






關(guān)鍵詞:新型配電系統(tǒng),新能源并網(wǎng),國際標準化,標準化展望
DOI編碼:10.3969/j.issn.1674-5698.2024.10.006
0 引言
為了應對全球氣候變化,我國提出了2030力爭實現(xiàn)碳達峰,2060力爭實現(xiàn)碳中和的宏偉目標。對此,我國積極推動清潔可再生能源逐步替代化石能源,目前以太陽能、風能等能源為主要能源形式的分布式能源系統(tǒng)進入了快速發(fā)展期。大量分布式電源通過配電網(wǎng)并網(wǎng)使傳統(tǒng)的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃及優(yōu)化運行策略受到了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)主要是能量單向流動網(wǎng),能量單一地從輸電側(cè)流向用電側(cè),不存在反向流動的可能。而含分布式電源的配電網(wǎng)是能量雙向流動網(wǎng),隨著分布式能源出力的變化,能量流動的方向也可能發(fā)生變化。同時分布式資源的隨機性和波動性以及過于分散的特征均增加了配電系統(tǒng)復雜性和調(diào)控難度,對電網(wǎng)安全可靠運行提出了挑戰(zhàn)[1]。
在此背景下,新型配電系統(tǒng)應運而生。其主要特征是配電網(wǎng)有源化、主動化,配網(wǎng)潮流雙向化。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)“發(fā)-輸-變-配-用”各環(huán)節(jié)涇渭分明不同,新型配電系統(tǒng)和調(diào)度、用電、甚至發(fā)電環(huán)節(jié)的聯(lián)系變得越來越緊密,配電和用電環(huán)節(jié)的邊界變得模糊化。因此,新型配電系統(tǒng)成為了各國最主要的技術(shù)創(chuàng)新與實施標準國際化的領(lǐng)域之一。
當前世界各國正在加緊完善各自國家技術(shù)標準戰(zhàn)略,積極開展技術(shù)標準活動,將國際標準作為獲得科技制高點的重要抓手。國際標準對于開展國際貿(mào)易、推進科技進步、提升一國綜合實力等具有舉足輕重的作用,成為促進“一帶一路”建設、提升中國國際影響力和軟實力的重要推動器。
而在新型配電系統(tǒng)標準化進程方面,當前國際標準化組織僅在傳統(tǒng)配電網(wǎng)的相關(guān)領(lǐng)域,如:工程建設、通信網(wǎng)絡的領(lǐng)域標準化較為成熟,新型配電系統(tǒng)在分布式電源并網(wǎng)、電力電子設備接入、數(shù)字化調(diào)度和管理等核心技術(shù)方面尚未形成共識,需要對新型配電系統(tǒng)的國際標準化進行統(tǒng)籌[2]。
針對以上現(xiàn)狀,首先簡要梳理新型配電系統(tǒng)相關(guān)的特征與面臨的挑戰(zhàn),然后對目前主要的國際標準組織在新型配電系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)標準的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析和總結(jié),最后對相關(guān)領(lǐng)域的國際標準化發(fā)展趨勢進行了展望,為后續(xù)新型配電系統(tǒng)國際標準的制修訂提供參考。
1 新型配電系統(tǒng)的特征與挑戰(zhàn)
新能源機組出力的波動性較大,其發(fā)電功率的預測較為困難。因此,新型配電系統(tǒng)需要從源、網(wǎng)、荷、儲4個發(fā)面共同協(xié)調(diào)考慮,以優(yōu)化大量新能源分布式發(fā)電電源接入對整個電力系統(tǒng)造成的影響。
傳統(tǒng)配電網(wǎng)大都采用單點對多點的輻射狀單方向能源傳遞結(jié)構(gòu),以上級變電站為電源,“源-網(wǎng)-荷”各自角色和定位十分清晰。未來配電網(wǎng)將大量接入分布式電源、靈活負荷以適應可定制化供電需求,“源-網(wǎng)-荷”角色定位和行為特征的界限區(qū)域模糊、層面更加豐富,同時,其外部與交通、通信等領(lǐng)域的壁壘將逐漸打破。其具體特征如圖1所示。
