微电网技术扬帆,助力分布式能源应用加速启航

16 02月 2023

2023-02-16 10:29

今天,伴随着能源转型的步伐加速,分布式能源正在越来越多地走进人们的视野。分布式能源能够加速低碳化进程,但同时也带有与生俱来的不稳定性和不可预测性,这无疑为配电网的规划、运营等带来了挑战。今天,在这一需求面前,微电网正成为助力分布式能源发挥价值、加速落地应用的有力途径。

能源转型趋势下,光伏发电等分布式能源日益迎来加速发展

利用微电网实现分布式能源价值最大化

作为一种灵活、智能的新兴技术,微电网可以为终端用户和电网公司提供与分布式能源相关联的价值。一方面,微电网可以整合分布式能源,为电网提供柔性支撑;另一方面,微电网也可以帮助优化分布式能源的应用,使微电网内的终端用户受益。

对于电网公司而言,一直以来其面临的最重大挑战之一,就是分布式能源带来的运行限制,它有可能损害系统的稳定性。要解决分布式能源带来的影响,需要足够的数据和技术能力,从而减轻影响以保持系统的高可靠性,并使分布式能源得以凸显其价值。

在这方面,微电网可以利用其技术的先进性,通过多种方式帮助电网公司解决运行挑战,并使分布式能源的价值实现最大化。

而对于用户而言,首先,基于人工智能的解决方案可以更好地管理能源使用和成本,同时减少排放以提高可持续性。这就需要有效地收集关于能源用户需求响应请求、天气预报、电价、能源市场定价、相关规则约定等高度复杂和广泛的数据。优化算法使微电网能够利用电力合同来优化能源账单,同时利用现场可用的和可预测的柔性来减少碳足迹。

其次,无论面对怎样的电网配置,微电网解决方案都能提供价值。始终联网、不能独立运行的微电网,可以帮助一个或多个能源用户实现能源优化;可以独立运行的微电网,则可以根据需要利用当地的分布式资源,增强一个或多个能源用户的弹性;而始终离网独立运行的微电网,则可以为偏远地区的能源用户或配电网难以延伸到的地区提供服务。先进的实时微电网/电网控制系统可以确保离网期间的业务连续性和电力系统稳定性。

最后,在微电网设计阶段,数字孪生可以帮助优化微电网中分布式能源的规模,包括现有和可预测的太阳能光伏、固定电池储能,以及“电动汽车到建筑(V2B)”和“车辆到电网(V2G)”等存储方式。基于人工智能的解决方案可以使用建筑和电网运行的实时数据,优化微电网设计。

微电网解决方案:EMA与EMO的双剑合璧

在这方面,施耐德电气可以提供EcoStruxure™微电网顾问(EMA)和EcoStruxure™微电网运营(EMO)这两种主要的微电网解决方案。其中,EcoStruxure™微电网顾问(EMA)可以每小时预测并优化在何时消耗、生产、储存或出售能源,还能够对分布式能源进行每小时预测,并进行经济性的优化和调度。

而EcoStruxure™微电网运营(EMO)则有助于在所有电网条件下实时确保能源供应的弹性和稳定性。EMO通过使用各种通信协议(Modbus TCP IP、IEC 61850、DNP3、IEC 101和IEC 104)连接施耐德电气或第三方的能源管理系统、高级配电管理系统和数据采集与监控系统来收集相关数据。

这两个解决方案协同工作,可以有力地帮助能源用户开发微电网应用。至今,施耐德电气已经交付了300多个微电网和控制项目,并利用“能源即服务”类型的解决方案持续推动微电网的应用。

从北欧到南澳,微电网助力分布式能源成功应用

在芬兰,施耐德电气为欧洲零售巨头Lidl的芬兰物流中心提供了施耐德电气EcoStruxure™微电网和EcoStruxure™楼宇运营综合解决方案,助力其成为了一个先进的碳中和及净能源(产生的电力和能源多于消耗量)配送中心。

这一系列解决方案包括了将综合楼宇管理系统与微电网相结合的综合解决方案、先进的制冷供暖管理系统,以及带储能的微电网解决方案,它们可以收集数据、预测并优化现场资源的运行,最终节省了高达70%的能源成本。

作为物流中心解决方案的一部分,EcoStruxure™微电网顾问(EMA)控制微电网中的电池储能系统和发电机组,为电网提供频率支持。当电网频率偏离规定的限制时,这一系统会给电池充电以降低频率,或给电池放电以提高频率,从而为Lidl提供了一个新的收入来源。

无独有偶,在澳大利亚,施耐德电气同样助力南澳大利亚农产品市场有限公司构建了能源微电网,这也是澳大利亚首个与现货市场连接的能源微电网。这一微电网不仅能满足该公司的全部能源需求,还可以向国家电力市场输出电力。

这个耗资1050万美元打造的微电网,包括了6400多个太阳能电池板和25个特斯拉电池储能系统(BESS),其控制系统采用了施耐德电气EcoStruxure™微电网顾问(EMA),可以提前24小时预测需求和电力现货市场定价。利用软件提供的数据分析,南澳大利亚农产品市场有限公司可以确定在什么时候对电池储能系统充放电最具经济价值。不仅如此,这一微电网每年还将减少32%的温室气体排放,将南澳大利亚电网的年最大需求量减少3.8MWh,并将在10年内净节省430万美元。