張旭，李陽，劉曉，韓捷，李俊林，林勸立，張桂凱，彭偉梁

(1.廣東電網(wǎng)廣州供電局有限公司，廣州510620; 2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，廣州510062)

0 引言

2021年3月，中國提出要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，彰顯了我國堅(jiān)定不移走綠色發(fā)展道路的雄心和決心，也為我國能源電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展指明了方向、提供了根本遵循。實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是推動(dòng)電力清潔低碳發(fā)展的必然選擇。儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要支撐技術(shù)之一，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成熟對(duì)于加快構(gòu)建以新能源為主的電力系統(tǒng)具有重要意義[1 - 3]。面對(duì)新能源波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性等特性，新型電力系統(tǒng)電力平衡愈加困難，系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源需求進(jìn)一步加大，且新能源大規(guī)模并網(wǎng)后系統(tǒng)呈現(xiàn)高度電力電子化特征，新型電力系統(tǒng)在持續(xù)可靠供電、電網(wǎng)安全穩(wěn)定等方面面臨重大挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)清潔能源靈活接入和充分消納，提高能源穩(wěn)定供應(yīng)保障需求日益增加[4 - 6]。推動(dòng)能源領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性改革，可進(jìn)一步發(fā)揮現(xiàn)代化電網(wǎng)核心平臺(tái)作用，支撐和推動(dòng)電源側(cè)、用戶側(cè)綠色低碳發(fā)展，推動(dòng)源荷儲(chǔ)靈活互動(dòng)、協(xié)調(diào)發(fā)展，在配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，開展高滲透率新能源的配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)調(diào)發(fā)展成為未來新型電力系統(tǒng)的重要研究方向[7 - 9]。

目前，針對(duì)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)調(diào)發(fā)展探索交直流儲(chǔ)能研究，已取得一定成果[10 - 15]。文獻(xiàn)[10]構(gòu)建了基于柔性直流技術(shù)的城市配電網(wǎng)，建立了核心的直流運(yùn)行控制、故障保護(hù)和設(shè)備研制技術(shù)體系，建設(shè)成功投運(yùn)了三端柔性直流配網(wǎng)工程，具有很前沿的示范意義。文獻(xiàn)[11]對(duì)儲(chǔ)能規(guī)劃技術(shù)、裝備研發(fā)及商業(yè)模式等方面進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)對(duì)容量配置和選點(diǎn)布局、協(xié)調(diào)控制及運(yùn)營模式進(jìn)行了評(píng)述。文獻(xiàn)[12]充分考慮電熱氣耦合系統(tǒng)框架下節(jié)能降損需求，將儲(chǔ)電，儲(chǔ)熱。儲(chǔ)冷設(shè)備和需求側(cè)靈活性負(fù)荷視為系統(tǒng)廣義儲(chǔ)能資源，提出一種能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型。文獻(xiàn)[13]針對(duì)交直流混合配電系統(tǒng)中的供電經(jīng)濟(jì)性問題，設(shè)計(jì)了采用交直流混合供電的典型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但缺乏對(duì)交直流配電網(wǎng)的應(yīng)用場景進(jìn)行深入分析。文獻(xiàn)[14]研究了建筑直流配電系統(tǒng)的控制架構(gòu)和直流配電能量管理系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用，提出了直流配電系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)融合模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間相互控制和節(jié)能的作用。文獻(xiàn)[15]分析了園區(qū)多能互補(bǔ)系統(tǒng)不同能源需求的影響因素，采用縱橫交叉優(yōu)化深度網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行園區(qū)冷熱電負(fù)荷預(yù)測，為后續(xù)協(xié)調(diào)開展“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”規(guī)劃布局提供了基礎(chǔ)條件。