同時,考慮到電動汽車等新型柔性負荷的大量接入以及氣候變化等客觀外部影響,新型配電系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展將面臨以下挑戰(zhàn)。
(1)光伏、風電等新能源的大量接入,導致了雙向潮流甚至臺區(qū)功率倒送,分布式電源加入配電網(wǎng)后還帶來電壓波動等問題。同時,也應該看到分布式電源的出現(xiàn)也為配電網(wǎng)帶來了有功無功功率的調(diào)節(jié)能力和電力電子的控制手段,如能合理利用也可以提高配電網(wǎng)的靈活性。
(2)發(fā)電、用電的時空不一致性突出,分布式電源的出力受氣象條件的限制,而用電負荷曲線又與生產(chǎn)工藝和居民生活習慣有關(guān),兩者之間很難達到和諧一致,發(fā)用電在空間和時間上的不統(tǒng)一需要利用新型設備和控制方式進行解決,實現(xiàn)微觀的電力電量平衡。
(3)負荷等資源的響應不確定性刻畫困難,影響了配電網(wǎng)的可靠性和供電連續(xù)性,負荷側(cè)存在著大量的可挖掘資源,但是其響應特性需要考慮人為因素、居民用戶習慣等諸多難以量化的不確定性,負荷側(cè)的集群評估不確定難以用解析模型量化評估,需要采用強化學習、遷移學習、深度學習等刻畫負荷的不確定性。
(4)儲能的規(guī)模化應用難度大,儲能投資量很大,需要盈利模式和配套措施的支撐,否則各類投資主體缺乏投資欲望,同時,儲能還存在著能否進一步增加能量密度,保障運行安全性等問題。
(5)源網(wǎng)荷儲協(xié)同交互特性復雜,存在巨大優(yōu)化空間,發(fā)電側(cè)新能源配置儲能還存在利用率和經(jīng)濟性的問題。對于電動汽車、用戶側(cè)儲能等小體量、分散式但數(shù)量巨大的負荷側(cè)資源開發(fā)仍然不足。
在解決上述挑戰(zhàn)的同時,同時也需要注意相關(guān)標準制定的工作進展。在科技進步日新月異的今天,“標準先行”成為標準化工作的新模式。對于新型配電系統(tǒng)這一新興技術(shù)領(lǐng)域,在技術(shù)飛速發(fā)展的同時,需要同步開展標準化工作,協(xié)同推進標準研制、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)布局。
2 新型配電系統(tǒng)國際標準化的現(xiàn)狀
新型配電系統(tǒng)是以新能源為供給主體,以安全經(jīng)濟可靠為基本前提和目標,以源網(wǎng)荷儲互動與多能互補為支撐,具有綠色低碳、靈活高效、多元互動等特征的配電系統(tǒng),越來越多地被新能源滲透率不斷提高的各級電網(wǎng)采用。然而,目前還沒成立專門的標準化機構(gòu)來制定新型配電系統(tǒng)的相關(guān)標準,目前主要通過諸如微電網(wǎng)和分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)等相關(guān)方向的標準來管理和規(guī)范新型配電系統(tǒng)的建設和維護。因此,有必要對現(xiàn)有的新型配電系統(tǒng)相關(guān)的國際標準進行梳理和介紹。考慮到電力行業(yè)國際標準工作的最核心陣地是國際電工委員會(IEC),本節(jié)現(xiàn)狀分析以IEC標準為主。同時考慮到美國電氣與電子工程師學會(IEEE)雖為地區(qū)性標準化組織,但其標準具有廣泛國際影響力,因此對IEEE相關(guān)標準也進行了介紹。
2.1 分布式能源并網(wǎng)
IEC在分布式能源并網(wǎng)方面,重點關(guān)注分布式能源并網(wǎng)要求、電能質(zhì)量問題等標準需求,而配網(wǎng)規(guī)劃和運行控制與本地電網(wǎng)實際情況、相關(guān)監(jiān)管要求、法律法規(guī)等聯(lián)系密切,一般不作為國際標準的規(guī)范對象。
(1)分布式能源并網(wǎng)要求
