智慧住宅配電平衡設計構思
全國電力情報網常務委員會今年的技術論壇的主題是智慧配電,圍繞這一主題,作者將宣講“智慧配電從住宅開始”的報告,分享前輩關于住宅智慧配電的理念和觀點。
前面已經談到了住宅小區配電相關的話題,關于住宅用電,一天的實際負荷相差很大,大到你難以想象的程度。從而引出了一個新的話題——如何實現智慧住宅配電系統的恒功率?
1 從某住宅測試數據開始
還是以上文所述的測試住宅樓為例,如圖1所示。
圖1 住宅恒功率示意圖
在 P= Pave±的實際工作功率范圍內均可視為恒功率。小則準確,大則完美,在理想狀態下,小則=0,當然實際上是不可能的。
若將高峰時段部分負荷移至低谷時段使用,則可起到削峰填谷的作用,有利于恒功率的實現;另一方面,電源的多樣化為供電提供了多種組合,可在基礎供電的基礎上實現實際的調峰。
2 智慧住宅配電構思
好在現在技術發展可以實現這一理想。如圖2所示,住宅配電與光伏等新能源、儲能系統、電動汽車充電設施等構成智能、柔性、雙向可控的直流微網系統。
圖2 智能柔性雙向可控的直流微網系統
3 電源與用電間的平衡
3.1 電源
首先說說電源,住宅用電主要有:
-
市電——取自當地電網公司,比較可靠的電源;
-
光伏發電系統——太陽能資源為三類及以上地區的居住建筑可使用,四類地區需經濟技術比較,五類地區不建議使用;
-
儲能系統——儲能蓄電池、電動汽車動力電池。
表1 各種電源的特點
電源類型 |
特點 |
市電 |
穩定、可靠、經濟 |
PV |
環保、綠色、不穩定 |
儲能系統 |
電源、負載雙重特性 |
表2 我國太陽能資源分類
地區類型 |
年日照時數(h/a) |
年輻射總量(MJ/m2.a) |
主要地區 |
備注 |
一類 |
3200-3300 |
6680-8400 |
寧夏北部、甘肅北部、新疆南部、青海西部、西藏西部 |
太陽能資源最豐富地區 |
二類 |
3000-3200 |
5852-6680 |
河北西北部、山西北部、內蒙南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部、新疆南部 |
太陽能資源較豐富地區 |
三類 |
2200-3000 |
5016-5852 |
山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部 |
太陽能資源中等地區 |
四類 |
1400-2200 |
4180-5016 |
湖南、廣西、江西、浙江、湖北、福建北部、廣東北部、陜西南部、安徽南部 |
太陽能資源較差地區 |
五類 |
1000-1400 |
3344-4180 |
四川大部地區、貴州、重慶 |
太陽能資源最差地區 |
3.2 用電設備
再看看用電設備,住宅主要用電設備如表3所示,但不限于表3。
表3 住宅主要用電設備
用電設備名稱 |
高峰時使用 |
備注 |
照明設備 |
? |
房間有人且光線較暗時開燈 |
空調器 |
√ |
夏季家中有人長時間使用 |
電視機 |
? |
年輕人使用率降低 |
洗衣機 |
× |
可利用低谷用電時使用 |
烘干機 |
× |
可利用低谷用電時使用 |
電冰箱 |
√ |
長期使用 |
空氣凈化器 |
? |
根據需要使用 |
電開水爐 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
電飯煲 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
電烤箱 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
電煲湯鍋 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
電熱水器 |
? |
根據需要使用 |
飲水機 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
微波爐 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
洗碗機 |
× |
可利用低谷用電時使用 |
消毒柜 |
× |
可利用低谷用電時使用 |
抽油煙機 |
√ |
做飯高峰時會使用 |
充電器 |
× |
如手機充電器、PAD充電器等 |
充電樁 |
× |
家用交流樁,可利用低谷用電時使用 |
其中,
√——高峰時使用;
?——根據情況,高峰時可能使用,也可能不使用,照明負荷在沒有人的場所可以關燈;
×——高峰時可以不使用,可利用低谷用電時使用。
也就是說,有部分負荷可以從高峰期移到低谷時使用。
3.3 電源與用電間的平衡
再者,電源與負荷需匹配、平衡,目前的電力系統很難做到這種平衡,盡管采取許多措施、政策,造成電力資源的巨大浪費。
表4 住宅需電源與負荷之間的匹配、平衡
電源 |
早高峰 |
上午低谷 |
中午小高峰 |
下午低谷 |
晚高峰 |
夜間低谷 |
市電 |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
PV+儲能 |
√ |
√ |
√ |
由此可以得出:
p 市電比較可靠,能滿足基本需求,即Pave;
p “PV+儲能”起動調峰作用,即?值;
p PV可以組成可逆的并網系統,但需電力部門審批、同意;
p “PV+儲能”實現穩定的電源,因為光伏只能白天有陽光時發電,不穩定,但與儲能系統結合可以解決此問題。智慧住宅配電平衡設計構思侵刪。
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