即將來(lái)臨的這個(gè)冬天，國(guó)網(wǎng)河北電科院園區(qū)可以實(shí)現(xiàn)地源熱泵供暖了。園區(qū)建設(shè)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)首個(gè)光儲(chǔ)熱一體化微電網(wǎng)，它首次融入地源熱泵沖擊性負(fù)荷，通過(guò)分布式新能源為地源熱泵供電，實(shí)現(xiàn)利用地?zé)崮苷{(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，與傳統(tǒng)使用空調(diào)調(diào)節(jié)溫度的方式相比，該方式節(jié)能減排效果明顯。
日前，“光、儲(chǔ)、熱一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)研究及示范工程”項(xiàng)目通過(guò)國(guó)家電網(wǎng)公司組織的驗(yàn)收。該項(xiàng)目位于國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院園區(qū)，為國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目，由國(guó)網(wǎng)河北電科院總體負(fù)責(zé)，由國(guó)電南瑞科技股份有限公司總包，中國(guó)電力科學(xué)研究院參與實(shí)施。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)光儲(chǔ)熱一體化微電網(wǎng)示范工程，項(xiàng)目包括190千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)、250kW/1h磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、100kW/5s超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)充電樁、微電網(wǎng)運(yùn)行控制與能量管理系統(tǒng)、交流子微電網(wǎng)系統(tǒng)、直流子微電網(wǎng)系統(tǒng)等。
微電網(wǎng)首次接入沖擊性負(fù)荷兼顧經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性
目前，國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)主要以接入風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和就地負(fù)荷為主，未能因地制宜統(tǒng)籌考慮對(duì)當(dāng)?shù)啬茉吹木C合利用，而“光、儲(chǔ)、熱一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)研究及示范工程”項(xiàng)目，結(jié)合石家莊土壤溫度比較適合地源熱泵工作的特點(diǎn)，首次在微電網(wǎng)中接入地源熱泵，利用地?zé)崮芴娲鷤鹘y(tǒng)空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
與普通家用負(fù)荷相比，地源熱泵在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)具有沖擊性。為了保證地源熱泵順利啟動(dòng)，微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量必須滿(mǎn)足沖擊電流的功率要求，但這樣會(huì)大大降低微電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
“如果儲(chǔ)能容量不夠，微網(wǎng)則無(wú)法承受。沖擊性電流會(huì)引起微電網(wǎng)母線(xiàn)電壓的急劇下降，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。”國(guó)電南瑞的項(xiàng)目經(jīng)理金雪說(shuō)。
為了兼顧微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力負(fù)荷的啟動(dòng)需求，中國(guó)電科院為地源熱泵開(kāi)發(fā)了多元復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，并對(duì)地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了變頻啟動(dòng)改裝。“前者兼顧了能量型與功率型儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可以快速平抑光伏系統(tǒng)輸出功率的波動(dòng)，在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可以使微電網(wǎng)內(nèi)電壓及頻率保持穩(wěn)定。而后者可以將設(shè)備啟動(dòng)電流降低到額定電流的水平。兩者的應(yīng)用大大提高了微電網(wǎng)的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。”中國(guó)電科院技術(shù)人員謝志佳解釋。
基于以上策略，該項(xiàng)目又提出了一種含地源熱泵的能量管理方法，通過(guò)綜合能效利用技術(shù)提高微電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。“后端控制系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)建立了科學(xué)的邏輯控制策略，讓變頻器和超級(jí)電容根據(jù)負(fù)荷運(yùn)行狀況進(jìn)行針對(duì)性調(diào)節(jié)。”國(guó)電南瑞技術(shù)人員王前雙說(shuō)。
交、直流兩種子微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)
與以往的純交流微電網(wǎng)不同，該項(xiàng)目構(gòu)建了交流子微電網(wǎng)和直流子微電網(wǎng)兩種形式。此前，國(guó)電南瑞承擔(dān)的浙江溫州鹿西島微網(wǎng)工程實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)交流子微網(wǎng)的互聯(lián)。
很多日常用電設(shè)備采用直流電驅(qū)動(dòng)，如LED燈、手提電腦等。在交流配電網(wǎng)中，需要經(jīng)過(guò)變流才能供給電器使用。而直流配電網(wǎng)可以直接供電，實(shí)現(xiàn)即插即用。
“分布式電源接入直流配電無(wú)需換流環(huán)節(jié)，可以減小成本、降低損耗。而微電網(wǎng)將主要采用直流配網(wǎng)的運(yùn)行方式。”金雪說(shuō)。
從技術(shù)角度而言，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，直流子微網(wǎng)控制系統(tǒng)要保持直流電壓恒定。金雪介紹，該項(xiàng)目采用直流子微網(wǎng)在并網(wǎng)時(shí)由AC/DC（交流/直流）變流器穩(wěn)定直流母線(xiàn)電壓，在離網(wǎng)時(shí)由儲(chǔ)能DC/DC（直流/直流）變流器建立直流母線(xiàn)電壓的方式，將儲(chǔ)能裝置固定的直流電壓變換為可變的直流電壓。
每年可節(jié)約電量62萬(wàn)度
“光、儲(chǔ)、熱一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)研究及示范工程”項(xiàng)目合理利用當(dāng)?shù)刭Y源，解決了地源熱泵的啟動(dòng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保、能效最優(yōu)的目標(biāo)。“該項(xiàng)目不僅立足于建設(shè)示范工程還依托示范工程，建設(shè)了交直流混合多級(jí)微電網(wǎng)試驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)可開(kāi)展分布式電源及微電網(wǎng)的保護(hù)、測(cè)控等技術(shù)理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)，190千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)，估算年發(fā)電量約為20萬(wàn)度，可有效降低配電線(xiàn)路損耗；利用地源熱泵系統(tǒng)每年可節(jié)約電量62萬(wàn)度；以火電廠(chǎng)二氧化碳排放量0.38千克/度計(jì)算，估算年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤300噸，減排二氧化碳約710噸，節(jié)能減排效益顯著。”國(guó)網(wǎng)河北電科院項(xiàng)目負(fù)責(zé)人高志強(qiáng)說(shuō)。
由中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋?zhuān)業(yè)委員會(huì)聯(lián)合國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)中國(guó)地區(qū)委員會(huì)
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