分布式能源并網(wǎng)要求主要由IEC/TC 8/JWG 10分布式能源并網(wǎng)聯(lián)合工作組負責,由原PT 62786項目組轉(zhuǎn)型而來。項目在發(fā)布IEC TS 62786分布式能源并網(wǎng)[3]后,陸續(xù)收到了TC 82(光伏)、TC 88(風電)以及TC 120(儲能)提出的合作邀請,要求在通用并網(wǎng)要求之外,分別對光伏、風電和儲能并網(wǎng)根據(jù)其特性做出特殊規(guī)定。因此PT 62786轉(zhuǎn)型為常設工作組,并制定了以下系列標準的開發(fā)計劃,如圖2所示。
此外,IEEE針對分布式電源制定了IEEE 1547系列并網(wǎng)標準,適用于所有發(fā)電技術(shù)類型的分布式電源,包括測試、監(jiān)測、信息通信和控制等內(nèi)容。IEEE 1547最早的版本于2003年發(fā)布,是該領(lǐng)域最早發(fā)布的國際標準之一,在業(yè)內(nèi)認可度極高。
但當時分布式電源在配電網(wǎng)中的裝機比例較低,因此IEEE 1547系列標準是基于盡量減小分布式電源對電網(wǎng)影響的思想制定的,認為電網(wǎng)的頻率和電壓由大規(guī)模傳統(tǒng)電源調(diào)節(jié),不鼓勵分布式電源參與電網(wǎng)的頻率和電壓調(diào)節(jié)。但是隨著新能源裝機容量日益增長,相關(guān)電力監(jiān)管部門發(fā)現(xiàn),老舊的并網(wǎng)標準已經(jīng)滿足不了其電網(wǎng)的運行需求,因此對IEEE 1547系列標準啟動了修訂工作。
目前,符合新版IEEE 1547系列標準[4]規(guī)定的分布式電源并網(wǎng)時應具備主動電壓調(diào)節(jié)能力;應具備電壓/頻率異常情況下故障穿越能力;應具備頻率響應能力;可提供慣性響應,根據(jù)頻率變化率的比例調(diào)節(jié)有功功率。除上述分布式電源并網(wǎng)的總體要求外,IEEE針對如何應用1547標準、分布式電源的監(jiān)控、孤島、對配網(wǎng)的影響和接口等方面,以及儲能系統(tǒng)均制定了更為詳細的技術(shù)要求,具體見表1。
(2)配電網(wǎng)對分布式電源承載力分析
該方向目前僅有IEC TS 63276《配電網(wǎng)接納分布式能源承載力評估導則》一個在編標準,該標準在IEC/SC8B分散式電力能源系統(tǒng)分技術(shù)委員會的框架下制定,主要規(guī)范了電網(wǎng)承載力的評估原則、評估范圍的確定方法、數(shù)據(jù)準備、評估方法和評估指標等,預計將于2024年底發(fā)布。
(3)分布式能源和電力系統(tǒng)之間的信息交換
該方向目前在IEC/TC57電力系統(tǒng)的控制和相關(guān)通信技術(shù)委員會的框架下有2個已發(fā)布的標準,見表2。
(4)電能質(zhì)量問題
IEC/TC8/WG11主要負責電能質(zhì)量相關(guān)標準的制修訂工作,近年來重點關(guān)注分布式能源及相關(guān)電力電子設備造成的低電能質(zhì)量設備對電網(wǎng)的影響、電能質(zhì)量管理通用導則、電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量特性建模等。具體標準編制情況見表3。
2.2 分布式能源的整合和用戶側(cè)資源的利用
(1)分布式能源的整合
分布式能源具有出力波動大,隨機性強的特點,因此單一的分布式能源直接接入電網(wǎng)競爭力不足。對此,將一定數(shù)量的分布式能源整合作為一個整體接入電網(wǎng),可以有效提升其可調(diào)可控性和競爭力。微電網(wǎng)和虛擬電廠是整合分布式能源作為整體發(fā)電的兩種典型方案。IEC和IEEE均對其開展了標準化工作。
在IEC框架下,微電網(wǎng)和虛擬電廠的標準化工作均由IEC/SC8B分布式電能系統(tǒng)分技術(shù)委員會開展。在2017年,IEC/SC8B發(fā)布了第一條微電網(wǎng)相關(guān)的標準IEC TS 62898-1[9],規(guī)范微電網(wǎng)的項目設計和規(guī)劃。近年來,IEC TS 62898系列標準不斷拓展,目前已涵蓋了微電網(wǎng)的規(guī)劃、設計、運行、控制、保護和管理領(lǐng)域的標準規(guī)范。具體見表4。
