分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理機(jī)制

楊慧麗

分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理機(jī)制

楊慧麗1,2

（1. 北京建筑大學(xué)，北京，100022；2. 北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司第三分公司，北京，100022）

目前，我國(guó)分布式能源產(chǎn)業(yè)態(tài)勢(shì)無(wú)法滿足與局域電網(wǎng)大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行的要求。通過(guò)研究一套以創(chuàng)新為核心，以統(tǒng)籌全局為目標(biāo)的分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理機(jī)制，致力于提升管理水平，完善了相關(guān)體系與標(biāo)準(zhǔn)，提出有助于促進(jìn)分布式能源與局域電網(wǎng)技術(shù)問(wèn)題的解決方案，促使更多先進(jìn)的管理模式得以提出。

分布式能源；局域電網(wǎng)；協(xié)同管理；管理模式；創(chuàng)新

引言

隨著傳統(tǒng)資源如石油、煤炭等能源日益減少，國(guó)家能源安全戰(zhàn)略形勢(shì)嚴(yán)峻；同時(shí)，氣候、環(huán)境污染引發(fā)損害人民生命健康的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源使用矛盾尖銳。

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)和諧社會(huì)的目標(biāo)，大力發(fā)展風(fēng)、光、熱等新能源的發(fā)電技術(shù)以替代傳統(tǒng)能源，并加大推廣應(yīng)用力度，確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，建設(shè)新一代智能電網(wǎng)，刻不容緩。

新能源技術(shù)也引領(lǐng)了分布式能源領(lǐng)域的發(fā)展，然而分布式能源如何與傳統(tǒng)局域電網(wǎng)取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互協(xié)同發(fā)展呢？這是本文關(guān)注點(diǎn)。

1　分布式能源概述

1.1分布式能源利用機(jī)理

太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒊毕艿仁浅Ｒ?jiàn)的分布式能源。通過(guò)一定的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)手段進(jìn)行整合優(yōu)化，可使得某個(gè)區(qū)域的多種終端能源，例如冷、熱、電能源得以高效階梯式利用。

以天然氣作為輸入能源為例，對(duì)分布式能源利用方式與傳統(tǒng)方式進(jìn)行對(duì)比。其中，傳統(tǒng)方式是指一次能源由各自的系統(tǒng)獨(dú)立供給，相互之間無(wú)任何關(guān)聯(lián)；分布式能源利用形式目前主要有“電熱冷聯(lián)產(chǎn)”與“電熱聯(lián)產(chǎn)”兩種。以“電熱冷聯(lián)產(chǎn)”為例，是由燃?xì)庀到y(tǒng)供給，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，一次能源梯級(jí)利用，減少能源損耗，實(shí)現(xiàn)“高熱高用，低熱低用，溫度對(duì)口，梯級(jí)利用”[1]。

1.2分布式能源優(yōu)點(diǎn)

分布式能源的優(yōu)點(diǎn)在于用戶、燃?xì)狻㈦娏ζ髽I(yè)在環(huán)保、節(jié)約資源、提高投資效益等方面能夠?qū)Ω鞣N能源配置得以整合優(yōu)化，體現(xiàn)共贏。具體表現(xiàn)為：

（1）能源綜合利用效率可高達(dá)90%以上；

（2）對(duì)于以天然氣、燃料電池、可再生能源為燃料的熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，尤其有利于將部分污染分散化、資源化，實(shí)現(xiàn)適度排放的目標(biāo)，抑制氣候變暖；

（3）根據(jù)機(jī)組需要，可廣泛選擇甚至混合搭配燃料。業(yè)主對(duì)熱、電、冷的多方面需求可由能源輸出提供；

（4）由于“電熱冷聯(lián)產(chǎn)”的分布式能源利用方式占地小，因此采用常規(guī)場(chǎng)所或地下室均可，沒(méi)有大型熱電廠選址的諸多限制因素；

（5）分布式能源可以減少輸配電在調(diào)峰功能上的投資。在遇到自然災(zāi)害時(shí)，可靈活發(fā)揮對(duì)電網(wǎng)補(bǔ)充特性。

1.3分布式能源發(fā)展趨勢(shì)

