考虑光储冷协调优化运行的商贸城楼宇微电网建设实践.pdf
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1、RURAL ELECTRIFICATION考虑光储冷协调优化运行的商贸城楼宇微电网建设实践黄德志*,吴卫宁,徐昕,吴佳佳,陈小威,洪丽俊(国网浙江省电力有限公司义乌市供电公司,浙江 义乌 322000)摘要:义乌是“世界小商品之都”,“商贸+物流”的产业特点形成了鲜明的区域用电特征。义乌电网光伏增长快、供电能力紧、峰谷差率高,整体呈现“源少、荷密、网紧、储少、互动不足”的典型受端特征。国际商贸城是义乌商贸的典型用能大户,为有效降低用能成本、实现楼宇内部各类资源的高效利用,助力节能减排,提高商贸城与电网的互济互助能力,国网浙江义乌市供电有限公司进行了考虑光储冷协调优化运行的商贸城楼宇微电网建设实
2、践。该楼宇微电网通过打造本地化智慧能源管理平台,聚合光伏、储能、相变(phase change material,PCM)蓄冷等多元负荷侧资源,通过协调优化控制,平台具备正常运行、经济运行、低碳运行、微网运行、控功率运行和控电量运行模式,助力节能减排和双碳目标实现。关键词:楼宇微电网;光伏发电;储能;相变蓄冷;节能减排中图分类号:TM727PracticeofMicrogridConstructioninCommercialCityBuildingsConsideringColdCoordinatedandOptimizedOperationofOpticalEnergyStorageHUAN
3、GDezhi*,WUWeining,XUXin,WUJiajia,CHENXiaowei,HONGLijun(StateGridZhejiangElectricPowerCo.,Ltd.YiwuPowerSupplyCo.,Ltd.,ZhejiangYiwu322000,China)Abstract:YiwuistheCapitalofSmallCommoditiesintheWorld.Theindustrialcharacteristicsofcommerceandlogisticshaveformeddistinctregionalelectricityconsumptioncharac
4、teristics.YiwuPowerGridhasarapidgrowthinphotovoltaictechnology,tightpowersupplycapacity,andhighpeakvalleydifference.Overall,itpresentstypicalreceivercharacteristicsoflimitedsource,densenetwork,tightnetwork,limitedstorage,andinsufficientinteraction.TheInternationalTradeCityisatypicalenergyuserinYiwu.
5、Inordertoeffectivelyreducethecostofelectricity,realizetheefficientuseofvariousresourcesinsidethebuilding,helpenergyconservationandemissionreduction,andimprove the mutual aid ability between the Trade City and the power grid,the State Grid Yiwu Power SupplyCompany carried out the practice of building
6、 micro grid construction of the Trade City considering the coldcoordinatedandoptimizedoperationofopticalenergystorage.Thebuildingsmicrogridintegratesmultipleloadsideresourcessuchasphotovoltaic,energystorage,andphasechangematerial(PCM)coldstoragebycreatingalocalizedsmartenergymanagementplatform.Throu
7、ghcoordinatedoptimizationandcontrol,theplatformhasnormaloperation,economicoperation,low-carbonoperation,microgridoperation,powercontroloperation,andpowercontroloperationmodes,helpingtoachieveenergyconservation,emissionreduction,anddualcarbongoals.Keywords:building microgrid;photovoltaic power genera
