奥尔堡大学教授陈哲：可再生能源与主动配电网的一些思考

能见APP讯：10月19日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。丹麦奥尔堡大学教授陈哲在分论坛上，作了主题发言，他发言的题目是“可再生能源与主动配电网”。 以下为发言全文：

我是陈哲，来自丹麦奥尔堡大学，今天跟大家分享题目是可再生能源与主动配电网，主要是风能和主动配电网地跟大家介绍的内容包括下面三个内容，一个是风电与主动配电网发展，然后是现代电力系统中的电力电子应用，接下来谈一下我们面对的挑战和我们可能应对的方法。

首先介绍一下欧盟，丹麦是欧盟一个国家，介绍一下丹麦和欧盟可再生能源发展情况，这里2015年欧盟范围内新装的发电机组的情况，大家看到风电占的新装机组最多，然后是太阳能，煤发电也占了一些是这么一个情况。如果看装的机组和退出运行机组来比较的话，风能是最多的，然后是天然气然后是太阳能。大家看那边燃煤燃油总的容量是在减少的情况。风电装机来看，从这个世纪初到2015年是一个不断的增长的趋势，虽然不是一个直接的增长，但是总的趋势是增长的，但是看到浅蓝色那部分是海上风电，下边是陆地风电，所以大部分装机还是陆地风电，海上风电也在发展，而且一个比较快的趋势特别是北海地区，但是它的成本还是相对比较高的，可靠性和维护方面的成本也非常高，现在是基本的情况。对丹麦来讲，丹麦风电比例是最多的，在2015年的时候丹麦在42%的用电是可以用风电来提供的，那么这个目标在2020年的时候希望达到50%的用电电能是由风电来提供。

这里看到是丹麦的进行能源方面发展的一个里程碑的规划，也就是在2020年实现50%传统的用电用风电来提供。2030年所有燃煤的电站和燃油的锅炉要退出运行。2035年所有的电和热的供热和供电供暖用可再生能源来提供，因为丹麦主要的系统能源的用途主要是电还有是热，还有就是交通运输了。那么在2050年的时候要实现全部能源由可再生能源来提供，彻底的摆脱化石性燃料，这是它的能源变化情况规划。

这里看到丹麦风电的一些规划，从这里我们可以看到，陆地上蓝的点大部分都是风电，陆地上风电比较布满所有上陆地上可用的地方，然后也规划一些海上风电场，陆地风电基本上都是在低电压的水平，包括我们一些热电联产机组，大家看这个可以看出来装机容量变化情况，也就是从上个世纪80代中期我们电气主要靠集中大电站提供，到这个世纪初的时候已经黄色点是热电联产机组，蓝色是那些风电，已经变成了分布式的发电系统，这些小的风力发电机，和热电联产机组都接在配电网，配电网已经变成主动式的配电网就是说我们有电源的配电网。

那么在未来丹麦的电力系统可能会变成这个样子，这是丹麦的过往公司（英文）做出这么一个图，我在这儿借用一下，最高电压等级丹麦等级不是特别大是400千伏，包括交流直流连接线通往别的国家，直流比较多，连到北欧其他的国家，挪威、瑞典和荷兰，那个就是我们说的超级电网了。大型的海上风电场直接接到150千伏也算是输电系统，再往下是主动配电网，接上风机，生物质热电站同时提供热，再往下就是我们一般的家庭智能的家庭可能用燃料电磁热泵，然后还有电动汽车可以充上电，整个格局可能会变成这个样子。

