“储能策略优化完毕,调试正常,具备投运条件。”日前,国网石狮市供电公司沙堤村台区组柔直互联微电网项目团队依托福建省云平台大数据和人工智能算法,自主完成了微电网控制策略的升级迭代,持续推进微电网实用化提升。
沙堤村台区组柔直互联微电网是国网石狮市供电公司在国网福建电力、国网泉州供电公司指导下,构建的福建省首个以“台区组微电网自治”和“整村分布式光伏全额就地消纳”为特征的新型电力系统示范工程。该微电网示范项目极大助力沙堤村打造福建省首个“零碳旅游村”,赋能乡村振兴、支撑当地文旅产业发展。
沙堤村位于石狮市永宁镇海滨,太阳能资源丰富,光伏年利用小时数超过1300小时,由乡贤出资为整村居民建设屋顶分布式光伏,均采用“自发自用、余电上网”方式接入低压电网,呈现“点多面广、小容量接入、高密度并网”的特点。截至2024年上半年,沙堤村已有近300户分布式光伏并网,容量1.7兆瓦,2023年整村光伏收益近百万元。预计至2025年,沙堤村分布式光伏容量将达到3兆瓦。
随着光伏的持续并网,电能质量、光伏消纳、电网稳定等问题将更加突出,对配网规划建设和运维检修带来极大挑战。国网石狮市供电公司创新发展理念,构建乡村多场景微电网示范项目,以实现乡村微电网自管理、自平衡、自调节,提升乡村能源利用效率,助力清洁能源消纳,进一步提高分布式光伏并网服务水平和电网运行效率,打造沿海美丽乡村绿色能源供给新模式。
打造多场景自愈微电网群
为解决未来光伏大规模接入配电网带来的问题,国网石狮市供电公司在沙堤村建设中压直挂能量路由器微电网示范工程,该工程由1套10千伏/630千伏安电力电子变压器和2套250千伏安柔性互济装置组成能量路由系统,满足了高比例分布式光伏低压配电网能量主动管理、多元负荷接入与平衡调控的需求。基于电力电子变压器的新型微电网可进行配电网与微电网协同互动,实现跨电压等级能量管控。
同时,国网石狮市供电公司在沙堤村建设台区组新型交直流混合微电网示范工程,通过建设一套3×630千瓦的集中式柔直互联装置,使台区柔直互联并连接大电网(交流),在柔直系统直流侧母线接入储能、充电桩、光伏等直流负荷,实现台区组功率灵活互济、微电网全息感知和协同运行,解决多样性源荷大规模接入带来的消纳和电压波动问题。
沙堤村微电网建设实现以下三方面技术创新应用。一是采用集中管理方式构建台区型柔性互联微电网。将台区开关升级为智能开关,以能量管理系统为核心,台区之间采用光纤通信方式,采用“云边端”控制架构,构建集中式柔直互联系统,实现台区间分布式资源“物联感知、柔性控制、共享共用”,区域微电网“源、网、荷、储”协同互动,形成具有福建特色的台区资源管控模式。二是构建源网荷储充全直流生态。通过在直流母线配置即插即用接口,可实现光伏、储能、充电桩、直流负荷等设备直接接入直流配电网,满足新型直流设备的供用电需求,减少换流环节造成的能量损耗。三是首创柔直互联微电网配微协同控制技术。台区智能终端对上连接配电云主站,对指令进行分解下发;对下连接台区设备、光伏、储能、充电桩等分布式资源。配电云主站(云计算)和台区智能终端(边缘计算)协同作用,实现配微协同,在计划检修或故障停电情况下,通过同期装置和GOOSE通信的辅助作用,实现台区毫秒级迅速转供电,达到用户零感知;在外部电网失电时,依托直流侧共享储能系统快速建立微电网电源,实现黑启动独立运行,保障景区的应急保供电能力。
创新构建“全绿色”用电生态圈
沙堤村台区组柔直互联微电网示范工程是国网石狮市供电公司推进新型电力系统省级示范区建设的重要内容。该工程项目除了技术创新外,还进行了商业模式创新和体制机制创新,充分释放了用绿色电力赋能乡村振兴的强大动力。
在商业模式创新方面,主要体现在建设前期由电网公司自建及运营,后期结合电动汽车下乡、整县分布式光伏试点建设工作,将促进电动汽车充电桩、直流负荷等接入及分布式光伏消纳,探索多主体间商业模式研究,探索实践充电桩(场站)规划、建设、运维模式,验证共享储能模式、光储直柔充检放一体化模式、基于直流快充的车网互动模式等,实现微电网“自管理、自平衡、自调节”,满足“平急两用”的供电模式。
在体制机制创新方面,国网石狮市供电公司则是通过该项目探索微电网的负荷聚合调度机制,实现资源聚合、调度响应、交易辅助等功能,向上对接电网调度,对指令进行分解下发;向下连接微网系统,聚合各主体单元参与需求响应,为微网资源参与电网需求响应、辅助服务、电力交易等提供桥梁和通道。
沙堤村台区组柔直互联微电网示范工程投运后,实现了光伏就地消纳、台区动态增容、储能削峰填谷、电能主动治理、台区资源可视化管理等。沙堤村十里黄金海岸、红塔湾景区实现绿电供电,光伏发电100%就地消纳,景区内民宿全部民宿、充电桩使用的电能都来自微电网输出的清洁光伏能源,让游客们享受“全绿电”旅游,全面助力当地政府打造“十里黄金海岸”低碳型旅游景区和全省首个“零碳旅游村”。同时实现了零计划停电,供电可靠率提升至99.999%,提升景区旅游品质,助力打造优质旅游名片。
春风催新绿,扬帆再启航。今年以来,国网石狮市供电公司在全面总结沙堤村微电网建设成效的基础上,紧扣国网福建电力打造“三大三先”省级高质量发展示范电网,推进新型电力系统省级示范区建设思路,围绕提升供电可靠性和光伏承载力两大主线,基于石狮分布式电源并网现状,盘活现有技术、装备资源,以“台区组柔直互联微电网+能量路由器+智能分布式快速自愈系统”为主攻项目,以“新型融合终端试点应用、电缆型光差保护试点应用、配微协同微电网群”为备选项目,开展永宁网格高能级配电网探索建设。该公司纪委把加快新型电力系统建设纳入今年政治监督重点任务清单,围绕坚决做到“两个维护”强化监督,推动助力乡村振兴等决策部署落实见效。目前,该公司正重点推动台区新型智慧终端、光伏协议适配器、新一代物联开关、电磁混合型配变等成果在永宁网格示范落地,力争将永宁网格打造成省内新型电力系统新技术的验证基地以及政企联合的创新实践基地,在助力发展新质生产力,建设“三大三先”省级高质量发展示范电网中打造更多“石狮样板”,输出更多“石狮示范”。
(记者 林本鸣 通讯员 许伟哲 邓诗诗 陈新淳)