2024配电网移动电力技术与应用

配电网移动电力技术与应用配电网移动电力技术与应用21 背景需求目录 2 技术体系21 背景需求目录 2 技术体系3 应用场景CONTENTS4 已有成果5 未来展望1背景需求长期以来，电网公司主要通过铺设网架模式为目标区域供电，在新型31背景需求长期以来，电网公司主要通过铺设网架模式为目标区域供电，在新型31背景需求现状/需求分时共用跨空间互济同一区域内台区负载差距大季节性需求扩容改造难资产利用低网侧分布式电源与负荷时段性不平衡周期性需求能源消纳难电能质量差辅助控制跨时间传输源侧重要负荷增多应急保电多样化场景适应难业务效率低零投诉快速移动荷侧 灾害 灾害应急供电呈现多资源耦合组网要求高灵活组网自适应运行多元融合新特征需求51背景需求现状/需求分时共用跨空间互济同一区域内台区负载差距大季节性需求扩容改造难资产利用低网侧分布式电源与负荷时段性不平衡周期性需求能源消纳难电能质量差辅助控制跨时间传输源侧重要负荷增多应急保电多样化场景适应难业务效率低零投诉快速移动荷侧 灾害 灾害应急供电呈现多资源耦合组网要求高灵活组网自适应运行多元融合新特征需求551 背景需求目录 2 技术体系51 背景需求目录 2 技术体系3 应用场景CONTENTS4 已有成果5 未来展望2技术体系应用层面的概念可移动的具有电力供应、能源存储与传输的小型供电系统、储能型分布式资源。可吊装集装箱车载方舱与车一体形态移动发电车移动电构成分类车载方舱移动能源站可吊装集装箱移动微电网储能型移动资源服务电网型功能服务运维型服务用户型电动汽车机器人充电桩与车一体储能型分布式资源2.能量跨时间传输与互济：(多时间尺度)(天-周-季)4.多种能源接入与转化（临时能源站）（能源互联网未来应用模式探索）1.能量跨空间传输与互济(季节性特征)移动电力内涵特征3.多场景低碳移动电力服务：(支撑电网、运维业务、作为离网电源62技术体系应用层面的概念可移动的具有电力供应、能源存储与传输的小型供电系统、储能型分布式资源。可吊装集装箱车载方舱与车一体形态移动发电车移动电构成分类车载方舱移动能源站可吊装集装箱移动微电网储能型移动资源服务电网型功能服务运维型服务用户型电动汽车机器人充电桩与车一体储能型分布式资源2.能量跨时间传输与互济：(多时间尺度)(天-周-季)4.多种能源接入与转化（临时能源站）（能源互联网未来应用模式探索）1.能量跨空间传输与互济(季节性特征)移动电力内涵特征3.多场景低碳移动电力服务：(支撑电网、运维业务、作为离网电源62技术体系技术路线1：移动柴储车支撑电网运维抢修，服务客户用电自动转换开关ATS优点：采用柴发与UPS+蓄电池的组合，解决纯柴油发电机动态、轻载电能质量差、启动慢及纯电池快速增容难等问题。市电开关柴油发电机缺点：柴发噪音大，震动大，排放污染气体，难以适用于电能质量和环境高要求的场合。电池如采用UPS不易并联，变流环节串入系统，能效低，能回馈能力低；如采用PCS，柴储配合难。蓄电池典型拓扑7负荷未经处理电源2技术体系技术路线1：移动柴储车支撑电网运维抢修，服务客户用电自动转换开关ATS优点：采用柴发与UPS+蓄电池的组合，解决纯柴油发电机动态、轻载电能质量差、启动慢及纯电池快速增容难等问题。市电开关柴油发电机缺点：柴发噪音大，震动大，排放污染气体，难以适用于电能质量和环境高要求的场合。电池如采用UPS不易并联，变流环节串入系统，能效低，能回馈能力低；如采用PCS，柴储配合难。