綜合以上的理論研究成果，積極有效地推進(jìn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)和直流配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步推廣示范儲(chǔ)能技術(shù)在新型交直流系統(tǒng)中應(yīng)用，解決構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，新能源呈現(xiàn)出隨機(jī)性、波動(dòng)性問題，提高清潔能源消納率。本文首先對(duì)新型儲(chǔ)能的特性，在改善城市電網(wǎng)供電可靠性的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，對(duì)儲(chǔ)能模塊交直流配電網(wǎng)應(yīng)用場景、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢進(jìn)行了分析；提出了新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)方案，可支持多元化發(fā)展，提供靈活多樣的能源有序接入服務(wù)，以儲(chǔ)能模塊的新型交直流配電網(wǎng)物理構(gòu)架為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)分布式能源和電動(dòng)汽車靈活接入，可滿足數(shù)據(jù)中心等交直流用戶需求，提供高質(zhì)量高可靠的供能，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，有效提升園區(qū)電壓質(zhì)量，保障清潔能源充分消納，減少線路損耗和用電成本；最后通過某地區(qū)新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)示范項(xiàng)目實(shí)際案例，從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益等方面表明了本方案的可行性。

1 儲(chǔ)能特性及應(yīng)用場景分析

1.1 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用場景

儲(chǔ)能是智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)，將在綠色交通的發(fā)展、電力體制改革、能源的變革中發(fā)揮不可或缺的作用。對(duì)于城市電網(wǎng)，儲(chǔ)能可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理、減小晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，可以提高電力設(shè)備的運(yùn)行效率、降低供電成本，還可以作為促進(jìn)可再生能源消納、提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段，是將城市電網(wǎng)打造成世界一流的綠色電網(wǎng)不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。

新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種新型配電網(wǎng)絡(luò)，在技術(shù)實(shí)用化初級(jí)階段主要運(yùn)用于軌道交通、飛機(jī)艦船、數(shù)據(jù)中心等專業(yè)領(lǐng)域系統(tǒng)；現(xiàn)階段主要用于直流配電工程示范系統(tǒng)中；展望未來，隨著技術(shù)創(chuàng)新不斷進(jìn)步發(fā)展，可在城市和民用供電系統(tǒng)廣泛推廣使用中，可提升交流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性指標(biāo)，改善不同饋線和母線之間的功率不平衡帶來的各類問題，可用于遠(yuǎn)距離中壓交流線路的低電壓治理改造，和線路傳輸容量的提升，以及集中式、離岸分布式電源接入等。新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)多場景應(yīng)用及展望如圖1所示。

圖1 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)多場景應(yīng)用及展望Fig.1 Multi-scenario application and prospect of new AC/DC energy storage system

1.2 儲(chǔ)能交直流系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

隨著直流用電設(shè)備的普及，負(fù)荷側(cè)電動(dòng)汽車、電子設(shè)備等直流負(fù)荷日益增長，交流電網(wǎng)存在電壓波動(dòng)、電網(wǎng)諧波、三相不平衡等電能質(zhì)量問題，在輸配電過程中存在無功功率損耗，需要配置無功補(bǔ)償設(shè)備，增加投資費(fèi)用。相比于直流電，交流電存儲(chǔ)更加困難和復(fù)雜，存在成本太高等問題[16]。

新型交直流儲(chǔ)能的配電網(wǎng)系統(tǒng)兼容交直流供電,以儲(chǔ)能設(shè)備為基本單元模塊，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；同時(shí)分布式新能源屬于直流設(shè)備，可直接接入直流配電網(wǎng)省去大量逆變型電力電子設(shè)備；不需要接入交流系統(tǒng)后再次逆變，可以減小系統(tǒng)復(fù)雜度，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電力電子變壓器和直流斷路器的發(fā)明也提升了變換效率和可靠性，為基于儲(chǔ)能模塊的新型交直流混合配電網(wǎng)奠定發(fā)展基礎(chǔ)。新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)可靠性提升示意圖如圖2所示。

圖2 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)可靠性提升示意圖Fig.2 Schematic diagram of reliability improvement of new AC/DC energy storage system

2 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)架模型

新型交直流儲(chǔ)能配電網(wǎng)系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)管理實(shí)現(xiàn)多種能源優(yōu)勢互補(bǔ)，支持全生命周期、全方位覆蓋，支持多元化發(fā)展，提供靈活多樣的能源有序接入服務(wù)，以儲(chǔ)能模塊的新型交直流配電網(wǎng)物理構(gòu)架為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)分布式能源和電動(dòng)汽車靈活接入，可滿足數(shù)據(jù)中心等交直流用戶需求，提供高質(zhì)量高可靠的供能，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，改善用能環(huán)境和質(zhì)量，提高能源利用效率。

