新能源企业开展综合能源系统方案与建议

王瑞珍

内蒙古粤电蒙华新能源有限责任公司 内蒙古呼和浩特 010020

随着新技术的应用和能源管理体制的进一步开放，综合能源业务已经成为未来能源企业争夺市场份额和提供个性化服务的新战场，也是电源企业转型升级的有效路径之一，是能源行业未来发展的大势所趋。目前，包括国家电网、南方电网、国家电投、中国海油等大型能源央企，已经开始了相关服务，成立了综合能源业务公司，或开展综合能源业务的前期调研。

1 智慧用能系统架构

智慧用能系统基于智能量测技术、大数据分析实现用户用能数据的深度挖掘，支撑用户用能策略优化、设备运维托管、行业政策制定等业务。基于综合能源服务平台的智慧用能系统分为感知层、分析层和应用层，感知层通过部署智能终端设备实现数据的采集、汇聚功能，包括智能电表、非介入式终端、边缘网关等设备。数据分析层对基础数据进行整合、集成分析，为高级应用提供数据支撑，涵盖设备、用户、行业三个维度。业务应用层则面向用户开展各项高级应用，这里的用户既可是能源消费者，也可是能源供应商、政府机构等。

2 综合能源系统拓扑结构建模

运用复杂网络成果研究IES特性，需要将IES简化成拓扑模型。参考文献中针对电网的简化方法，将IES的简化原则定义如下：①将发电机、热源、气源、储气罐、负荷、能源集线器各元器件、变电站等中间设备都简化为节点，网络中所有节点分为3种类型，供能设备（包括发电机、热源、气源、储气罐）、负荷节点和中间节点。②将输电线、输气管道、热网供回水管道等支路简化成无权无向边，由于供水或回水管道只要有1条发生故障，都将导致供回水线路失效，因此供回水管道简化成1条边。③供能设备的权重Wi为在当前运行方式下输出的功率（发电机取有功功率）。经过上述简化，IES就简化成了1张有n个节点和k条边的连通图。

3 规划方案

3.1 近期规划

在“新基建”发展的初期阶段，数据中心、电动汽车相关产业是市场追逐的投资热点，结合本项目用能需求，可设置能量管理系统。本系统可涵盖需求预测、出力预测、能源控制、需求侧相应几个模块。实现能量的集中监控，根据用能情况和实时电价等智能调度，削峰填谷，同时用户也可通过智能交互终端实现负荷的统一监控和管理。依据上节技术分析，充电桩技术难度相对不高，在装设储能之后盈利性相对较好，但考虑用能需求，可于近期规划安装直流充电桩实现园区通勤车、物流车、个人电动汽车等快速充电。

3.2 数据增值业务

数据增值业务可考虑从设备、用户、行业三个维度来展开。传统模式下，设备制造商更关注设备生产、供应、销售等链条，对设备使用过程关注较少，导致售后服务质量欠佳，产品竞争力难以提升。这主要是由于设备制造商缺乏产品使用过程数据，包括用能数据、使用年限、维修记录等，无法精确模拟设备实际运行过程。而综合能源服务平台可向设备制造商提供设备运行数据及能效分析报告，有助于设备制造商加强研究，完善设备研发—售后—升级的闭环管理，推动设备技术革新和产业升级。能耗成本已成为仅次于人工成本的第二大成本，对大工业用户而言，节能降耗是主要用能诉求。综合能源服务平台依托于海量用能数据，可为用户提供差异化的用能策略和能源套餐，实现质效提升。此外，开展行业能耗分析、能效对标，有利于指导落后企业开展节能改造，学习先进企业经验。不同行业间的能效评级反映了行业自身特点和发展规律，可为政府机构制定行业政策提供决策参考。

3.3 每个接口转换器的控制策略

①太阳能升压转换器的控制策略。为了充分利用太阳能，升压转换器通常以MPPT模式工作。当系统以孤岛模式运行时，太阳能输出功率大于负载功率。当储能装置达到储能上限时，逆变器切换为恒压模式并结合SOC值，以降低功率并防止储能装置过度充电。②DC/AC转换器控制策略。直流侧发电机组通过三相电压源逆变器将直流电转换为交流电，连接到大型电网，并为交流电负载提供能量。在并网模式下，交流侧的PCC点是关闭的，大电网保持了微电网的功率平衡以及电压和频率的稳定性。此时，逆变器采用PQ控制方法，并可以根据系统能量管理命令输出恒定功率。PQ控制方法基于DQ旋转坐标系中的双环控制方法。外部环路是允许逆变器输出跟踪参考功率的功率控制环路，而内部环路是可以生成正确参考电压的电流控制环路。最后，SVPWM技术用于生成脉宽调制信号，以控制逆变器开关管。在孤岛模式下，将交流侧的PCC点分开，并将逆变器控制模式切换到V/F控制模式，以确保系统电压和频率的稳定性以及有功和无功功率的平衡。V/F控制采用电压和电流双环控制模式。外环是一个电压环，它控制参考电压drefu和qrefu的幅度。内部环路是控制电感器电流的电流环路。频率由锁相环控制，因此，系统频率达到国家频率标准50Hz。最后，SVPWM用于生成控制信号。

4 结语

综合能源服务平台模式的出现，打破了传统独立运营模式的壁垒，未来有可能成为能源企业盈利的增长点。研究并联/分离模式和模式切换模式下混合储能太阳能微电网系统的能量协调控制策略。混合储能装置可以更有效地分离功率波动的低频和高频成分。通过独立、集成的集成控制，实现了太阳能、储能和负荷之间的能量平衡，并保持了系统的安全稳定运行。