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今天,伴隨著能源轉型的步伐加速,分布式能源正在越來越多地走進人們的視野。分布式能源能夠加速低碳化進程,但同時也帶有與生俱來的不穩定性和不可預測性,這無疑為配電網的規劃、運營等帶來了挑戰。今天,在這一需求面前,微電網正成為助力分布式能源發揮價值、加速落地應用的有力途徑。

能源轉型趨勢下,光伏發電等分布式能源日益迎來加速發展

利用微電網實現分布式能源價值最大化

作為一種靈活、智能的新興技術,微電網可以為終端用戶和電網公司提供與分布式能源相關聯的價值。一方面,微電網可以整合分布式能源,為電網提供柔性支撐;另一方面,微電網也可以幫助優化分布式能源的應用,使微電網內的終端用戶受益。

對于電網公司而言,一直以來其面臨的最重大挑戰之一,就是分布式能源帶來的運行限制,它有可能損害系統的穩定性。要解決分布式能源帶來的影響,需要足夠的數據和技術能力,從而減輕影響以保持系統的高可靠性,并使分布式能源得以凸顯其價值。

在這方面,微電網可以利用其技術的先進性,通過多種方式幫助電網公司解決運行挑戰,并使分布式能源的價值實現最大化。

而對于用戶而言,首先,基于人工智能的解決方案可以更好地管理能源使用和成本,同時減少排放以提高可持續性。這就需要有效地收集關于能源用戶需求響應請求、天氣預報、電價、能源市場定價、相關規則約定等高度復雜和廣泛的數據。優化算法使微電網能夠利用電力合同來優化能源賬單,同時利用現場可用的和可預測的柔性來減少碳足跡。

其次,無論面對怎樣的電網配置,微電網解決方案都能提供價值。始終聯網、不能獨立運行的微電網,可以幫助一個或多個能源用戶實現能源優化;可以獨立運行的微電網,則可以根據需要利用當地的分布式資源,增強一個或多個能源用戶的彈性;而始終離網獨立運行的微電網,則可以為偏遠地區的能源用戶或配電網難以延伸到的地區提供服務。先進的實時微電網/電網控制系統可以確保離網期間的業務連續性和電力系統穩定性。

最后,在微電網設計階段,數字孿生可以幫助優化微電網中分布式能源的規模,包括現有和可預測的太陽能光伏、固定電池儲能,以及“電動汽車到建筑 (V2B)”和“車輛到電網 (V2G)”等存儲方式。基于人工智能的解決方案可以使用建筑和電網運行的實時數據,優化微電網設計。

微電網解決方案:EMA與EMO的雙劍合璧

在這方面,施耐德電氣可以提供EcoStruxure™微電網顧問(EMA)和EcoStruxure™微電網運營(EMO)這兩種主要的微電網解決方案。其中,EcoStruxure™微電網顧問(EMA)可以每小時預測并優化在何時消耗、生產、儲存或出售能源,還能夠對分布式能源進行每小時預測,并進行經濟性的優化和調度。

而EcoStruxure™微電網運營(EMO)則有助于在所有電網條件下實時確保能源供應的彈性和穩定性。EMO 通過使用各種通信協議(Modbus TCP IP、IEC 61850、DNP3、IEC 101 和 IEC 104)連接施耐德電氣或第三方的能源管理系統、高級配電管理系統和數據采集與監控系統來收集相關數據。

這兩個解決方案協同工作,可以有力地幫助能源用戶開發微電網應用。至今,施耐德電氣已經交付了300多個微電網和控制項目,并利用“能源即服務”類型的解決方案持續推動微電網的應用。

從北歐到南澳,微電網助力分布式能源成功應用

在芬蘭,施耐德電氣為歐洲零售巨頭Lidl的芬蘭物流中心提供了施耐德電氣EcoStruxure™微電網和EcoStruxure™樓宇運營綜合解決方案,助力其成為了一個先進的碳中和及凈能源(產生的電力和能源多于消耗量)配送中心。

這一系列解決方案包括了將綜合樓宇管理系統與微電網相結合的綜合解決方案、先進的制冷供暖管理系統,以及帶儲能的微電網解決方案,它們可以收集數據、預測并優化現場資源的運行,最終節省了高達70%的能源成本。

作為物流中心解決方案的一部分,EcoStruxure™微電網顧問(EMA)控制微電網中的電池儲能系統和發電機組,為電網提供頻率支持。當電網頻率偏離規定的限制時,這一系統會給電池充電以降低頻率,或給電池放電以提高頻率,從而為Lidl提供了一個新的收入來源。

無獨有偶,在澳大利亞,施耐德電氣同樣助力南澳大利亞農產品市場有限公司構建了能源微電網,這也是澳大利亞首個與現貨市場連接的能源微電網。這一微電網不僅能滿足該公司的全部能源需求,還可以向國家電力市場輸出電力。

這個耗資1050萬美元打造的微電網,包括了6400多個太陽能電池板和25個特斯拉電池儲能系統(BESS),其控制系統采用了施耐德電氣EcoStruxure™微電網顧問(EMA),可以提前24小時預測需求和電力現貨市場定價。利用軟件提供的數據分析,南澳大利亞農產品市場有限公司可以確定在什么時候對電池儲能系統充放電最具經濟價值。不僅如此,這一微電網每年還將減少32%的溫室氣體排放,將南澳大利亞電網的年最大需求量減少3.8MWh,并將在10年內凈節省430萬美元。