云南电网分布式电源调控研究报告

1. 研究背景

1.1 分布式电源接入对配网运行影响因素

1.1.1 分布式电源的定义

• 分布式电源是指在用户端进行电力生产，并通过配电网接入电网的电力设施。
• 分布式电源包括分布式光伏、风能、小水电等可再生能源，以及微电网、储能系统等。
• 分布式电源具有灵活性、分散性、环保性等特点，被视为未来能源发展的趋势。

1.1.2 分布式电源接入对配网运行的影响

• 分布式电源的接入改变了传统配电网的运行模式，增加了配电网的复杂性。
• 分布式电源的波动性和间歇性对配电网的电压稳定性和频率稳定性提出了挑战。
• 分布式电源的接入对配电网的负载平衡、线损控制、三相不平衡等问题产生了影响。

1.2 分布式光伏调控难点

1.2.1 逆变器通信难度大

• 分布式光伏的逆变器品牌和型号繁多，通信协议不统一，给集中监控和控制带来困难。
• 逆变器安装位置分散，距离主站较远，通信链路稳定性难以保证。
• 逆变器数据采集和控制需要高效的通信解决方案。

1.2.2 缺少就地调控策略

• 分布式光伏发电具有波动性和间歇性，需要实时监测和控制以保证电网稳定。
• 目前分布式光伏接入系统缺乏有效的就地调控手段，无法实现对光伏发电的实时调节。
• 需要开发智能化的就地调控策略，以提高分布式光伏接入系统的稳定性和可靠性。

2. 现有技术路线分析

2.1 通过规约转换装置柔性控制

2.1.1 即插即用单元结构

• 即插即用单元通过协议转换和数据透传，实现逆变器与主站之间的数据交互。
• 该方案支持多种通信协议和接口，能够适应不同品牌和型号的逆变器。
• 然而，该方案在实现电网调控的同时，无法满足用户的数据采集需求。

2.1.2 技术路线优势与问题

• 优势：可柔性控制，改造不需要停电，适应性强。
• 问题：无法同时满足用户的数据采集需求，通信协议自适应性不足。

2.2 通过智能断路器（塑壳/微断）方式实现刚性控制

2.2.1 刚性控制方案图

• 智能断路器通过主站远程控制，实现对分布式光伏的并离网控制。
• 该方案具有完善的保护功能，能够有效保障电网的安全稳定运行。
• 然而，刚性控制会造成用户发电量全额损失，施工难度和设备成本较高。

2.2.2 技术路线优势与问题

• 优势：具有完善的保护功能，能够有效保障电网的安全稳定运行。
• 问题：实现光伏设备的并离网控制，造成用户发电量全额损失，投资较大。

3. 拟采取的技术路线

3.1 外置分体式方案

3.1.1 规约转换器

• 规约转换器具备协议转换、数据采集和柔性调节功能。
• 支持多种通信协议和逆变器品牌，实现与主站的无缝连接。
• 支持就地调控策略，可对分布式光伏进行实时监测和控制。

3.1.2 接口转换器

• 接口转换器用于实现逆变器通信接口的扩展和切换。
• 支持多种逆变器接口类型，满足不同品牌和型号的需求。
• 实现数据采集和控制信号的分离，提高系统稳定性和可靠性。

3.2 外置一体化方案

3.2.1 一体化方案的优势

• 将规约转换器和通信接口转换器合二为一，简化现场部署。
• 接线更为简单，不需要连接规转器和接口器的485通信线。
• 功能与分体式方案相同，实现对逆变器和采集棒的双重控制。

3.3 内置一体化方案

3.3.1 内置一体化方案的优势

• 改造成本更低，不需要电表与规转的电源线，规转直接融入电表内部。
• 缺点在于电表是否适合现场开孔输出485通信线，且受空间影响较难部署两套接口实现对双台逆变器的控制。

4. 分布式电源调控架构

4.1 分布式电源控制整体方案

• 台区低压侧安装配电智能网关，通过4G上送到南网物联网平台。
• 在光伏逆变器处安装规约转换器，通过双模（HPLC+HRF）方式与配电智能网关进行通信。
• 储能和充电桩安装规约转换器，与主站和设备进行通信。
• 群控群调主站系统包括省调，市调两级分布，完成调控功率指标逐级分解、控制策略生成与执行。

4.2 群控群调主站系统

• 主站可实现对分布式光伏客户的发电出力预测模型，实现到户的每日发电出力曲线精准预测。
• 基于每户的发电出力负荷峰值、调控限额及电网拓扑结构，实现完整客户调控策略的精准化、自动化编制。
• 制定调控方案遵循以下原则：剔除扶贫光伏用户、冗余控制、先非自然人后自然人、先大出力后小出力、按照公平性原则，调控用户分组轮动或全量参与。

5. 现场试点应用方案

5.1 改造前光伏并网配电

• 4G棒直接插入逆变器，逆变器输出的交流电接入光伏并网配电柜的电表，最终并入电网。

5.2 改造后

• 4G采集棒插入接口转换器，接口转换器同时与逆变器进行连接，规约转换器与接口转换器进行485通信。
• 规约转换器通过双模（HPLC+HRF）与配电智能网关进行通信，实现对分布式光伏的实时监测和控制。

6. 项目进度安排

6.1 2024年6月—2024年8月

• 分布式电源规转及接口转换器建设方案、预算汇报评审。
• 分布式电源规约转换及接口转换器方案设计、芯片选型评估验证。

6.2 2024年9月—2024年11月

• 分布式电源规约转换及接口转换器结构设计、硬件设计及驱动开发。
• 分布式电源规约转换及接口转换器双模通信，485通信接口验证。

6.3 2024年12月—2025年1月

• 分布式电源规约转换及接口转换器软件设计。
• 分布式电源规约转换及接口转换器规约开发和验证。

6.4 2025年2月—2025年3月

• 开展第三方测试。
• 开展现场应用。

6.5 2025年4月—2025年5月

• 准备物料，生产制造，批量供货。

7. 费用匡算

7.1 外置分体式方案

• 规约转换器：20000个，单价0.02万元，总金额400万元。
• 接口转换器：20000个，单价0.01万元，总金额200万元。
• 线束：20000个，单价0.002万元，总金额40万元。
• 壳体：20000个，单价0.002万元，总金额40万元。

7.2 外置一体式方案

• 规约转换器：20000个，单价0.025万元，总金额500万元。
• 线束：20000个，单价0.002万元，总金额40万元。
• 壳体：20000个，单价0.002万元，总金额40万元。

7.3 内置一体式方案

• 规约转换器：20000个，单价0.025万元，总金额500万元。
• 线束：20000个，单价0.002万元，总金额40万元。