那么在这个系统情况下，我们发现大量的电力电子应用在我们系统里边，所以我们主动配电网也有大量电子的应用，包括我们电源的接入，比如说我们的风电、太阳能的接入都是通过电力电子变换器接入的，储能系统也是通过电力电子接入的。传统的驱动基本都是电力电子的，还有热泵这些装置。另外高压直流输电也用电力电子，这些完全都是用电力电子的，电力电子在系统里面，特别在配电网里边也会逐渐用到很多，就给我们系统带来很大变化，从这张图可以看出来电源侧，输电系统，用户侧有越来越多电力电子，未来在70%、80%电发出来之后用户使用前要使用电力电子，产生扰动频率来讲就会有非常大的变化，传统电力系统，由于电力电子引入，从电力电子控制系统功率的控制，并网，电流的控制环节，都运行在不同频率之内，特别开关频率更比较高一些，这给我们电力系统点来很多挑战和特点，面临这些挑战和特点，大家都做了很多工作，比如说把一个主动配电网，虚拟电站可以给系统提供调频调牙支持，再有提供电能质量给系统保护和稳定性都有挑战，比如说主动配电网变成有源网，系统原来稳定性根本在配网就是负荷稳定性问题，现在因为我们有了电源，电源稳定性电力电子引入，谐波的稳定性都提高我们的日程上需要我们来解决。

下面我就简单介绍一下我们做过的工作，这些工作适合我们说的刚才挑战性的问题有关的，可以从某种程度上来应对解决我们的问题，第一个是虚拟电站，这个虚拟电站提出来在一个局部的网络里配电网来起到一个协调控制作用，然后来实现像一个传统电站一样支持电力系统的频率电压的调整，这个方面我们做了一些工作。在电力市场下进行需求侧的管理，大家知道风电进入网以后，它这个价格可能会根据各个国家政策不同有所不同，丹麦在建电站时候有一定补贴，之后就跟普通电站一样来参加市场的竞价就像一个变电站一样，所以根据市场的根据来运行。

那负荷侧可以进行调整，每个小时有不同的电价，可以有一些负荷，比如说可以从一个高峰的期间移到低谷电价，经济上带来一定效益，所以研究了这样一些问题，基本的潮流有的时候基本用经济的手段来驱动的，比如说风比较多，那个时候电价就比较低，丹麦的功率就可以看到往用走的，如果风少电价比较高，潮流就反方向了，所以是经济方面能够驱动的一个市场的管理。这个设备基本和它差不多，在一个地区可以调节电价限制潮流，减缓某一地区的潮流，减少对于原来配电线超负荷的可能性，这样可以延缓甚至推迟或者干脆就不需要局部的网络重新的构建和加强，这样会减少很多的系统投资，这也是所谓的（英文）的一个部分。

这个方面我们也做了很多工作，比如说分析原来的配电网，研究负荷侧的供给，原来配电网是单方面潮流，而且没有那么多电气的设备，现在我们大量的改进了智能化的房子，可能用燃料电磁，用热泵，去掉了原来燃油锅炉，燃木头的锅炉，这样又来一次电气化革命对于网络就有更新的要求，可不可以调整这些负荷满足网络要求，以前电网调整主要由电源来进行的，现在我们考虑可以用电源可以用负荷来配合实现网络的调整。说回到风电，风电在配电网经常比较弱，那么就会有一些问题，这方面我们也做了一些研究，做了一些控制，因为时间关系不展开了，如果大家感兴趣可以联系我。风电场的优化配置，送同样有功无功指令下风电场损耗最小。

孤岛运行的策略，重新并网的策略，孤岛之后保护策略的调整这方面一些工作，保护电能质量，然后电力电子系统稳定性的问题，比如说有一些电力电子变压器接在一起，可能如果设置不得当就会产生谐波的振荡，这个我们做了一些研究，如何来保持它平稳的运行，避免谐波的振荡提高谐波稳定性，再有智能化的多能源系统，刚才说到丹麦的能源去处主要电、热还有天然气，那么现在考虑我们做的一些工作把这些多能源系统综合起来来运用，因为可再生能源大部分是波动的，电网对波动的要求比较严，热力网时间比较长，天然气管网都有一定储能能力，热力网也有储能的能力，通过这些协调就能充分发挥可再生能源的作用，实现我们一个清洁的能源系统这方面做了一些工作。下面也和沈阳工业大学新能源研究院做的一些工作，他们在小型风机实验的一些装置，这是微电网系统在沈阳工业大学做的，这个都可以和可再生能源结合起来一起来进行研究。