蓄电池典型拓扑7负荷未经处理电源2技术体系技术路线2：移动飞轮储能车支撑电网运维抢修，服务客户用电能量密度高：100～2002技术体系技术路线2：移动飞轮储能车支撑电网运维抢修，服务客户用电能量密度高：100～200wh/kg，5000～l0000w/kg；工作效率高达90%；小、重量轻；工作温度范围宽，对环境温度没有严格要求；使用寿命长：不受重复深度放电影响，能够循环几百万次运行。缺点：成本比较高：高速转动的飞轮对材料要求很高；能量浪费：飞轮一旦充电，就会不停转动下去；飞轮轴承维护成本高：在高速的运转下磨损加快老化，需经常更换，每年维护。典型拓扑182技术体系技术路线3：移动锂离子电池储能车典型拓扑1：交流供电提升配电网运行方式灵活性、支撑电网运维抢修，服务客户用电交流开关柜为1进3出，分别连接电网、交流负荷和储能系统优点：电池技术与经济性优势兼具，控制灵活，满足电网、运维、客户全场景应用要求。缺点：锂离子电池在电网中应用的安全质量把关与监管需要提升；不同场景的技术标准和全环节技术管理待建立；全场景；高温高寒环境保温散热技术须攻克；热插拔接口的应用。典型拓扑1无直流供电母线，仅满足交流负荷需求，目前市面上最常见类型。2技术体系技术路线3：移动锂离子电池储能车典型拓扑1：交流供电提升配电网运行方式灵活性、支撑电网运维抢修，服务客户用电交流开关柜为1进3出，分别连接电网、交流负荷和储能系统优点：电池技术与经济性优势兼具，控制灵活，满足电网、运维、客户全场景应用要求。缺点：锂离子电池在电网中应用的安全质量把关与监管需要提升；不同场景的技术标准和全环节技术管理待建立；全场景；高温高寒环境保温散热技术须攻克；热插拔接口的应用。典型拓扑1无直流供电母线，仅满足交流负荷需求，目前市面上最常见类型。92技术体系技术路线3：移动锂离子电池储能车典型拓扑2:交直流供电优点：可看成带储能的集约化移动交直流微电网，可实现更丰富的接入协调“源-网-何-储”优化运行，具备多端口、多级联、多流向和多形态等特征；交直流接入、主动故障隔离、无功补偿、即插即用等功能已经超出传统储能车的概念。缺点：也是难点，多端口解耦算法设计，实现端口之间控制协调与优化。典型拓扑2102技术体系技术路线3：移动锂离子电池储能车典型拓扑2:交直流供电优点：可看成带储能的集约化移动交直流微电网，可实现更丰富的接入协调“源-网-何-储”优化运行，具备多端口、多级联、多流向和多形态等特征；交直流接入、主动故障隔离、无功补偿、即插即用等功能已经超出传统储能车的概念。缺点：也是难点，多端口解耦算法设计，实现端口之间控制协调与优化。典型拓扑2102技术体系技术路线4：移动能源站前瞻研究阶段：产品与市场均未成熟，待挖掘根据电气物理系统、燃气物理系统和热力物理系统不同能源形式惯量特征和延时特性，基于惯量控制和自律控制，实现快速支撑电网和快速响应用户需求的低时延就地协调控制。多能源系统双端口有源网络等效模型移动能源站网架结构112技术体系技术路线4：移动能源站前瞻研究阶段：产品与市场均未成熟，待挖掘根据电气物理系统、燃气物理系统和热力物理系统不同能源形式惯量特征和延时特性，基于惯量控制和自律控制，实现快速支撑电网和快速响应用户需求的低时延就地协调控制。多能源系统双端口有源网络等效模型移动能源站网架结构11121 背景需求目录 2 技术体系121 背景需求目录 2 技术体系3 应用场景CONTENTS4 已有成果5 未来展望3应用场景针对电网、运维、客户三大服务对象，移动电力典型应用场景归纳为不停电作业、活动保电、离网供电、灾害应急、台区增容。不停电作业增容保电供电茶区电炒茶旅游重地多供电区柔性互联其它电能替代电力抢修野外作业道路救援应急抢险离网军事台区消缺电动汽车充电检修总表更换小区检修···庆典、活动保电3应用场景针对电网、运维、客户三大服务对象，移动电力典型应用场景归纳为不停电作业、活动保电、离网供电、灾害应急、台区增容。