文档介绍：新技术对未来配电网规划的影响
配电网一次设备的技术经济寿命通常较长,约为30~50年;保护及自动化设备的寿命相对较短,但也高达10~20年。然而,基本的电网技术不会发生巨大变化。最具有发展前景的技术是与通信技术结合的电网自动化技术,以及在配电网中大规模利用电力电子和储能技术。如果储能电池的技术及价格发展仍能保持过去几年的发展趋势,储能电池将会成为配电系统的一部分,该技术具有潜在的巨大技术经济前景。
目前电力电子产品价格的市场竞争力正朝着有利的方向发展。例如,LVDC技术改进的性能、能效及具有竞争力的价格,提升了其在配电系统中应用的机会。在未来,有些电网用户(如数据中心)将可能以直流电方式直接并网,同时不仅是小规模的电源、也包括所有终端用户的电网接口(AC/AC和DC/AC),将采用电力电子和储能设备,通过这些技术的使用,可以在任何场景下优化用户的电能质量(AC和DC),可以消除所有的终端用户的短时停电,因而可极大地降低配电系统的成本。
图1所示为一种LVDC系统的典型结构。分布式电源通过交直流转换单元接入,其电压变化范围为1500V到±750V。随着电力电子器件的发展,电力电子设备的能效将大为提高,从而可提高整个配电系统的能效。芬兰已有一批关于LVDC系统的试点项目在实施,图2为在芬兰某地配电网中安装LVDC的实例示意图。系统中DC电压为±750V,3个用户通过DC/AC换流器连接到直流电源。直流侧电容器的充电容量足以消除快速自动重合闸对用户的影响。在不久的将来,储能(电池)和小规模电源(如太阳能电池板)也将连接到直流电网中。
图1 基于LVDC技术的配电系统
图2 基于LDVC技术的配电系统示意图(芬兰Suur-Savon案例)
在未来,预计储能电池技术的市场价格竞争力会朝向更有利的方向发展。目前,储能电池的采购价格很高,约为800~1000/kW,且设备寿命周期有限,充电周期最多为2000~3000次,仅在某些特殊情况下(如负荷削峰需求较少时),储能电池在经济上是可行的,这时储能电池可作为配电系统的一部分,可用于削减峰荷,并可作为备用电源。一块储能电池的单位能量价格(充电或放电一次)平均为20cent/kWh,见图3。目前储能电池的单位能量价格最低能达到10cent/kWh。假设储能电池的能量单位价格可以降到2~4cent/kWh,则意味着电池投资价格为200/kW时,充电次数可达到5000~10000次;如果电池的投资价格为400~500/kW时,充电次数则可达到15000次,那么在未来配电网中储能电池的应用前景将是非常显著的。
图3 单位充放电电量(SNT/kWh)为电池生命周期(充放电次数)的函数时电池(30kW)的价格
用户电池技术的进步可为电力预测的风险管理提供一个解决方案,因为电力预测涉及大量的不确定性。例如,如果电动汽车数量显著增加,同时电池价格的发展是正面的,这样就给DSO提供了管理功率的机会,或者通过DSO自己的网络管理或者通过安装在用户处的储能设备。
大规模电网自动化通过自动断开、接入备用设备和应