而IEC虛擬電廠的國際標準化工作開展較晚,2023年,IEC/SC 8B僅發(fā)布了2條與虛擬電廠相關(guān)的標準IEC TS 63189-1[10]和IEC TS 63189-2,分別從虛擬電廠的術(shù)語和定義、系統(tǒng)組成、控制模式以及使用案例對虛擬電廠進行了規(guī)范。
I E E E中與微電網(wǎng)和虛擬電廠直接相關(guān)的標準是由IEEE SA SCC21制定的2030系列。目前微電網(wǎng)相關(guān)的標準有4 項,涉及微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(MEMS)的技術(shù)要求和測試規(guī)范,以及微電網(wǎng)的設計、規(guī)劃和運行和維護要求。而與虛擬電廠相關(guān)的標準目前只有1項在研,主要內(nèi)容包括本地能源管理和電網(wǎng)互動功能在內(nèi)的虛擬電廠的功能規(guī)范。
(2)用戶側(cè)資源的利用
新型配電系統(tǒng)會通過聚合一定數(shù)量的用戶側(cè)資源,在新能源機組的實際出力與出力計劃不一致時,調(diào)節(jié)用戶側(cè)資源的運行方式,來彌補新型配電系統(tǒng)的出力波動性。因此,IEC也開展了用戶側(cè)資源的國際標準化工作。但因為需求響應等用戶側(cè)資源市場化利用與本地市場化水平、電價機制等市場條件和監(jiān)管機制密切相關(guān),因此相關(guān)國際標準較少,主要包括IEC TS 63427《需求側(cè)資源可調(diào)節(jié)潛力評估導則》和IEC SRD 63443《分布式能源聚合商業(yè)系統(tǒng):架構(gòu)和服務場景》2項標準在編。
而IEEE則以IEEE指南的形式出臺了用戶側(cè)資源市場化利用相關(guān)標準,見表5。
特別的,IEEE還于2022年12月立項了與用戶側(cè)資源利用密切相關(guān)的標準IEEE 3230,該標準不僅定義了基于區(qū)塊鏈的電力系統(tǒng)需求響應的技術(shù)架構(gòu),還規(guī)范了基于區(qū)塊鏈的電力系統(tǒng)需求響應的功能角色、用例和業(yè)務流程。
2.3 電力電子裝備應用
海量分布式能源并網(wǎng)伴隨著大量電力電子設備的接入。并且,隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,相關(guān)技術(shù)在可再生能源并網(wǎng)、傳輸、消納等方面的優(yōu)勢不斷凸顯。電壓源型換流器、直流軟開關(guān)、電力電子變壓器等柔直電力電子裝置,賦予了新型配電系統(tǒng)靈活的分區(qū)潮流路由能力,可為負荷中心提供動態(tài)無功支撐,在應對分布式電源出力波動等方面優(yōu)勢明顯。
IEC對此也開展了相關(guān)的標準化工作,由IEC/TC 22電力電子系統(tǒng)和設備技術(shù)委員會負責制定輸配電系統(tǒng)電力電子設備相關(guān)國際標準,目前其已發(fā)布的標準絕大部分為高壓直流系統(tǒng)相關(guān)標準,與新型配電系統(tǒng)相關(guān)的低壓領(lǐng)域標準相對較少,具體見表6。
2.4 中低壓直流系統(tǒng)
目前,IEC中關(guān)于中低壓直流系統(tǒng)的標準化工作尚處于起步階段,主要從用例和應用場景、標準電壓和電能質(zhì)量要求方面開展前期研究,涉及具體技術(shù)要求的僅有一項直流和交直流混合微網(wǎng)規(guī)劃設計標準在編。此外,IEC中低壓直流系統(tǒng)相關(guān)標準目前主要是TR(技術(shù)報告)的形式,有IEC TR63534和IEC TR 63282兩個系列,分別從分布式光伏接入低壓直流系統(tǒng)的要求及用例和低壓直流系統(tǒng)的電壓及電能質(zhì)量要求進行了規(guī)范。
此外,IEEE也制定了一系列中低壓直流系統(tǒng)相關(guān)標準,見表7。
2.5 數(shù)字化技術(shù)在配電網(wǎng)的應用
為了解決電網(wǎng)智能化演進中信息交互和各技術(shù)領(lǐng)域互操作問題,I E C建立了I E C智能電網(wǎng)參考架構(gòu)模型(Smart Grid Architecture Model,SGAM),如圖3所示。SGAM適用于包括配電系統(tǒng)的智能電網(wǎng)大系統(tǒng)各個層級和子系統(tǒng),從元件、信息和通信3個層面進行互操作分析。
