末端分支的能源系统整合，借助能量调控管理中心的平台支持，把整个城市顶层能源规划与末端能源管理有机结合起来，促进城市层面的节能减排,为城市产业结构的调整、城市建设发展方向的确定提供有效

12、的技术手段。6)F化能量管理系统根据某市城南经济新区分布式能源规划以及接入系统的构架特征，即分布式光伏电站、燃汽轮机组、新区负荷与新区主电网相互交错，所以某新区的能源系统不能再以单独的微网系统并入某新区的主电网，而是把各分布式电源、各能源负荷以及新区内的能源服务作为整体考虑，按照新区独特的运行模式进行一体化能量管理调控。所以，建议在某新区建立能源运行监测中心，在保证某新区电力系统稳定、安全、可靠的前提下，对各类分布式能源系统进行多能互补、优化调度，以便实现整个系统能源利用效率的最大化以及经济效益的最大化。除了先进的控制技术，多能互补分布式能源系统的经济稳定运行也依赖于系统级合理的能量管理与集成控制,分布式能源站自身的能量优化管理，能够有效提高能源利用效率以及系统运行的经济性。多能互补分布式能源系统中的可调节变量比常规的电力系统更加丰富