含儲能配電網(wǎng)對光伏最大消納能力分析技術(shù)研究-內(nèi)蒙古電力集團經(jīng)濟技術(shù)研究 趙晨旭

含儲能配電網(wǎng)對光伏最大消納能力分析技術(shù)研究2024年7月公眾號數(shù)字能源CPS 內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司INNERMONGOLIAPOWER研究情況研究情況3研究內(nèi)容三三技術(shù)創(chuàng)新點四四總結(jié)與展望公眾號數(shù)字能源CPS2內(nèi)蒙古地處中國北部邊疆，地域廣闊，橫跨東北、華北、西北三大區(qū)域，東西長2400公里，南北寬1700公里，面積約占全國總面積的1/8。作為國家重要能源和戰(zhàn)略資源基地，資源稟賦優(yōu)勢顯著。近年來，內(nèi)蒙古著力推動新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，積極推進能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，現(xiàn)代能源體系建設(shè)工作取得明顯進展。太陽能資源技術(shù)可開發(fā)量“全國21%”風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量煤炭資源探明儲量 在“兩率先”“兩超過”戰(zhàn)略目標(biāo)指引下，自治區(qū)積極貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色，開放、共享發(fā)展理念，圍繞“四個革命、在“兩率先”“兩超過”戰(zhàn)略目標(biāo)指引下，自治區(qū)積極貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色，開放、共享發(fā)展理念，圍繞“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，推進能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，全力推進新能源大規(guī)模開發(fā)利用從電另發(fā)展質(zhì)量宋斷提高源CPSINNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.INNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.內(nèi)蒙古電力集團于2024年6月7作措施的通知，《意見》共包含9大電源接入能力”,并明確了“開展配數(shù)字能源CPS內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司INNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.說a《指導(dǎo)性文件》《評估導(dǎo)則》《國家政策》《指導(dǎo)性文件》《評估導(dǎo)則》◆沒有考慮儲能對接納能力的提升作用◆無法提供最優(yōu)接入方案研究“能接多少”“接哪里好” 二研究情況研究內(nèi)容技術(shù)創(chuàng)新點總結(jié)與展望 公眾號數(shù)字能源CPS8內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司1.1資源稟賦介紹可開發(fā)潛力是忽略電網(wǎng)因素，以建筑承重、可利用空間等限制條件為依據(jù)來描述分可開發(fā)潛力是忽略電網(wǎng)因素，以建筑承重、可利用空間等限制條件為依據(jù)來描述分布式光伏最大安裝容量。自然資源稟賦是指指由自然資源和先天優(yōu)勢等決定因素構(gòu)成的光伏適宜空間公眾號數(shù)字能源CPS9%內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司1.2光伏典型分類用戶一般在其所在地理位置附近的區(qū)域進行分布式光裝位置的建筑用途進行劃分，分布式光伏的安裝位置可劃分為建筑光伏、空地光伏及功能支架型、嵌入型安裝方式INNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.分布式光伏開發(fā)潛力測算是在指定的日照環(huán)境、溫度、經(jīng)緯度、等氣候參數(shù)的情況下，考慮不同的安裝位置及安裝方式下，計算分布式光伏最大裝機容量?？紤]屋頂最大承重能力的分布式光伏裝機容量公眾號數(shù)字能源CPSINNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.00TI光伏輸出功率光伏輸出功率將分布式電源作為是可控制的動態(tài)負荷，認定分布式電源運行在額定工況附近，在潮流計算光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用電流控制逆變器策略時，其輸出的有功和注入配電網(wǎng)的電流是恒定的，采用電壓控制型策略的光伏發(fā)電并網(wǎng)都可以認為是恒定型的分布式電源。