不停电作业增容保电供电茶区电炒茶旅游重地多供电区柔性互联其它电能替代电力抢修野外作业道路救援应急抢险离网军事台区消缺电动汽车充电检修总表更换小区检修···庆典、活动保电政治活动保电服务客户型 服务电网型13服务电网型服务运维型服务运维型服务客户型3应用场景应用场景1：检修与临时供电实现不停电作业与临时电源服务接入电力运维检修现场，充分发挥备用或应急电源作用，避免因电力维修而导致停电，提升配电网可靠性；同时为无人机、机器人、检修照明等检修设备提供优质供电。无人机巡检电力检修偏远牧区野外作业离网军事活动现场接线方式143应用场景应用场景1：检修与临时供电实现不停电作业与临时电源服务接入电力运维检修现场，充分发挥备用或应急电源作用，避免因电力维修而导致停电，提升配电网可靠性；同时为无人机、机器人、检修照明等检修设备提供优质供电。无人机巡检电力检修偏远牧区野外作业离网军事活动现场接线方式143应用场景应用场景2：灾难应急供电提升极端灾害下应急供电的及时性与灵活性通过无线通信接入应急指挥调度体系，在突发事件下快速救援，分散恢复供电；极端灾害后，灵活并联增容，快速重建源网荷友好互动机制，以移动电力为基础快速重启电、气、热及交通的互联。现场接线方式153应用场景应用场景2：灾难应急供电提升极端灾害下应急供电的及时性与灵活性通过无线通信接入应急指挥调度体系，在突发事件下快速救援，分散恢复供电；极端灾害后，灵活并联增容，快速重建源网荷友好互动机制，以移动电力为基础快速重启电、气、热及交通的互联。现场接线方式153应用场景提供能源互联网背景下一种分布式能源系统存储与传输的途径应用场景3：能量互联与传输可用于能源互联网下的能量存储与传输，接收时空调控系统命令，实现能源孤岛时空互联，增强分布式能源系统的能源利用率、可靠性和应对突发情况的能力。 能量交互 大电网分布式能源离网微电网运行指导云调控充电站偏远牧区移动能量路由内部示意图163应用场景提供能源互联网背景下一种分布式能源系统存储与传输的途径应用场景3：能量互联与传输可用于能源互联网下的能量存储与传输，接收时空调控系统命令，实现能源孤岛时空互联，增强分布式能源系统的能源利用率、可靠性和应对突发情况的能力。 能量交互 大电网分布式能源离网微电网运行指导云调控充电站偏远牧区移动能量路由内部示意图163应用场景应用场景4：活动保电电网故障，重要负荷“零感知”重大赛事、政治会议、大型会展对保电供电需求日益增多，即插即用、多类型移动电力设备自适应并联、故障无缝并离网切换的移动电力在保电服务中将发挥日趋显著的作用。零闪断并离网切换零条件接入单/三相负荷灵活并联,稳定增容即插即用,自适应运行现场接线方式173应用场景应用场景4：活动保电电网故障，重要负荷“零感知”重大赛事、政治会议、大型会展对保电供电需求日益增多，即插即用、多类型移动电力设备自适应并联、故障无缝并离网切换的移动电力在保电服务中将发挥日趋显著的作用。零闪断并离网切换零条件接入单/三相负荷灵活并联,稳定增容即插即用,自适应运行现场接线方式173应用场景应用场景5：台区临时增容提升台区供电能力负荷峰谷时段，灵活接入变电站的临时扩容改造方案，降低变压器过载损耗，提高储能的利用效率，降低全社会能源开发利用成本。现场接线方式183应用场景应用场景5：台区临时增容提升台区供电能力负荷峰谷时段，灵活接入变电站的临时扩容改造方案，降低变压器过载损耗，提高储能的利用效率，降低全社会能源开发利用成本。