分布式能源項(xiàng)目發(fā)展運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)涉及到供電部門(mén)、供熱/冷部門(mén)、電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)、主管部門(mén)、負(fù)荷用戶等。若供熱/冷部門(mén)不作考慮，將會(huì)涉及三大主體，在“發(fā)電—電網(wǎng)—負(fù)荷”的單向流程運(yùn)營(yíng)機(jī)制下,分布式發(fā)電方式的特殊性與三大主體角色也相對(duì)復(fù)雜得多。因此，在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，各主體參與角色也相對(duì)復(fù)雜，需統(tǒng)籌兼顧考慮發(fā)展模式，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相互結(jié)合。以傳統(tǒng)電網(wǎng)為基點(diǎn)展開(kāi)，不僅是形式的變遷，更是新的管理協(xié)同運(yùn)行機(jī)制的設(shè)計(jì)實(shí)施。

1.4局域網(wǎng)建設(shè)及并網(wǎng)問(wèn)題

分布式發(fā)電的一個(gè)關(guān)鍵難題是傳統(tǒng)局域電網(wǎng)建設(shè)與分布式發(fā)電并網(wǎng)。本文從技術(shù)和政策兩個(gè)層面進(jìn)行分析：

從技術(shù)層面上，① 傳統(tǒng)局域電網(wǎng)與分布式能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)匹配，需集成優(yōu)化與微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)的運(yùn)行技術(shù)； ② 很多重要標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、器件設(shè)施成為接入系統(tǒng)過(guò)程中的問(wèn)題；③ 調(diào)壓、繼電保護(hù)、電閃、諧波、孤島效應(yīng)等問(wèn)題也存在[2]。

從政策層面上，① 規(guī)劃的協(xié)調(diào)性不夠完善。目前分布式能源項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃與燃?xì)狻㈦娋W(wǎng)發(fā)展規(guī)劃不協(xié)調(diào)，影響三方協(xié)調(diào)發(fā)展；② 在天然氣管網(wǎng)和電網(wǎng)并網(wǎng)的建設(shè)和接入等方面，電網(wǎng)為其提供的備用費(fèi)用、剩余電量上網(wǎng)價(jià)格等亟需建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；③分布式能源的大力發(fā)展對(duì)電網(wǎng)企業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)。集中型能源與分布式能源并不沖突，在法規(guī)政策健全的情況下，可相互補(bǔ)充，協(xié)調(diào)發(fā)展。

2　分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理機(jī)制研究

2.1主體要素分析

分布式能源與局域電網(wǎng)涉及多個(gè)主體，包括能源分布站、局域供配電部門(mén)、用電負(fù)荷、常規(guī)大電網(wǎng)系統(tǒng)、輸變電設(shè)備等。其中本文就能源分布站、局域供配電部門(mén)、用電負(fù)荷這三大主體要素進(jìn)行分析，探索實(shí)現(xiàn)各部門(mén)協(xié)同管理的途徑。

能源分布站要素主要體現(xiàn)三個(gè)方面：① 分布式能源是能源電力的供應(yīng)者；② 分布式能源是能源電力的使用者；③ 負(fù)責(zé)分布式能源的產(chǎn)能分配。

局域供配電部門(mén)要素主要體現(xiàn)三個(gè)方面：① 負(fù)責(zé)供電的各個(gè)電站和儲(chǔ)能裝置，也包括負(fù)荷用戶；② 負(fù)責(zé)專(zhuān)門(mén)從事供配電工作的電力調(diào)度部門(mén)以及線路設(shè)施；③ 負(fù)責(zé)對(duì)當(dāng)今供配電系統(tǒng)的規(guī)劃，對(duì)信息收集、處理和反饋能力進(jìn)行更新。

用電負(fù)荷要素主要體現(xiàn)三個(gè)方面：① 用電負(fù)荷用戶是電力供應(yīng)的終點(diǎn)；② 用電負(fù)荷用戶在分布式能源設(shè)計(jì)區(qū)域是一個(gè)整體；③ 用電負(fù)荷用戶享有局域電網(wǎng)供電的使用權(quán)[3]。

2.2協(xié)同管理機(jī)制

2.2.1協(xié)同管理原則

隨著國(guó)家新能源發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)，分布式能源項(xiàng)目源源不斷立項(xiàng)，需要多方力量相互配合才能夠圓滿解決。所以，分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理成為重要的新型管理方式，必須建立起適應(yīng)分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理的模式，處理好各要素之間的關(guān)系，建立合理、和諧、高效的合作機(jī)制。

分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理模式必須：①體現(xiàn)強(qiáng)大的科學(xué)水平；② 和諧滿足各方利益與發(fā)展；③ 使各方的權(quán)、責(zé)、利清晰明確，實(shí)現(xiàn)區(qū)域和諧；④ 具有以全面互補(bǔ)共贏和可持續(xù)發(fā)展為原則的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。