其中,信息模型是智能化系統(tǒng)發(fā)展的基石性標準,IEC歷年來更新的路線圖中也始終將模型相關(guān)標準列于最核心的標準系列中。IEC認為其模型標準分為3個支柱系列,IEC通用信息模型(CIM)、IEC 61850模型以及主要用于電表的COSEM模型。各系列標準的主要應用領(lǐng)域如圖4所示。
對于配電領(lǐng)域而言,不僅3個系列標準自身存在協(xié)調(diào)和銜接的問題,配電配電系統(tǒng)作為上承輸電系統(tǒng)下接用戶側(cè)的中間環(huán)節(jié),面臨的標準互操作和一致性問題尤為突出。需用定義統(tǒng)一的共享語義子集,或者正式的轉(zhuǎn)換規(guī)則,才能實現(xiàn)各域之間語義層面的有效銜接,具體問題包括:CIM和IEC 61850之間的協(xié)調(diào),以實現(xiàn)運行系統(tǒng)和電力企業(yè)管控系統(tǒng)的無縫連接;CIM和COSEM之間的協(xié)調(diào),以實現(xiàn)電力供應和電網(wǎng)運行之間的無縫銜接;COSEM和IEC 61850之間的協(xié)調(diào),以實現(xiàn)智能電表與電力公司自動化系統(tǒng)的集成。對此,目前IEC已出版的標準和已啟動的標準制定工作如表8所示。
通過以上梳理可以看出,目前IEC模型相關(guān)工作仍主要聚焦在打通電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)不同管理系統(tǒng)之間的壁壘,但是目前還沒有實現(xiàn)子系統(tǒng)之間通信的完全貫通和不同子域之間的映射。例如:IEC61850到家居和樓宇自動化領(lǐng)域之間的映射工作尚未啟動,IEC 61850和IEC 61970之間的映射也尚未完成。
2.6 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)的應用
隨著云大物移智等新興技術(shù)的快速發(fā)展,IEC也開始日益關(guān)注相關(guān)技術(shù)在電力領(lǐng)域的應用及其標準化問題。2014年首先以白皮書的形式探討了以無線傳感網(wǎng)絡為基礎的電力物聯(lián)網(wǎng)應用,從戰(zhàn)略和系統(tǒng)層面確立了對該領(lǐng)域的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)的應用中涉及的框架、接口、模型等標準化需要考慮與TC 57的CIM/IEC 61850等標準的互操作,以及如何融入智能電網(wǎng)參考架構(gòu)S GAM的問題。考慮到CIM/IEC 61850體系自身的復雜性,TC 57對物聯(lián)網(wǎng)在電力領(lǐng)域的應用持較為保守的態(tài)度,將其認定為一種沖擊性技術(shù),因此相應的標準化工作啟動較晚,尚處于探索可行性和協(xié)調(diào)性的階段。TC 57目前僅有1項標準項目啟動,即由中國電科院主導發(fā)起、于2020年9月獲批立項的EC TR63353《配電系統(tǒng)中的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用:架構(gòu)及功能規(guī)范》。
而另一方面,IEEE將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應用作為其標準協(xié)會SA的重點工作方向之一,為其開辟了專門的工作空間,開展了系統(tǒng)性的標準梳理工作,整理出物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)發(fā)布標準清單和在研標準項目清單,其中主要標準系列包括以下幾項。