2.1 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)物理架構(gòu)層

建立新型交直流配電網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以儲(chǔ)能模塊為基礎(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、儲(chǔ)靈活有序接入，充分開發(fā)分布式能源資源，提升綜合能源利用效率，在負(fù)荷高峰期間可直接將地?zé)崮芎陀酂徂D(zhuǎn)換為冷能，有效降低空調(diào)負(fù)荷，節(jié)能減排。采用光纖通信及5G通信傳輸技術(shù)，具備實(shí)時(shí)性、雙向性、靈活性的通信傳輸特性。新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)物理架構(gòu)層是保障地區(qū)能源高效運(yùn)行的基礎(chǔ)，開展多種能源高效轉(zhuǎn)化和優(yōu)化調(diào)度的具體實(shí)施平臺(tái)。新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)物理架構(gòu)層如圖3所示。

圖3 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)物理架構(gòu)層Fig.3 Physical architecture layer of new AC/DC energy storage system

2.2 需求側(cè)響應(yīng)管理層

充分發(fā)揮新型交直流儲(chǔ)能的配電網(wǎng)系統(tǒng)靈活有序的接入優(yōu)勢，構(gòu)建“開放共享、雙向通信、智能調(diào)控”的“網(wǎng)-端”接口，針對(duì)不同的用戶，在商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、工業(yè)園區(qū)，打破傳統(tǒng)拉閘限電的被動(dòng)式管理模式，在智能家居、智能樓宇、智能小區(qū)實(shí)現(xiàn)具有自主管理、靈活需求側(cè)響應(yīng)的智慧能源管理終端[17 - 19]。基于大數(shù)據(jù)和信息管理信息系統(tǒng)，賦予用戶智能化信息元素，使得能源系統(tǒng)具有更高的可控性和柔性。充分發(fā)揮價(jià)格調(diào)節(jié)機(jī)制、用戶節(jié)能診斷、用能服務(wù)管理、信息系統(tǒng)管理等需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，滿足用戶多元化定制需求，衍生能源增值服務(wù)。面向能源終端用戶提供定制化的用能大數(shù)據(jù)信息服務(wù)，對(duì)用能行為進(jìn)行實(shí)時(shí)感知與動(dòng)態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化、趣味化的智能用能控制等服務(wù)。需求側(cè)響應(yīng)管理層如圖4所示。

圖4 需求側(cè)響應(yīng)管理層Fig.4 Demand side response management

3 規(guī)劃流程及數(shù)學(xué)模型

3.1 規(guī)劃流程

根據(jù)上述思路，考慮高滲透率新能源的新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃策略流程如圖5所示。

圖5 規(guī)劃策略流程圖Fig.5 Flow chart of planning strategy

對(duì)示范區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀和高滲透率新能源資源條件進(jìn)行分析，通過區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)初步劃分，開展園區(qū)電力負(fù)荷和能源需求預(yù)測；其次，結(jié)合園區(qū)交直流設(shè)備和資源稟賦，充分考慮交直流電器、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能設(shè)備等開展應(yīng)用場景模塊化定制，結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃潮流約束、可靠性約束等條件，制定園區(qū)規(guī)劃方案，對(duì)重要用戶制定高可靠性用電方案；最后，開展規(guī)劃園區(qū)協(xié)同規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益評(píng)估，輸出新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方案。

3.2 數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)

建立能源互聯(lián)網(wǎng)多能互補(bǔ)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式能源靈活接入和能源高效利用，通過采用儲(chǔ)能模塊交直流配電網(wǎng)技術(shù)方案，有效提升園區(qū)電壓質(zhì)量，保障清潔能源充分消納需求，提高供電可靠性，減少線路損耗和用電成本。根據(jù)資源稟賦特征，數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)為園區(qū)能源資源建設(shè)和運(yùn)行成本綜合最優(yōu)，決策因素主要為初始建設(shè)投資和運(yùn)維投資。數(shù)學(xué)模型函數(shù)表示式如式(1)所示。

F=FGird+FEV+FES+Fchp

(1)