现场接线方式18191 背景需求目录 2 技术体系191 背景需求目录 2 技术体系3 应用场景CONTENTS4 已有成果5 未来展望4已有成果5.产品1国网上海能源互联网研究院为推动低碳移动储能在电网中的多场景应用与高效支撑，已研发出轻-中型多系列多功能移动储能车/能源站，具备灵活机动、灵活调配、灵活并网、灵活组网重要属性。并在方案架构、结构外观、控制策略、能量管理等方面受理了多项发明专利。结构：车一体化车载运式电能质量并网电流THD：≤3%（满载）；交离网输出电压THD:4已有成果5.产品1国网上海能源互联网研究院为推动低碳移动储能在电网中的多场景应用与高效支撑，已研发出轻-中型多系列多功能移动储能车/能源站，具备灵活机动、灵活调配、灵活并网、灵活组网重要属性。并在方案架构、结构外观、控制策略、能量管理等方面受理了多项发明专利。结构：车一体化车载运式电能质量并网电流THD：≤3%（满载）；交离网输出电压THD:＜1%（线性负载），＜5%（非线性负载）132主要技术参数容量：全系列10-~100kW；30kWh~200kWh其他54带载能力倍长时间持续过载，倍短时过（10min）；具备带100%不平衡负载运行能力20最大转换效率:不低于97%；并离网切换时间：小于10ms4已有成果5.产品2移动电力运维系统利用4G/5G和北斗通信与运维云主站进行多时间尺度信息交互，实现多个移动能源站地理在服务。214已有成果5.产品2移动电力运维系统利用4G/5G和北斗通信与运维云主站进行多时间尺度信息交互，实现多个移动能源站地理在服务。214已有成果5.应用自主研发的30kW/45kWh皮卡车载型、100kW/100kWh轻卡型两款轻型移动储能车，并顺利完成了扬州国际半程马拉松、首届运河文化旅游博览会保电、电动汽车充电站不断电检修、台区消峰填谷等多项任务。储能投运前投入输出40kW投入输出100kW扬州国际半程马拉松保电扬州万福公交车充电站不断电检修台区消峰填谷224已有成果5.应用自主研发的30kW/45kWh皮卡车载型、100kW/100kWh轻卡型两款轻型移动储能车，并顺利完成了扬州国际半程马拉松、首届运河文化旅游博览会保电、电动汽车充电站不断电检修、台区消峰填谷等多项任务。储能投运前投入输出40kW投入输出100kW扬州国际半程马拉松保电扬州万福公交车充电站不断电检修台区消峰填谷22231 背景需求目录 2 技术体系231 背景需求目录 2 技术体系3 应用场景CONTENTS4 已有成果5 未来展望5未来展望1跟踪多类型储能技术，探索在储能在电网中安全经济应用技术。化学储能飞轮储能燃料电池压缩空气050001000015000循环次数 成本 功率密度24储能技术技术路线能量密度（Wh/kg）功率密度（W/kg）配置成本（元/kWh）物理储能抽水蓄能0.5-1.5--300-500压缩空气储能30-60--2200-2500飞轮储能5-50180-18003500化学储能铅酸电池30-200100-300500-1000铅碳电池100-400200-5002000-5000锂电池150-300500-20001100-6000钒电池80-130100-2003000-4500钠硫电池80-200100-2001500-2300电磁储能超级电容5-107000-200009500-13500超导0.05-510005未来展望1跟踪多类型储能技术，探索在储能在电网中安全经济应用技术。化学储能飞轮储能燃料电池压缩空气050001000015000循环次数 成本 功率密度24储能技术技术路线能量密度（Wh/kg）