若出現(xiàn)無功越界，需將PV節(jié)點轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點。項目認為分布式電源時刻運行在額定工況附近，選取PQ恒定型公從號數(shù)字能源CPSINNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.配電線路屬于功率傳輸元件，其作用是來構(gòu)成系統(tǒng)架構(gòu)并傳輸電能，多采用導(dǎo)納形式表示。配電線路電壓電流的一般模型如下所示。公眾號數(shù)字能源CDS 負荷模型負荷模型配電網(wǎng)的負荷包括星型和三角型兩種連接方式；此外，根據(jù)負荷本身的功率特性，可以建模成恒功率模型、恒阻抗模型或恒電流模型。儲能模型儲能模型公眾號數(shù)字能源CPS2.2三相不平衡潮流計算方法潮流計算是進行分布式光伏消納能力評估的基礎(chǔ)，配電網(wǎng)具有三相參數(shù)不對稱、三相負荷不平衡的特點，尤其是分布式電源單相接入后，更會引發(fā)三相不平衡潮流。三相不能解耦無法三相不能解耦無法并行計算，潮流計算量大，效率不高物理意義不明確，可能需要特殊處理適用于各類型運行場景，但處理復(fù)雜公眾號數(shù)字能源CPS改進牛頓法回路阻抗法改進序分量法對稱分量法多區(qū)域戴維南等值算法配網(wǎng)不平衡潮流計算方法算法優(yōu)缺點相序結(jié)合法序分量法相分量法 2.3光伏最大消納能力影響分析能力就越小。分布式光伏的最大消納能力受到多維因素的影響，每一種限制因素類似于木桶的木板，木桶中的最多能裝載的水就是光伏的最大消納能力，木板越短，則分布式光伏的最大消納能力就越小?！躒≤V≤V≤V節(jié)點電壓不越限反向負載(P)2+(Q,)2≤(0.8S,)2率不超標(biāo)I≤I。短路電流不超過允許限值諧波多維影響因素電壓偏差電壓偏差和熱穩(wěn)定約束與潮流相關(guān)，并且是對光伏最大消納能力限制最嚴重的兩類約束，因此一般重點考慮此兩類約束。分布式光伏最大消納能力邊界刻畫是通過多維空間建模的方法，將最大消納能力描述為高維空間的帕累托前沿的形式。每一維度代表不同接入位置的分布式光伏安裝容量。約束條件目標(biāo)函數(shù)●電壓約束V,mm≤V,≤V,m約束條件目標(biāo)函數(shù)●容量約束(P)2+Qm)2≤s2●單點單點潮流約束●潮流約束各節(jié)點分布式光伏安裝容量最大。分布式光伏接入節(jié)點唯一時，刻畫模型為單目標(biāo)優(yōu)化問題，接入位置不唯一時，轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題公眾號數(shù)字能源CPSe-約束法的原理是先對多個目標(biāo)中最重要的一個進行優(yōu)化，其他的目標(biāo)作為約束條件考慮E-約束法求解e-約束法的原理是先對多個目標(biāo)中最重要的一個進行優(yōu)化，其他的目標(biāo)作為約束條件考慮E-約束法求解多目標(biāo) 單目標(biāo)二階錐模型ε的合理取值選取內(nèi)蒙古自治區(qū)團結(jié)線作為實例展開分析，該線為10kV架空線路，主線長約13.824km,包含23個節(jié)點，22條支路，負荷主要為農(nóng)村居民負荷和工業(yè)負荷，在評估時以2.12日的數(shù)據(jù)作為典型日數(shù)據(jù)展開分析，線路具體拓撲見下圖。負荷7。負荷7。負荷2負荷3魚荷4JKLVI-10-185負荷6負荷1923JKLY)-10-185負荷15|魚荷13魚荷16負荷11負荷12負荷10負荷22負荷21負荷20負荷1團結(jié)線共包含三種線路型號，具體線路參數(shù)及典型負荷時序特性及光伏出力特性曲線如下所示：電阻(Q/km)電抗(0/km)最大載流量(A)考慮13、17、22節(jié)點分布式光伏單點接入的情況，17節(jié)點最大光伏消納能力為在達到臨界值之前，光伏最大消納能力受線路容量限制，最大消納能力為負荷和線路容量加和，因此不變；達到臨界值之后，光伏最大消納能力受節(jié)點電壓限制，此時線路越長，最大線路長度(km)三相不平衡約束潮流約束線路容量約束節(jié)點電壓約束保證網(wǎng)絡(luò)安全運行三相不平衡約束潮流約束線路容量約束節(jié)點電壓約束保證網(wǎng)絡(luò)安全運行度約束：23選取13、17、22節(jié)點作為分布式光伏接入位置，測算三點接入場景下分布式光伏最大消納能力邊界。