式中FGird、FEV、FES、Fchp分別為交直流電網(wǎng)、充電設(shè)施、儲(chǔ)能設(shè)施、分布式能源系統(tǒng)的投資維護(hù)成本，具體計(jì)算如式(2)所示。

(2)

3.3 約束條件

園區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)除滿足傳統(tǒng)電網(wǎng)電壓和電流以及有功和無功功率約束外，還應(yīng)滿足交直流電網(wǎng)平衡約束要求。約束條件為：

Pci+Pcdci+Plossi=0

(3)

式中：Pci為換流站注入交流側(cè)的有功功率；Pcdci為換流站注入直流側(cè)有功功率；Plossi為換流站的有功損耗。假設(shè)直流電網(wǎng)中有ndc個(gè)直流節(jié)點(diǎn)；Gdci為節(jié)點(diǎn)i和j之間的直流線路電導(dǎo)；Idci為第i個(gè)直流節(jié)點(diǎn)電流；Udci為第i個(gè)直流節(jié)點(diǎn)電壓；Udcj為第j個(gè)直流節(jié)點(diǎn)電壓，則第i個(gè)直流節(jié)點(diǎn)直流電網(wǎng)注入功率模型如式(4)所示。

(4)

4 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展技術(shù)構(gòu)架

4.1 協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)

根據(jù)規(guī)劃園區(qū)資源稟賦和特性，為滿足示范園區(qū)高滲透率新能源消納，提高能源利用效率，考慮能源互聯(lián)網(wǎng)微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行特性和能量流動(dòng)方向，充分考慮地區(qū)能源耦合互補(bǔ)優(yōu)勢，智能集成多能互補(bǔ)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)和梯級(jí)利用，有效降低峰谷差；采用新型交直流儲(chǔ)能的配電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)方案，可更高效地接納直流負(fù)荷，可有效保障新能源充分消納和靈活接入，提高重要用戶供電區(qū)域供電可靠性，降低線路損耗和用電成本，減少新增發(fā)電裝機(jī)容量和變電站用地需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，能源高效利用的目標(biāo)。

4.2 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架

新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架如圖6所示。

圖6 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架Fig.6 Technical framework of new AC/DC energy storage system

基于高可靠性的直流配電網(wǎng)，采用儲(chǔ)能模塊新型混合配電系統(tǒng)，包括新能源接入、交直流混聯(lián)配電系統(tǒng)、儲(chǔ)能電動(dòng)汽車配電系統(tǒng)，采用10 kV/±0.4 kV兩級(jí)主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，搭建電能雙向流動(dòng)設(shè)備和分布式能源接入處理技術(shù)，適用于用戶端分布式能源、電動(dòng)汽車、電力電子設(shè)備的時(shí)間隨機(jī)性和空間波動(dòng)性特點(diǎn)。有效解決分布式電源接入電網(wǎng)造成電壓波動(dòng)，并能有效抑制能源雙向流動(dòng)造成的穩(wěn)定性問題，相比常規(guī)交流電網(wǎng)可靠性更高，支持多用戶主體參與能源管理，提升能源運(yùn)營效率和服務(wù)[20 - 21]。

5 算例分析

5.1 示范區(qū)發(fā)展概況

根據(jù)示范區(qū)氣候特性，正常氣候下每年采暖期為11月初至2月底，供冷期為5月初至11月底。示范區(qū)以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療制造、數(shù)據(jù)中心、金融產(chǎn)業(yè)、教育科研為主，規(guī)劃總面積為36 km2，經(jīng)地質(zhì)初步勘探，具備良好風(fēng)能、光能、地?zé)崮艿乳_發(fā)條件，新能源資源條件較好，新區(qū)屬于開發(fā)起步階段，當(dāng)前開發(fā)強(qiáng)度不高，新能源電動(dòng)汽車、直流數(shù)據(jù)中心直流用電需求較大，能源耦合高效利用前景廣闊。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，遠(yuǎn)期供熱負(fù)荷需求約300 MW,供冷需求約95 MW。

