分布式光伏與集中式光伏等新能源發(fā)電相比，分散性、隨機性、間歇性更強，給電網調度運行帶來一系列挑戰(zhàn)。國網河北省電力有限公司瞄準難點，在分布式光伏裝機占比較高的保定地區(qū)試點探索分布式新能源調度，走出一條有源配電網建設特色路徑。
11月25日，國網河北省電力有限公司新能源裝機突破2000萬千瓦，達到2019萬千瓦，其中集中式光伏裝機786萬千瓦、分布式光伏裝機844萬千瓦；分布式光伏裝機占新能源裝機的42%，超過集中式光伏裝機占比。
相較于集中式光伏，分布式光伏分散性、隨機性、間歇性更強，加大了電網調峰難度，對電網調度運行提出更高要求。5月份，國網河北電力以保定供電公司為試點，探索分布式新能源調度，瞄準一系列“卡脖子”難點，持續(xù)開展技術攻關，走出了一條具有河北特色的有源配電網建設路徑，為整縣分布式光伏建設積累了經驗。
分鐘級采集分布式光伏運行數據
河北南部地市中，保定分布式光伏裝機占比高的特點尤為突出。2013年河北南網第一戶分布式光伏在保定并網，如今保定的新能源總裝機已經達到454.6萬千瓦，其中分布式光伏裝機233.4萬千瓦，保定供電公司的分布式光伏滲透率在國家電網經營區(qū)地市級供電公司中位列第三，預計到“十四五”末，保定供電公司的分布式光伏裝機將達到550萬千瓦。
難題破解就從這里開始。解決分布式光伏帶來的一系列難題，先決條件是實現(xiàn)分布式光伏運行數據的快速可觀。
“分布式光伏尤其是戶用分布式光伏，在客戶末端的電子儀器只有一塊智能電表。我們深入研究電表特性、功能，尋找破題的關鍵?！眹W河北電力調控中心水新處處長時珉介紹，“通過嘗試，我們發(fā)現(xiàn)利用智能電表高速電力線載波（HPLC）模塊和用電信息采集系統(tǒng)中的對應數據，就可以獲得分布式光伏的運行信息，再配合拓展主配網一體化調度控制系統(tǒng)的可視化功能，就實現(xiàn)了分布式光伏基礎信息和運行數據全景監(jiān)視?！?/p>
這種方式初步解決了分布式光伏運行數據“看不見”的問題，數據采集頻率為15分鐘一次。那么，數據采集能不能再快些？
在現(xiàn)有智能電表HPLC模塊基礎上，國網河北電力大膽創(chuàng)新，對配電變壓器臺區(qū)的集中器進行軟件升級，提升對戶用分布式光伏運行數據的采集頻次與精度，把采集頻率提升到1分鐘一次。
這里面還有一筆經濟賬。這項技術的實施以現(xiàn)有的智能電表及臺區(qū)設備為基礎，既不用增加額外設備的投資，軟件升級過程又容易操作，經濟性高、快速推廣性強。截至11月中旬，國網河北電力已實現(xiàn)保定1575戶戶用分布式光伏運行數據分鐘級采集。目前，該公司正在保定全域推廣這項技術。
為精準感知有源配電網故障后狀態(tài)，國網河北電力還將電力系統(tǒng)同步相量（PMU）測量裝置實時監(jiān)測及故障狀態(tài)下微秒級錄波功能創(chuàng)新應用到分布式光伏調控中。相關人員能夠通過故障錄波數據清晰還原故障過程。
應用PMU測量裝置后，分布式光伏涉及的故障處置平均用時從之前的3小時降為1.5小時，有效提升了故障處置效率和調度端對分布式光伏運行的掌握能力，大幅提高配網供電可靠性。
四維測算分布式光伏功率影響
分布式光伏不容易“駕馭”，還跟它“靠天吃飯”的發(fā)電特性有關。分布式光伏發(fā)電功率不像傳統(tǒng)電源一樣可以精準管控，天氣是影響最大的因素。
在天氣這個不可控的因素影響下，海量分布式光伏的接入給電網帶來更大的挑戰(zhàn)。電網末端的分布式光伏和用電負荷混合在一起，多重變量疊加后，預測分布式光伏功率變化對電網造成的影響更難了。