節(jié)血*a分布式光伏多點接入下，不同節(jié)點間的最大消納能力存在制約關(guān)系，更節(jié)血*a多維空間建模的方式進行描述公眾號儲能設(shè)備具有能量轉(zhuǎn)移功能，能夠有效提高分布式光伏的消納比例，擴大分布式光伏最大消納邊界。④④力潮流約束線路容量約束節(jié)點電壓約束保證網(wǎng)絡(luò)安全運行儲能約束不考慮儲能考慮儲能1光儲最優(yōu)接入價值分析儲能最優(yōu)接入的意義儲能最優(yōu)接入的意義光伏最優(yōu)接入的價值電網(wǎng)公司選擇并網(wǎng)位置，降低網(wǎng)損公從虧奴子能源CP配電網(wǎng)分布式電源最優(yōu)接入模型應(yīng)考慮兩類并網(wǎng)模式(接入不同的電壓等級),一類是分布式電源均由低壓用戶側(cè)直接并網(wǎng)，另一類是分布式電源匯集后由中壓并網(wǎng)。兩種并網(wǎng)模式下產(chǎn)生了建設(shè)成本、網(wǎng)絡(luò)損耗及安全約束這些因素影響分布式光伏最優(yōu)接入。函數(shù)中壓接入成本低壓接入成本負荷7。負荷7。負荷4負負荷10負荷11負荷12魚荷13負荷3負荷20負荷22負荷21負荷2INNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.,LTD(萬元)網(wǎng)損等年值成本(萬元)成本(萬元)(萬元)7INNERMONGOLIAPOWERGROUPCO.,LTD配置成本minF=C+C+Cmm-C?-Ccmto配置成本維運維運損網(wǎng)損網(wǎng)峰削峰削碳排放成本節(jié)點電壓約束線路容量約束潮流約束儲能約束內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司3.3網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置方法INNERMONGOLIAPOWERGROUP網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置以儲能配置的經(jīng)濟性最優(yōu)為目標(biāo)，綜合考慮各種約束，建立模型P)2+Q)2≤S③儲能約束儲能約束潮流約束線路容量約束節(jié)點電壓約束 網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置實例分析網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置實例分析設(shè)置網(wǎng)損成本為0.5元/kWh,碳排放成本為27.7元/MWh,儲能單位容量成本為1200元/kWh。單位功率成本為360元/kW,儲能使用壽命為15年，線路平均造價為25萬元/km,線路使用壽命為20年。選取18-22節(jié)點作為儲能候選接入位置。值成本(萬元)(萬元)(萬元)(萬元)(萬元)000由于儲能的建設(shè)成本過高，在此情況下為使得綜合成本最優(yōu)，不會進行儲能配置。公眾號數(shù)字能源CPS 網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置實例分析網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置實例分析考慮18節(jié)點作為儲能配置位置，同步減小儲能的單位容量成本和單位功率成本，進行網(wǎng)側(cè)儲能優(yōu)化配置的靈敏度分析。120元/kW當(dāng)儲能的單位容量成本和單位功率成本降低到原有水平的三分之一時，網(wǎng)側(cè)儲能的配置將具有經(jīng)濟性，能夠有效的減少電網(wǎng)投資成本。數(shù)字能源CPS4.1仿真軟件體系架構(gòu)和功能需求助國續(xù)制力口節(jié)點：23個。口支路：22條?？谥骶€長度：13.824km?？诠?jié)點：23個。口支路：22條?？谥骶€長度：13.824km。7m用m用mm內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司4.2潮流時序仿真內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司t內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司口短路電流口節(jié)點電壓口短路電流公眾號數(shù)字能PS內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司口最優(yōu)方案口最優(yōu)方案口節(jié)點電壓口支路損耗口短路電流口支路損耗口短路電流N預(yù)接裝機位置：母線17推薦的最優(yōu)接入方案網(wǎng)損最低，INNERMONGOLIAPOWERGROUPc口接入DG類型口預(yù)接位置口預(yù)接安裝容量口預(yù)接額定