已發(fā)布的標準涵蓋:IEEE 802標準系列,該系列主要用于各種接入技術(shù),基本上都在MAC層定義了數(shù)據(jù)安全傳輸機制,如:802.3、802.11使用的802.1X及802.15.4提供的三級安全性。IEEE 1451定義的是智能傳感器內(nèi)部的智能變送器接口模塊SMT和網(wǎng)絡適配處理器模塊NCAP之間的軟硬件接口。IEEE 1609系列主要規(guī)范了車載系統(tǒng)的無線接入,IEEE 1701、1702和1703主要規(guī)范了光纖、電話交換機和局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)的通信協(xié)議。IEEE21451系列標準主要規(guī)范了傳感器及執(zhí)行器的模型、數(shù)據(jù)格式以及接口等內(nèi)容。
除通信、傳感等標準外,IEEE認為IEEE1547、IEEE 2030、IEEE 1888等智能電網(wǎng)、智能家居、智能社區(qū)相關(guān)標準也是未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要依據(jù)之一。而針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在新型配電系統(tǒng)中的運用,IEEE則發(fā)布了標準IEEE 2413.2,規(guī)范了配電物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設計中云主站、通信網(wǎng)絡、邊緣計算終端和低壓設備的技術(shù)規(guī)范及功能要求。
2.7 碳排放分析與低碳評估
在IEC中,IEC TC111電氣電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的環(huán)境標準化技術(shù)委員會的WG17溫室氣體工作組負責開展電工電子產(chǎn)品、服務和系統(tǒng)的溫室氣體量化和減排等方面的標準化工作。目前,WG17已經(jīng)發(fā)布了2項技術(shù)報告:IEC TR 62725《電子電氣產(chǎn)品及系統(tǒng)溫室氣體排放量化方法分析》、IEC TR 62726《關(guān)于量化電氣和電子產(chǎn)品及系統(tǒng)基線溫室氣體減排量的指導意見》。
除此之外,IEC SyC Smart Cities智慧城市系統(tǒng)委員會于2022年設立了智慧城市低碳評估特別工作組(ahG 13),從電工技術(shù)角度評估智慧城市的碳排放,衡量評估框架及指標的作用。由于城市中電網(wǎng)電壓等級較低,大部分屬于配電網(wǎng)。因此IECSyC Smart Cities智慧城市系統(tǒng)委員會的相關(guān)研究對新型配電系統(tǒng)的建設具有一定的指導作用。
3 新型配電系統(tǒng)國際標準化的展望
3.1 規(guī)劃設計
能源電力領(lǐng)域綠色發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型需求愈發(fā)迫切,分布式新能源、電動汽車充換電設施、新型儲能裝置等要素大規(guī)模接入配電網(wǎng),配電網(wǎng)運行的不確定性因素增多,配電網(wǎng)從無源單一供電網(wǎng)絡逐步演進為多要素融合的有源網(wǎng)絡,因地制宜的規(guī)劃設計,交直流混連、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)優(yōu)化,供電區(qū)域間互聯(lián)互備,提高供電可靠性,是配網(wǎng)規(guī)劃設計的出發(fā)點。我國在網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃,分布式電源、儲能、負荷接入都取得顯著成效,制定了DL/T 5729-2016《配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術(shù)導則》等行業(yè)標準、QGDW 11722-2017《交直流混合配電網(wǎng)規(guī)劃設計指導原則》等企業(yè)標準,未來將形成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢推向國際,需要標準國際化支撐。
3.2 柔性交直流配電
