即將來臨的這個冬天，國網(wǎng)河北電科院園區(qū)可以實現(xiàn)地源熱泵供暖了。園區(qū)建設(shè)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，是國內(nèi)*光儲熱一體化微電網(wǎng)，它融入地源熱泵沖擊性負(fù)荷，通過分布式新能源為地源熱泵供電，實現(xiàn)利用地?zé)崮苷{(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，與傳統(tǒng)使用空調(diào)調(diào)節(jié)溫度的方式相比，該方式節(jié)能減排效果明顯。
　　
　　日前，“光、儲、熱一體化協(xié)調(diào)運行控制技術(shù)研究及示范工程”項目通過*公司組織的驗收。該項目位于國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院園區(qū)，為*公司科技項目，由國網(wǎng)河北電科院總體負(fù)責(zé)，由國電南瑞科技股份有限公司總包，中國電力科學(xué)研究院參與實施。該項目是國內(nèi)*光儲熱一體化微電網(wǎng)示范工程，項目包括190千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)、250kW/1h磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)、100kW/5s超級電容儲能系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)、電動汽車充電樁、微電網(wǎng)運行控制與能量管理系統(tǒng)、交流子微電網(wǎng)系統(tǒng)、直流子微電網(wǎng)系統(tǒng)等。
　　
　　微電網(wǎng)接入沖擊性負(fù)荷兼顧經(jīng)濟性和穩(wěn)定性
　　
　　目前，國內(nèi)微電網(wǎng)主要以接入風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和就地負(fù)荷為主，未能因地制宜統(tǒng)籌考慮對當(dāng)?shù)啬茉吹木C合利用，而“光、儲、熱一體化協(xié)調(diào)運行控制技術(shù)研究及示范工程”項目，結(jié)合石家莊土壤溫度比較適合地源熱泵工作的特點，在微電網(wǎng)中接入地源熱泵，利用地?zé)崮芴娲鷤鹘y(tǒng)空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，實現(xiàn)了節(jié)能減排。
　　
　　與普通家用負(fù)荷相比，地源熱泵在啟動時對電網(wǎng)具有沖擊性。為了保證地源熱泵順利啟動，微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)容量必須滿足沖擊電流的功率要求，但這樣會大大降低微電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
　　
　　“如果儲能容量不夠，微網(wǎng)則無法承受。沖擊性電流會引起微電網(wǎng)母線電壓的急劇下降，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。”國電南瑞的項目金雪說。
　　
　　為了兼顧微電網(wǎng)的經(jīng)濟性和動力負(fù)荷的啟動需求，中國電科院為地源熱泵開發(fā)了多元復(fù)合儲能系統(tǒng)，并對地源熱泵系統(tǒng)進行了變頻啟動改裝。“前者兼顧了能量型與功率型儲能的優(yōu)點，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時可以快速平抑光伏系統(tǒng)輸出功率的波動，在微電網(wǎng)離網(wǎng)運行時可以使微電網(wǎng)內(nèi)電壓及頻率保持穩(wěn)定。而后者可以將設(shè)備啟動電流降低到額定電流的水平。兩者的應(yīng)用大大提高了微電網(wǎng)的穩(wěn)定性及經(jīng)濟性。”中國電科院技術(shù)人員謝志佳解釋。
　　
　　基于以上策略，該項目又提出了一種含地源熱泵的能量管理方法，通過綜合能效利用技術(shù)提高微電網(wǎng)運行的可靠性。“后端控制系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)建立了科學(xué)的邏輯控制策略，讓變頻器和超級電容根據(jù)負(fù)荷運行狀況進行針對性調(diào)節(jié)。”國電南瑞技術(shù)人員王前雙說。
　　
　　交、直流兩種子微電網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)
　　
　　與以往的純交流微電網(wǎng)不同，該項目構(gòu)建了交流子微電網(wǎng)和直流子微電網(wǎng)兩種形式。此前，國電南瑞承擔(dān)的浙江溫州鹿西島微網(wǎng)工程實現(xiàn)了兩個交流子微網(wǎng)的互聯(lián)。
　　
　　很多日常用電設(shè)備采用直流電驅(qū)動，如LED燈、手提電腦等。在交流配電網(wǎng)中，需要經(jīng)過變流才能供給電器使用。而直流配電網(wǎng)可以直接供電，實現(xiàn)即插即用。
　　
　　“分布式電源接入直流配電無需換流環(huán)節(jié)，可以減小成本、降低損耗。而微電網(wǎng)將主要采用直流配網(wǎng)的運行方式。”金雪說。
　　
　　從技術(shù)角度而言，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，直流子微網(wǎng)控制系統(tǒng)要保持直流電壓恒定。金雪介紹，該項目采用直流子微網(wǎng)在并網(wǎng)時由AC/DC(交流/直流)變流器穩(wěn)定直流母線電壓，在離網(wǎng)時由儲能DC/DC(直流/直流)變流器建立直流母線電壓的方式，將儲能裝置固定的直流電壓變換為可變的直流電壓。
　　
　　每年可節(jié)約電量62萬度
　　
　　“光、儲、熱一體化協(xié)調(diào)運行控制技術(shù)研究及示范工程”項目合理利用當(dāng)?shù)刭Y源，解決了地源熱泵的啟動問題，實現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保、能效*的目標(biāo)。“該項目不僅立足于建設(shè)示范工程還依托示范工程，建設(shè)了交直流混合多級微電網(wǎng)試驗平臺。通過試驗平臺可開展分布式電源及微電網(wǎng)的保護、測控等技術(shù)理論研究和實驗驗證。同時，190千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)，估算年發(fā)電量約為20萬度，可有效降低配電線路損耗;利用地源熱泵系統(tǒng)每年可節(jié)約電量62萬度;以火電廠二氧化碳排放量0.38千克/度計算，估算年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤300噸，減排二氧化碳約710噸，節(jié)能減排效益顯著。”國網(wǎng)河北電科院項目負(fù)責(zé)人高志強說。