【天津电气科学研究院】2024年“源网荷储”大工业微网系统解决方案-助力构建新型电力系统_27页_3mb

“源网荷储”大工业微网系统解决方案总结

核心内容

“源网荷储”大工业微网系统解决方案旨在构建新型电力系统，为大工业负荷提供稳定、安全、经济的电力供应。该方案通过整合电源、电网、负荷和储能资源，解决高比例新能源接入带来的电网稳定性、经济性及可靠性问题，适用于无电、弱电地区及大型工业区域孤岛电网。

主要观点

• 新能源成为主力：以“风光”为主的新能源将在未来30年成为全球能源增长的主要动力。
• 碳中和目标推动：我国提出2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”，推动构建以新能源为主体的新型电力系统。
• 传统电网不适应：随着新能源装机容量增加，传统电网调控体系无法满足系统稳定、经济、绿色三者协调控制的需求。
• 构网型储能系统：构网型储能系统具备惯量支撑、振荡阻尼、电压频率控制等能力，是实现100%新能源并网的核心装备。
• 多层级控制架构：提出“五道防线”控制架构，涵盖调度控制、快速协调控制、就地控制等层级，实现多类型、多对象资源的全时间尺度响应。
• 灵活运行能力：系统支持离网与并网运行之间的无缝切换，提升电网电能质量和供电可靠性。

关键信息

1. 时代背景

• 全球130多个国家提出“碳中和”目标。
• 我国力争2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。
• 新能源发电装机容量持续上升，分布式电源接入增多，电力终端返送压力增大。
• “一带一路”沿线国家工业化建设对稳定电力供应有迫切需求。

2. 区域孤岛电网面临的关键问题

• 负荷类型复杂：电解、化工、冶炼、矿业等大工业负荷对电力质量要求高。
• 机组类型多样：燃气、燃煤等机组出力不稳定，调节能力有限。
• 电网结构脆弱：缺乏惯量支撑，电压和频率波动大，电网稳定性差。
• 协调控制需求高：需电源、储能、负荷共同参与调节，实现快速响应和协调控制。

3. 解决方案

• 五道防线控制架构：

  • 第一道防线：继电保护
  • 第二道防线：稳控减载
  • 第三道防线：失步解列
  • 第四道防线：快速调频
  • 第五道防线：解列保护

• 多层级控制体系：

  • 调度控制层：一体化调度系统主站及子站稳态协调优化功能
  • 快速协调控制层：快速协调控制主站及子站功能
  • 就地控制层：风光储荷各场站执行站的控制终端

• 产品体系：

  • 电网规划设计咨询
  • 电网可靠性解决方案
  • 电网运维诊断
  • 自动发电控制子系统主站
  • 自动电压控制子系统主站
  • 稳定控制子系统主站
  • 电负荷平衡子系统主站
  • 负荷管理子系统主站
  • 动态监测子系统主站
  • 构网型储能系统
  • 谐波治理系统
  • 云平台服务

4. 适用行业

• 石油化工
• 钢材冶金
• 电解铝
• 舰艇船舶、水泥建材
• 多晶硅、PVC、硅铁、电石等工业负荷

5. 应用场景

• 风光火储独立供电系统：结合风能、光伏、火电和储能，为大工业负荷提供稳定供电。
• 高比例新能源孤岛电网：在新能源占比高的情况下，实现电网的稳定运行和电力平衡。
• 全新能源电网：完全由新能源构成的孤岛电网供电系统，适用于无电或弱电地区。

6. 构网型储能系统特点

• 作为受控电压源，等效为同步发电机内电动势。
• 内置功率同步控制，等效为同步发电机转子运动方程。
• 可自然并瞬间实现等效电气惯量和系统阻尼。
• 支持并网和独立组网运行，实现无缝切换。
• 提高电网电能质量，如谐波、不平衡等。
• 适用于极弱电网、孤岛电网、微电网等场景。

7. 工程项目案例

• 内蒙古棋盘井：69MW光伏电站+300MW风电+火电3090MW，下游负荷包括硅铁、电石、多晶硅、PVC等。
• 青山钢铁印尼园区：孤岛电网总装67000MW，下游负荷包括镍铁、铬铁、轧钢等，采用构网型储能系统。
• 西藏日喀则市扎布耶盐湖提锂项目：35MW光伏电站+20MW/40MWh储能+4*2000kW柴发+40MW光热电站，构建新能源孤岛供电系统。
• 吴忠市同盛化工有限公司：75MW+80MW火电机组，实现短期孤网运行，支持离网与并网切换。

总结

“源网荷储”大工业微网系统解决方案通过构建五道防线控制架构，结合构网型储能系统，有效应对高比例新能源接入带来的电网稳定性、经济性及可靠性问题。该方案适用于多种大工业负荷场景，如电解铝、石油化工、钢材冶金等，为“一带一路”沿线国家的工业化建设提供稳定电力供应，并助力我国实现碳达峰、碳中和目标。