高比例新能源、高比例電力電子設備,低慣量、弱阻尼、低短路比,“雙高三低”是柔性交直流配電系統(tǒng)的特征。基于柔性裝備,配網(wǎng)系統(tǒng)將集成多種功能、交直流多端口靈活變換、區(qū)域自治和自適應的信息物理高度融合。柔性交直流配電通過試點項目取得了區(qū)域性成功案例,關(guān)鍵技術(shù)裝備得到應用和驗證,正在制定《中壓柔性互聯(lián)系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》行業(yè)標準、《中壓柔性直流配電網(wǎng)成套設計規(guī)范》團體標準等,未來推向國際市場,以國際標準引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展。
3.3 主動協(xié)同控制
新型配電系統(tǒng)接入大量分布式電源及充放電設備設施,其不確定性、時變性、非線性及復雜性增強,構(gòu)建成主動式配電網(wǎng);融合大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲充高效協(xié)同、多類型資源調(diào)度,隨著雙碳戰(zhàn)略的推進落實,還將以配電網(wǎng)為核心接入油、氣、氫等多種能源形式;基于先進的傳感技術(shù)獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù),深度挖掘終端設備的自適應并網(wǎng)和就地管控能力,實現(xiàn)集群或區(qū)域自治,構(gòu)建云、邊、端多級協(xié)同的協(xié)同控制架構(gòu)。當前,已經(jīng)制定了T/CEC 167-2018《直流配電網(wǎng)與交流配電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)要求》中電聯(lián)團體標準,正在制定《配電網(wǎng)荷儲協(xié)同仿真計算框架》等團體標準。正在組織國際標準提案,引領(lǐng)主動配網(wǎng)協(xié)同控制技術(shù)。
3.4 儲能技術(shù)應用
新型配電系統(tǒng)通過收集、存儲和分配等環(huán)節(jié)來實現(xiàn)分布式資源和用戶側(cè)資源的有效利用。目前,關(guān)于電能存儲系統(tǒng)的IEC標準由TC 120管理。目前TC120的相關(guān)標準還主要涉及儲能系統(tǒng)的基礎性標準,如:規(guī)劃設計、實驗測試、安全要求等,缺乏涉及儲能系統(tǒng)接入新型配電系統(tǒng)的技術(shù)要求的相關(guān)標準,因此有必要制定專門針對新型配電系統(tǒng)的儲能標準。
3.5 能源管理
新型配電系統(tǒng)融合了風、光等多種清潔能源、各種物理組件以及多樣化的能源和信息技術(shù),這使得傳統(tǒng)電網(wǎng)的管理平臺無法滿足提供能源集成和快速化、精準化控制調(diào)度的智能要求。因此,能源管理平臺的開發(fā)工作正在不斷開展,相應的標準化工作也應加快進度,以填補相關(guān)領(lǐng)域的空白。
隨著基礎設施和平臺的不斷發(fā)展,以及系統(tǒng)架構(gòu)和新的物理組件的不斷改進,在有關(guān)平臺的功能、性能或可擴展性方面的評估需要標準制定者的高度重視,以支持面向新型配電系統(tǒng)的能源管理平臺的運營、規(guī)劃和營銷。
3.6 低碳評估
基于產(chǎn)品碳足跡和碳排放計量的基本分析方法,制定相關(guān)碳排放及低碳評估標準,界定出新型配電系統(tǒng)中不同聚合資源的碳排放責任及碳減排貢獻,并將用戶側(cè)的碳排放作為激勵信號,引導用戶多使用低碳能源,促進碳排放的降低。
4 結(jié)語
本文結(jié)合當前新型配電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況,梳理了新型配電系統(tǒng)的國際標準化現(xiàn)狀,并分析了當前新型配電系統(tǒng)標準的不足,進而對規(guī)劃設計、柔性交直流配電、主動協(xié)同控制、儲能技術(shù)應用、能源管理、低碳評估等方面的標準化工作提出了建議,支撐新型配電系統(tǒng)的建設。