5.2 高滲透率新能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)規(guī)劃方案

5.2.1 高滲透率新能源綜合開發(fā)利用

根據(jù)地區(qū)新能源開發(fā)和建設(shè)運(yùn)營經(jīng)濟(jì)和技術(shù)成本，優(yōu)先采用地?zé)崮芄├涔?，電制冷作為地?zé)崮芎腿細(xì)忮仩t的補(bǔ)充，滿足剩余供冷供熱需求。在夜間用低谷電進(jìn)行儲(chǔ)能，白天氣溫高時(shí)釋放冷能，配置一定比例的新型儲(chǔ)能設(shè)備，從而提高能源的利用效率[22 - 25]。適用于酒店、賓館、醫(yī)院等集中供冷和集中供熱的公共建筑。根據(jù)園區(qū)自身需求和能源特性，初步采用33.6 MW的淺層地?zé)崮芄岱桨概渲?，總供冷比例?1.3%；淺層地?zé)崮芄├溲b機(jī)容量為35.61 MW，占總供冷比例的37.9%。

5.2.2 分布式能源系統(tǒng)配置

園區(qū)各類制冷機(jī)組特性如表1所示。根據(jù)園區(qū)用戶用能需求和分布式能源機(jī)組特性，其中煙氣型溴化鋰制冷機(jī)組制冷能效比較高，污染小、節(jié)能效率高、可進(jìn)行余熱利用，具備一定供能調(diào)節(jié)能力，能效比高，使用廣泛，同時(shí)配置一定比例的儲(chǔ)能設(shè)備，提高能源效率，在負(fù)荷高峰期進(jìn)行放能，在負(fù)荷低谷期進(jìn)行儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)勢互補(bǔ)和調(diào)節(jié)能力。初步推薦配置電制冷和水蓄冷機(jī)組共53.42 MW，占整個(gè)園區(qū)供能約56.8%。各類型制冷機(jī)組性能參數(shù)對(duì)比如表1所示。

表1 各類制冷機(jī)組特性Tab.1 Characteristics of refrigerating units

5.2.3 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)方案

含儲(chǔ)能模塊的交直流混合配電網(wǎng)適合高密度直流源負(fù)荷接入的情況，實(shí)現(xiàn)新型配用電系統(tǒng)的多維狀態(tài)監(jiān)控；建立高可靠性、可自愈直流配用電系統(tǒng)的保護(hù)；結(jié)合區(qū)域智能電網(wǎng)建設(shè)需求，開展新型交直流儲(chǔ)能的配電網(wǎng)系統(tǒng)靈活供電技術(shù)，支持分布式能源充分消納，支持儲(chǔ)能設(shè)備和新能源電動(dòng)汽車即插即用。滿足地區(qū)可再生能源時(shí)空高度隨機(jī)和離散、空調(diào)負(fù)荷比重大，制冷季節(jié)長等特點(diǎn)。新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)方案如表2所示。

表2 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)方案Tab.2 Technical scheme of new AC/DC energy storage system

新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)框架圖如圖7所示。

圖7 新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)框架圖Fig.7 Frame diagram of new AC/DC energy storage system

根據(jù)園區(qū)發(fā)展需求，可配置中壓交流用戶接入點(diǎn)4個(gè)，總接入配置容量為20 MW；中壓直流電網(wǎng)接入點(diǎn)1個(gè)，總配置容量為15 MW；低壓交流電壓分布式配置容量10 MW，按平均每戶5 kW/戶測算，若按線路約75%的負(fù)載率測算，可接入低電壓用戶約1 500戶；10 kV儲(chǔ)能容量配置2 MWh，根據(jù)實(shí)際需要配置1～2臺(tái)儲(chǔ)能設(shè)備；直流電動(dòng)汽車充電樁20～30個(gè)，可滿足分布式清潔能源充分消納靈活接入。

