综合能源系统是电力发展的未来

综合能源系统是电力发展的未来

国网太原供电公司030012

摘要:现阶段,随着电网清洁化以及智能化的高速发展,配电网逐渐呈现分布式电源以及微电网的发展趋势,对于不同的类型的规划方式也具有一定的差异。而基于规划对象分析,重点分析在区域中综合能源系统的合理优化,以及配电网的扩展分析。在整体上来说,一些学者在研究中综合分析了分布式电源模式,通过对控制电源调节有载调压变压器以及分接头、调节无功补偿等方式进行管理。规划配电网系统。一些学者通过三角模糊数分析存在的不确定特征,构架建立网架规的方式,通过模糊期望的优化模型对线路新建成本与电网运行损耗费用进行了分析。多数的学者在研究中主要对分布式的电源以及微电网配电网规划、综合能源系统进行了优化分析。

关键词:区域综合能源系统优化运行;配电网;扩展;

一、电力发展正进入清洁、低碳、多元化阶段

目前,我国电力发展开始迈向新阶段,电力供需侧结构正在向清洁、低碳、多元化转变。

从发展指标来看,装机容量年均增长率为9.2%,提高了30倍;人均装机提高了20.5倍;发电总量提高了24倍,火力发电量提高了20.5倍;非化石能源发电量提高了12.9%,人均用电量提高了20.5倍。

从资源综合利用指标上看,城市户均停电时间每年5个小时,供电煤耗309克,发电厂用电率下降了1.81%,线损下降3.16%;火电损耗下降了81%;而粉煤灰综合利用率却提高了61%,脱硫之后石膏综合利用率是75%。

从污染控制和碳排放的指标上看,烟尘总量下降了96%,烟尘排放的强度下降了99.8%,二氧化硫的排放量下降了91%(相比2006年),强度下降了95.4%,氮氧化物上升了30%(相比1978年),比峰值下降了87%,氮氧化物的排放浓度下降了90.4%,三项污染物加起来比峰值下降了89.6%。

清洁方面主要体现为火电发电量的总体下降。2017年,煤电的发电量从80%降到64.5%,而非化石能源装机上升至38.6%,发电率上升至30.4%。此外,煤电机组也在向大型化、清洁化转变。目前,我国已是全球百万千瓦机组运行最多的国家。

在空气污染防治方面,以氮氧化物和二氧化硫控制为例,我们烟气脱硫和脱硝技术的使用率是百分之百。相比之下,美国现在还有30%没有脱硝。

在多元化消费方面,第三产业和居民用电的比重在提高。当然,因为我们第二产业用电比重仍较高,所以我国现在仍属现代化阶段的中后期。

总的来说,能源转型也是以电力为中心的转型,我们面临着一个新电气化时代。

二、综合能源系统是电力的未来发展趋势

近期,我们即将出版一本名为《电力需求侧管理变革》的书籍。该书内容主要是研究美国在上个世纪70年代以后为什么搞电力需求侧管理,以及中国在90年代为什么引进。它通过需求侧的管理,减少用量,从而让供给侧能够达到平衡,也就是常说的DSM。目前,国际上主流趋势是讲DR,讲DSM的已不多见。

未来,我认为可再生能源包括储能等的发展,不再是需求侧响应关系,而应该是供需耦合关系。随着分布式、微网的发展,能源侧和电力需求侧之间直接建立了重合关系;电力供给侧和电力需求侧之间,也在通过储能重合。未来,这三者之间重合度会越来越高,而这三者重合之间的中间部分就是综合能源系统。

三、建设有前瞻性的新指标体系

智慧能源、能源互联网的主要核心是基于先前相对独立的产业融合。未来,我们的政策体系、规划体系、标准体系、技术体系、商业模式等,都会朝着这种深度融合过渡。

所以,我们需要在低碳能源、能源消费的基础上,重构指标体系。尽管按照传统的指标体系,我们现在已经有世界上最先进的电力系统。但未来,我们只有重构指标体系,才能找到有前瞻性的战略方向和行业位置。那么,重构指标体系以什么来作导向?是以价值为导向,而不是以方法为导向,因为如果以方法为导向,政策会波动。