2.2.2協(xié)同管理構(gòu)架

分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，在運(yùn)行中建立一整套簡(jiǎn)潔高效、執(zhí)行力強(qiáng)的組織體系是非常必要的[4]。本部門(mén)由投資者、參與者、管理者按照一定比例派代表構(gòu)成協(xié)同管理部，并在此部門(mén)下設(shè)置三個(gè)同級(jí)別部門(mén)：意見(jiàn)咨詢(xún)部、事務(wù)部和監(jiān)督部。協(xié)同管理部直接對(duì)事務(wù)部負(fù)責(zé)，事務(wù)部分管日常事務(wù)處理、運(yùn)營(yíng)處理、各方關(guān)系處理、財(cái)務(wù)管理和應(yīng)急處理。意見(jiàn)咨詢(xún)部負(fù)責(zé)組織專(zhuān)家學(xué)者對(duì)一些問(wèn)題提出專(zhuān)業(yè)可靠的解決方案。監(jiān)督部門(mén)負(fù)責(zé)對(duì)同級(jí)及以下部門(mén)進(jìn)行監(jiān)督管理，保障協(xié)同管理部的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行發(fā)展，如圖1所示。

圖1　分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理構(gòu)架

2.3協(xié)同管理運(yùn)行機(jī)制

在協(xié)同管理的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合分布式能源特點(diǎn)和局域電網(wǎng)協(xié)同管理過(guò)程，以創(chuàng)新為核心，以統(tǒng)籌全局為目標(biāo)，提出以下分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理運(yùn)行機(jī)制[5]：

（1）相關(guān)部門(mén)必須通力合作，最大程度匯集各方優(yōu)勢(shì)資源，確保分布式能源和局域電網(wǎng)正常運(yùn)作；

（2）構(gòu)建強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理能力平臺(tái)，滿足實(shí)際及未來(lái)需求；

（3）具備強(qiáng)大的應(yīng)急能力；

（4）購(gòu)進(jìn)先進(jìn)精密靈敏設(shè)備，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行；

（5）實(shí)時(shí)關(guān)注科學(xué)前沿，海納百川，積極吸收高新技術(shù)成果試運(yùn)行，保持最高水平的競(jìng)爭(zhēng)力。

3　結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的分布式能源與局域電網(wǎng)管理模式僅僅是基于一些簡(jiǎn)單項(xiàng)目樣式。尋找一套符合我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展需求的行之有效的管理模式，不僅能夠促進(jìn)分布式能源與局域電網(wǎng)技術(shù)問(wèn)題的解決，而且可以使得更多先進(jìn)的管理模式涌現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)百花齊放、百家爭(zhēng)鳴。

[1]季陽(yáng), 艾芊, 解大. 分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2010, 34(12):15-23.

[2]朱民. 北京地區(qū)分布式能源應(yīng)用與并網(wǎng)技術(shù)研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2008.

[3]李云峰, 王峰峰. 分布式能源發(fā)展對(duì)電網(wǎng)的影響及對(duì)策[J]. 高科技與產(chǎn)業(yè)化, 2010, 6(6): 26-28.

[4]余力, 左美云. 協(xié)同管理模式理論框架研究[J]. 中國(guó)人民大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 20(3): 68-73.

[5]許凌爽. 分布式能源與局域電網(wǎng)協(xié)同管理機(jī)制研究[D]. 北京:華北電力大學(xué), 2013.

Collaborative Management Mechanism of Distributed Energy Resources and Local Power Grid

YANG Hui-li1,2
(1. Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing, 100022, China; 2. The 3rd Branch of Beijing Gas Group Co., Ltd., Beijing, 100022, China)

Currently, development of distributed energy resources industry in China cannot meet the requirements of large scale parallel operation with local power grid. By putting forward investigations of collaborative management mechanism of distributed energy resources and local power grid, which is on the basis of innovation and pursuing the target of overall planning, level of development and management is enhanced, related systems and standards are improved. It is beneficial for technic settlement of distributed energy resources and local power grid, and urges proposes of more advanced management mode.

Distributed Energy Resources; Local Power Grid; Collaborative Management; Management Mode; Innovation

U665.12

A

2095-8412 (2016) 05-1034-03工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.056

楊慧麗(1987-)，女，北京人，就職于北京建筑大學(xué)和北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司第三分公司，助理政工師。