5.2.4 高供電可靠性效益分析

新型交直流儲(chǔ)能配電網(wǎng)系統(tǒng)可用于交流系統(tǒng)柔性互聯(lián)，提升交流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性指標(biāo)，改善不同饋線和母線之間的功率不平衡帶來的各類問題。在電網(wǎng)側(cè)，深入挖掘信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分析可轉(zhuǎn)供電率、環(huán)網(wǎng)率指標(biāo)與實(shí)際轉(zhuǎn)供電的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提高實(shí)際轉(zhuǎn)供電率，重點(diǎn)推進(jìn)環(huán)網(wǎng)線路卡脖子、環(huán)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置不合理等制約提升合環(huán)轉(zhuǎn)供電水平的項(xiàng)目；在用戶側(cè)，采用新型直流配電網(wǎng)技術(shù)方案，基于信息化大數(shù)據(jù)技術(shù)，支持分布式能源消納，通過配置若干個(gè)靈活可靠的儲(chǔ)能設(shè)備作為后備電源，提高供電可靠性。在規(guī)劃區(qū)核心區(qū)域，重要用戶年戶均停電時(shí)間小于0.5 min，供電可靠性可達(dá)到國際一流水平。

5.2.5 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析

園區(qū)供能技術(shù)方案如表3所示。

表3 園區(qū)供能技術(shù)方案 Tab.3 Technical scheme of regional energy supply

根據(jù)規(guī)劃，園區(qū)各類用戶總制熱和制冷面積區(qū)域約28.67×104m2，其中供熱總負(fù)荷約11.52 MW，供冷總負(fù)荷約16.15 MW，燃?xì)鈾C(jī)組制冷量約8 MW，因此電制冷和水蓄能供冷能力需求為8.15 MW。本項(xiàng)目可配置2臺(tái)2.85 MW大溫差離行式機(jī)組，通過提高進(jìn)出水溫度差約6 ℃，可以大大降低水泵的流量和揚(yáng)程，進(jìn)而達(dá)到降低水泵功率和系統(tǒng)整體能耗的目標(biāo)，同時(shí)配置一座地上3 500 m3的儲(chǔ)能設(shè)備，進(jìn)行夜間利用低谷電進(jìn)行蓄冷，在夏季高峰負(fù)荷時(shí)期進(jìn)行供冷，可滿足約25%的供冷負(fù)荷需求，減少了總裝機(jī)容量又降低了日常運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)各能源類型投資綜合成本分析，結(jié)合地?zé)峁岱桨妇C合成本最優(yōu)，成本約為采用常規(guī)燃?xì)忮仩t的70%～80%。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，根據(jù)初步測算，其中商務(wù)服務(wù)中心年節(jié)約電費(fèi)238萬元、體育中心年節(jié)約電費(fèi)38萬元、園區(qū)中心醫(yī)院年節(jié)約電費(fèi)121萬元。按照20 a運(yùn)行成本周期測算，本文方案相比傳統(tǒng)方案整體費(fèi)用節(jié)省約4 740萬元，方案對(duì)比詳見表4。在社會(huì)效益方面，采用清潔能源及地?zé)峁┠芟啾葌鹘y(tǒng)火力發(fā)電，顆粒固體排放物幾乎為零，二氧化碳排放減少約40%，減少建設(shè)一座110 kV變電站用地需求，采用直流配電網(wǎng)降低了線路損耗，供電可靠性得到了大幅提升，降低了企業(yè)和用戶投資用能成本，有效提高了園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)利用效率。

表4 經(jīng)濟(jì)測算對(duì)比分析 Tab.4 Comparative analysis of economic calculation萬元

6 結(jié)語

本文首先介紹了新型儲(chǔ)能的技術(shù)特性，在改善城市電網(wǎng)供電可靠性的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，對(duì)儲(chǔ)能模塊交直流配電網(wǎng)應(yīng)用場景、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢進(jìn)行了分析；并建立了能源互聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能交直流多能互補(bǔ)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式能源靈活接入和能源高效利用；通過采用新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)配電網(wǎng)技術(shù)方案，有效提升了園區(qū)電壓質(zhì)量，保障清潔能源充分消納需求，提高供電可靠性，減少線路損耗和用電成本；最后通過某地區(qū)新型交直流儲(chǔ)能系統(tǒng)示范項(xiàng)目實(shí)際案例，從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益等方面，表明了本方案的可行性。

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，保障能源供應(yīng)安全，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)多元化和規(guī)?；l(fā)展，建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供了參考和經(jīng)驗(yàn)。

本次研究未考慮儲(chǔ)能技術(shù)革命，儲(chǔ)能成本大幅下降，大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)施集中充放電對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行的影響，值得后續(xù)深入研究。