要整合现行的法规政策,加快能源规划的改革。虽然各部门都很积极地推动能源转型、电力转型,但是如果各自都发力可能会造成政策之间的交叉、矛盾、重复、不协调。目前以专业为划分,各自为政的规划,显然不适合能源转型的需要。同时,要持续推进电力市场化建设。如果没有市场化,前面的能源转型推进都不可能实现。

当然,在推进转型的过程中,要注意回归常识,回归科学,少走弯路。比如节约,我们现在很多做法实际是用浪费的手段做节约,或者是为了低碳而低碳。一些为了降低煤耗而进行的大规模智能改造,已经超出了市场的范围。所以,我们需要以价值为导向,用科学的方法、改革的思维来推进能源转型。

三、分析考虑区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划

(1)规划思路

随着在地理上形成的区域综合能源系统(RIES)不断增加,在其转向能源互联网的建设中,要对现有的配电网络系统进行规划分析,提出严格的要求,充分利用RIES可以进行多能互补的优势特征,探究分析RIES规划方式,可以保障其满足负荷增长以及促进资源的优化方式。而基于能源生产为关键、探究转换、存储、使用等不同系统,通过分析不同能源设备与需求响应负荷中与RIES的关系,探究在RIES系统中,相关能量系统之间的合理转换。根据具体的能源产生模式、转换类型、存储模式与使用角度系统分析,构建含光伏电源(PV)、风电机组(WT)、电动汽车(EV)、电转气(P2G)、热电联产(CHP)、燃气锅炉(GB)、储气(GS)、吸收式制冷(AR)、电制冷(ER)等相关能源设备,重点分析在电力需求响应负荷中存在的RIES模型系统,了解位于RIES系统相关能量的转换关系语态整。在多代理系统的支持之下,通过主管层、区域层以及设备层构建一个三层交互结构,进而实现对配电网以及不同能源设备的有效信息传递,构建三层交互结构模式,构建RIES优化运行模式,通过双层优化模型,基于RIES网架规划为基础,进行研究,基于规划总成本以等作为主要目标合理规划配电网。通过在下层中,根据区域能源利用状况,基于效率、新能源消纳率等为基础,探究在不同领域与场景中RIES优化运行仿真系统,构建上下层模型。

(2)RIES构成及能量流

RIES是一种基于能源负荷侧为基础,通过能源转换的方式,在信息通信装置支持之下,集合了电网络系统、气网络系统、热网络系统、交通网络系统,整合不同的能源系统,保障其满足不同用户群体的实际需求,进而合理的利用新能源,实现就地消纳的综合能源系统。

(3)基于多代理系统的分层交互结构

1.主管层,主管层属于一种上层代理,主要的责任就是表示配电网

在工作中其主要工作内容就是制定区域激励信号、传递信号。根据不同区域中红不同的RIES,进行自治优化,确定具体的电量需求与新能源的新数量,在综合具体节点中电流需求数值合理配置电网扩展规划,在规划中要实现总成本最小化,也可以保障系统的安全性、可靠性。

2.区域层,这是中间层

其主要的责任就是代表RIES,在运行中要接受并且响应来自上层配电网中发送的相关激励信号,对区域中不同设备进行分析,了解其特征与负荷响应参数。根据状况执行内部的多能互补,提升能源利用质量与效果,实现新能源消纳率的醉话,进而保障其满足实际需求,在根本上保障供需平衡。

3.设备层,属于最下层

主要涵盖了在RIES中的设备,通过执行RIES控制指令信息,根据设备运行状况及时传递相关参数信息,进行新能源参数、防电功率等信息的传递,实现优化目标,满足设备运行中的实际响应需求。

参考文献

[1]雷霞,唐文左,李逐云.考虑区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划[J].电网技术,2018(11):3459-3468.

[2]靳小龙,穆云飞,贾宏杰等.考虑配电网重构的区域综合能源系统最优混合潮流计算[J].电力系统自动化,2017,41(01):18-24.

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