当前,我国新型配电网的建设已经进入快速和高质量发展的轨道,但仍然面临分布式能源间歇性、负荷需求不确定性、系统故障随机性等因素的挑战。储能是提高配电系统灵活性,实现配电网调节平衡、自愈控制的关键手段。
配电网从“无源”到“有源”
随着“双碳”目标推进,越来越多分布式电源接入大电网,配电网形态及功率流向发生变化,从“无源单向”转变为“有源双向”。其中的“源”主要指分布式电源,一般包括分布式光伏发电、小水电、分散式风电、小型燃气轮机、储能、电动汽车充电设施(V2G)等。
在今年4月举行的“权威部门话开局”系列主题新闻发布会上,国家能源局介绍,能源行业将全面推进能源高质量发展,在加快推进能源消费方式变革方面,重点实现能源结构、能源系统和形态以及能源空间布局三方面的转变,国家还将加快发展分布式能源、沿海核电、海上风电,实现能源“从远方来”与“从身边来”协同发展。
可以想见,随着上述“源”的种类和数量不断增加,配电系统将迎来变化,其中有两个变化值得关注。
第一,大量的增值电源、增值储能等分布式电容进入配电系统,各种间歇性、随机性、模糊性的情况将出现。如在交通领域,随着分布式电容的快速发展,电动汽车、地铁等终端能源电气化率将逐年递增。
第二,大量的电力数据包括电子数据、电动车数据等都将通过配电网络连接。配电系统将由单一的供电角色转变为供电兼互联网信息基础的数据平台,形成包括可再生能源的消纳支撑平台、多元海量信息集成的数据平台、多利益主体参与的交易平台、电气化交通发展的支撑与服务平台等多个平台。
同时,分布式电源的接入,让配电网系统运行中的不确定因素显著增加。中国工程院院士、天津大学教授王成山指出,用户需求是配电网形态发展的主要驱动力,未来配电网智能服务平台将提供绿色、智能、可定制的供电服务,这对配电网的安全稳定运行提出了更高要求。
储能如何支撑新型配电网?
在众多提高配电系统灵活性的手段中,储能是重要的调节手段,为配电网引入储能,有助于保障新能源健康发展和电力系统稳定运行。
王成山院士指出,新型配电系统形态具有低碳化、分布化、去中心化、数字化的特点,最大限度追求新能源与负荷分层分区平衡,储能系统是源荷平衡的重要支撑。
去中心化是配电系统形态和机制的重大变革,电力电子装备将是未来配电网架变革的颠覆性技术。采用柔性智能化配电装备,通过分层、分区高度自治的蜂巢状结构(微电网、CELL),高度互联、灵活重构、闭环运行,将大大优化网络结构与运行方式,加强分区自治能力,最大限度实现可再生能源与负荷就地平衡,避免大数据集中上传,实现分层分区优化。