“電網安全穩(wěn)定運行是一切工作開展的前提。我們在分布式光伏功率預測中，把發(fā)電功率對電網的影響作為預測的重點，而不是單純預測發(fā)電能力?！睍r珉介紹。
國網河北電力建立縣域分布式光伏功率預測系統(tǒng)，基于臺區(qū)、線路、母線、變電站四個層級電網顆粒度建模，預測分布式光伏發(fā)電功率對不同層級的電網的影響。
不同于以往根據集中式光伏出力數據模擬分布式光伏出力數據的預測方法，縣域分布式光伏功率預測系統(tǒng)依托HPLC模塊采集到的分布式光伏功率數據，結合天氣、電網運行管理、負荷變化等信息，預測次日分布式光伏發(fā)電電力在臺區(qū)、線路、母線、變電站四個層級電網的數據。該系統(tǒng)采用人工智能算法，能夠高效處理大量數據，同時可以結合歷史數據自動修正預測結果，提高預測準確率。
10月底，縣域分布式光伏功率預測系統(tǒng)在保定涿州投入使用，預計12月底前將在國網河北電力全面上線。該系統(tǒng)不但可以填補分布式光伏精準預測領域的空白，還將為電網平衡和分布式光伏消納提供技術支撐。
批量自動控制分布式光伏并網、離網
在國網河北電力的持續(xù)努力下，分布式光伏運行數據信息獲取、發(fā)電功率精準預測問題一一解決。但是，一旦遇到光伏發(fā)電滿發(fā)、負荷少用、富余電量無法消納等電力供需失衡的情況，傳統(tǒng)調控手段無法控制分布式光伏的并網、離網，仍會影響電網安全運行。
國網河北電力再次將目光鎖定在分布式光伏并網必經的智能電表。只要及時斷開電表，就切斷了分布式光伏并網的唯一路徑。
國網河北電力貫通調度控制系統(tǒng)與用電信息采集系統(tǒng)，利用智能電表費控功能，實現(xiàn)遠程調控分布式光伏并網、離網。這樣的操作完全基于現(xiàn)有系統(tǒng)，效率高、成本低。針對設備過載、電網調峰等應用場景，進一步升級完善調度控制系統(tǒng)及用電信息采集系統(tǒng)，就能實現(xiàn)分布式光伏并網、離網的批量自動控制。目前，國網河北電力已能夠對保定全域8.4萬戶分布式光伏進行遠程批量控制。
并網、離網遠程控制實現(xiàn)了分布式光伏精準控制的第一步。
10月15日，在保定徐水區(qū)太和莊村，國網河北電力利用智能融合終端，首次實現(xiàn)了調度側對分布式光伏的數據直接采集、出力直接控制，減少了數據傳輸中間環(huán)節(jié)，提升了分布式光伏調控的實時性和可靠性。
在利用智能融合終端的同時，國網河北電力還總結出基于5G、4G等技術的柔性調節(jié)路線?！皩Υ媪糠植际焦夥?，可以通過已有系統(tǒng)以近乎零成本的方式監(jiān)控；對增量分布式光伏，可采用基于智能融合終端或4G到戶的監(jiān)控方案，實現(xiàn)分布式光伏輸出柔性控制，進一步提升控制時效性，實現(xiàn)配電網運行精益化調整?！北６ü╇姽菊{控中心副主任胡文麗介紹，遠期面向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，可采用基于5G網絡的監(jiān)控方案，進一步提升電網對分布式光伏出力的快速調節(jié)能力，支撐大電網電壓、頻率的毫秒級調節(jié)。
在試點建設中，國網河北電力還開展分布式新能源承載力評估測算等工作，針對涉及分布式光伏的配網檢修、應急處置、并網管理等，梳理包括調控、營銷、設備、信通、安全等5個領域的22項管理意見，初步構建了以分布式光伏為主要對象的有源配電網綜合管理體系。
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