所以现在结论是我们有大量可再生能源和电力电子构成了新的现代的配电网，那么我们也主要的看了一下现代配电网的一些特点和挑战性问题，向大家介绍分享我们做过的研究工作和可能的解决的方案，好，谢谢大家！看大家有没有什么问题？

提问：我是远景能源负责软件的副总裁，我想问一下在丹麦里面用电侧（英文）多少能够做到（英文），因为你刚才看到负载预测有些可以管理的，百分之多少可以做到（英文）。

陈哲：这个现在没有做到各家各户，但是我们有一个欧盟实验的基地，离日本比较近他们做的多一点，南方电网接了智能电表电价可以到用户了，他们调整的东西设计了很多比较敏感性的问题，我们没法得到他们具体各个用户他这个用电是不是他主动进行调整，但是他现在是有这个能力的。

提问：就是它能够接到这个信号？

陈哲：对，能够看到电价的信号。

提问：整个DR（音译）有没有到到每家里面，通知将来的（英文）会升高，价格会升高。

陈哲：有电价信号。

提问：多长时间电价信号？

陈哲：15分钟。

提问：可以把将来预测告诉到用户，比方我作为一个用户，我对将来3个小时4个小时做调整，15分钟报一次吗？

陈哲：用户不一定有电价的预测可再生能源预测的这个信息，这个一般都是电网侧或者是我们比如说风电场这个有预测，但是用户不一定有这个预测，预测比如说（英文）控制器决定电价值达到什么时候投入什么设备，但是现在不一定有在未来三四个小时电价有什么估计来开启长期的东西，还不一定有。

提问：陈教授您好，我叫金永波来自华锐风电，看您报告燃料电池都有储能？

陈哲：对。

提问：你们用的哪个燃料电池？

陈哲：具体不搞化学不太熟悉，前一段时间做了示范工程，就是把太阳能和风能燃料电池放在一起，太阳能风能用不了电变成氢气，储存是氢气的燃料，然后可以送到用户当燃料电池使用，氢气不一定用于燃料电池还有工业用途经济性更好一点。

提问：燃料电池效率有多少？

陈哲：不是很高，大概转换效率30%几。

提问：才30%，对于响应时间怎么样调度的时候？

陈哲：这个一般用户在低压侧东西，同时供暖，时间要求不会很高，不像电力系统频率调整这种用途，所以要求不是很严格。

提问：您好，您说的虚拟电厂进行调压调频是集中式的还是每一个风电场都要具备这样功能，还是你们集中处理用新能源做调压调频工作？

陈哲：这个是在局部网进行的，那就是看这个情况，有一些传统在丹麦老式风机运行，进行装的年代比较早上个世纪70、80年代显然没有调节能力，丹麦做了（英文）相当于独立电网运行，相当于把一个局部地区从主网分开，需要加装一部分设备，是局部地区调整，有一些起作用，有一些没有调整能力。

提问：您意思不是所有可再生能源具备这个功能？

陈哲：新接的风机一定要满足要求，以前运行的风机没有这个能力。

提问：我是江西电力公司的，陈老师您好，我想问一下主动配电网引起电能质量的问题，原因到底是哪几个方面，有些什么治理措施？

陈哲：刚才我们说到主动配电网一些问题的时候，主要就是电力电子接入和可再生能源，可再生能源接入以后它功率可控的能力就会差一些，电力电子接入以后，刚才我们说到这些新的一些比例产生，它的系统惯性比较低，控制比较快，缺乏的惯性这些和我们传统电力系统都有很大的不同，所以一方面要求是希望从电网角度可能是希望我们新接的这些系统具有传统的发电机控制的能力，但是一方面研究方面角度来看，也在考虑是不是现代电力系统应该有它新的运行的模式，可能会比传统的，比简单回归到传统模式更好更有效这些这是在研究的内容。

提问：一般处理这个电的质量问题一般有哪些措施现在有没有考虑这些方面？

陈哲：这些电力电子本身就可以解决一部分问题。

提问：微网这块产生谐波问题电能只要问题来自电力电子是吧？

陈哲：是，由于时间关系我这个演讲过程结束了，