8、tion;energy storage;phase change cold storage;energyconservationandemissionreduction0引言义乌是一座建在市场上的城市,是中国首个县级市国家级综合改革试点,被誉为“世界小商品之都”,拥有全球最大的小商品集散中心,被联合国、世界银行等国际权威机构确定为世界第一大市场,同时义乌也作为国际贸易综合改革试点城市、“新丝绸之路”的起点,“一带一路”连通 219 个国家、地区,集聚着顺丰、邮政、圆通、中通、申通、韵收稿日期:20230131新型配电网专题|Special Topic of New Distribution N
9、etworkDOI:10.13882/ki.ncdqh.2023.08.00310 2023 年第 8 期 总第 435 期RURAL ELECTRIFICATION达等 113 家物流企业,产业集聚效应凸显1-4。2021年义乌快递业务量 92.9 亿件,全国城市排名第一位。义乌“商贸+物流”的产业特点形成了鲜明的区域用电特征。义乌电网整体呈现“源少、荷密、网紧、储少、互动不足”的典型受端特征。源侧,受限于资源禀赋,水电、风电较少,光伏是本地电源主力,目前有清洁能源装机总量 48.4 万 kW,其中光伏装机35.9 万 kW,占比 74.2%。网侧,义乌电网整体高压供电能力偏紧,220kV
10、容载比为 1.53,110kV 容载比为 1.757。同时平均负荷峰谷差率为 42.69%,尖峰存在时间短。荷侧,2022 年全社会最高负荷278.63 万 kW,其中降温负荷占 35%以上,约98 万 kW,工业负荷占 31%,约 86 万 kW,全社会最高负荷的不确定波动性愈发明显。储侧,已建成用户侧储能 6 家,容量 2.54MW/7.81MWh;在建用户 4 家,容量 0.75MW/2.25MWh;聚合 5G 铁塔基站储能 359 座,容量 1.274MW,相较电网规模,储能装机总量较低,无法形成有效电网调节5-9。目前,义乌电网主要面临大挑战:(1)大规模光伏建设带来电网运行隐患。义
11、乌“商贸+物流”产业集聚,推动形成大批商贸市场、物流园。同时分布在商贸市场、物流园的大容量屋顶光伏、大规模的电动汽车保有量带来的不稳定冲击性负荷为局部电网带来安全隐患。(2)配电网供需动态调节平衡能力不足。光伏高比例接入、物流用车等终端消费电气化进程加快、储能规模化应用、数字技术与电网技术深度融合,促使义乌局部电网的物理特性、运行模式、功能形态发生深刻变革。电网传统运行手段难以满足新形态电网安全稳定运行需求。(3)分布式资源间耦合匹配性及管控调节能力待提升。义乌商贸城、物流园区内光伏、储能、电动汽车、用户负荷等资源总类丰富,但资源间缺乏耦合匹配,管控调节能力不足10-12。国际商贸城年用电量
12、3 亿 kWh,最大负荷60MW,是义乌地区的典型商贸负荷用能大户13-14。为有效降低商贸城的用能成本、实现楼宇内部的各类资源协同优化高效利用,助力节能减排,提高商贸城与电网的互济互助能力,以新建的二区东综合楼为试点,建设考虑光储冷协调优化运行的商贸城楼宇微电网。该楼宇微电网通过打造本地化智慧能源管理平台,聚合光伏、储能、PCM 相变蓄冷等多元负荷侧资源,具备正常运行、经济运行、低碳运行、微网运行、控功率运行和控电量运行模式,助力节能减排和双碳目标实现。1多元资源的建设国际商贸城二区东综合楼新能源产品市场,位于二区市场 F 区的东侧,紧邻轻轨国际商贸城站,建筑面积约 13 万 m2,共有商铺
13、 490 余间,地下 2层与地上 4、5 层均为停车区域,全年最大负荷约5MW,主要建设的内容有:光伏、储能、PCM 相变蓄冷、快充电桩、空调和照明智能改造等。整体建设思路如图 1 所示。750 kW/2 040 kWh 储能1.2 MW 光伏车棚2 400 RT 相变蓄冷多元资源协同节能降损多元互补助力双碳空调和照明智能控制快充电桩配电设计优化智慧能源管理平台图 1项目整体建设思路1.1光伏在综合楼屋顶车位空间建设光伏车棚,总装机容量 1178.52kWp,由 2562 块光伏组件组成,单个光伏组件功率 460Wp。光伏系统可为打造楼宇微电网奠定重要的元素基础,采用自发自用余电上网方式,自用
14、消纳率按 95%,年平均日照小时数按地理位置为 1238h,系统效率按 82%预估,以 25 年运行期进行测算,可发“绿电”3193.4 万 kWh,按照度电碳排放系数 0.272 计算,可减少碳排放8686t,助力节能减排促进双碳目标的实现。1.2储能在地下室负一楼的 3 个配电房,每个配电房设置独立空间建设 250kW/680kWh 的磷酸铁锂电化学储能,总容量为 750kW/2040kWh。储能系统以“削峰填谷”策略运行,谷时充电、峰时放电,每天“两充两放”。储能系统严格按照承重荷载和室内消防验收考虑,具有独立的安置空间和消防体系。储能系统一方面为打造楼宇微电网奠定重要的元素基础,另一S
15、pecial Topic of New Distribution Network|新型配电网专题2023 年第 8 期 总第 435 期 11RURAL ELECTRIFICATION方面起到消纳光伏发电余量和作为备用电源的作用。此外,储能系统还可参与浙江电网“需求侧响应”,获得额外的补贴收益。1.3PCM 相变蓄冷PCM 相变蓄冷技术,是目前最新的高科技中央空调蓄冷系统技术之一,它是利用纳米复合共晶盐相变材料,温度在 8C 发生相变(由固体变液体吸收热量、由液体变固体释放热量)时可吸收或放出大量潜热而温度保持不变的特性,在晚上低谷用电时段制冷蓄冷,在白天用电高峰时不用或少用电制冷而放出蓄存冷
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