虛擬電廠是將不同空間的可調(diào)負荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種資源聚合起來,實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制,參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng),是國家電力體制改革背景下孕育出的新業(yè)態(tài),電力體制改革是能源結構轉型的必然要求。
能源結構轉型是世界各國面臨的問題。我國一次能源結構呈以煤為主、多能互補的特點。其中,石油對外依存度高達70%,石油使用量中的70%用于交通運輸行業(yè)。能源安全,尤其是穩(wěn)定、持續(xù)、廉價的能源供給面臨風險。
在供給側尋找新能源替代,在需求側發(fā)展電動化是能源轉型的內(nèi)在要求與必然趨勢。供需兩側新能源的快速發(fā)展給電力系統(tǒng)帶來極大考驗。在供給側,隨著光伏、風電等新能源在電力系統(tǒng)中占比的不斷提升,電力系統(tǒng)面臨如何消納不確定性高、隨機性強、沖擊性大的新能源等問題。在需求側,我國新能源汽車保有量已經(jīng)超過1000萬輛,此類高功率用電設備大規(guī)模接入,給電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行帶來挑戰(zhàn)。
虛擬電廠作為市場主體參與電力市場化交易是能源需求側的發(fā)展方向?!吨泄仓醒雵鴦赵宏P于進一步深化電力體制改革的若干意見》要求,全面放開用戶側分布式電源市場、建立輔助服務分擔共享新機制,給用戶側建設虛擬電廠參與電力市場交易提供了政策引導。一種符合新發(fā)展階段的電力市場政策體系與市場機制正在建設過程中,要求加強對需求側的管理,開放電力消費市場,以政策為指導、市場為牽引,形成覆蓋發(fā)、輸、配、售、用、服等電力全生命周期的新型電力體制。
封閉母線槽的分類和選型
1、封閉母線槽與傳統(tǒng)低壓動力輸配電技術的比較。
常規(guī)的中、低壓電力電力低壓輸配電以電纜為主,還需要借助電纜溝、電纜橋架、電纜管等設施?,F(xiàn)在生產(chǎn)的電纜截面最大為500mm2,因此,最大載流量為800A(這在IEC標準中已經(jīng)有規(guī)定)。
在高層建筑中,由于大截面電纜長度過長重量過大,為了不損壞電纜絕緣層,在豎直布置時,中間固定裝置的機械力不可過大,因此在豎直敷設大截面電纜時,超重滑脫和電纜截面變形一直是困擾施工的難題。封閉母線槽則不存在這樣的問題,因為它本身就是剛性的,所以可以用機械的方式做固定。封閉母線槽中導體的最大截面為1000mm2以上,雙導體的截面為2000mm2以上。如果加上母線為矩形,表面積大,則其表皮效應較弱,散熱面積大,溫升較低,這意味著其載流量遠高于等截面電纜(可超過1000A)。
2、封閉母線槽
封閉母線槽主要有:氣動母線槽、高強母線槽、高強密集母線槽和耐火封閉母線槽。
3、閉合母線槽的設計選型。
封閉母線槽雖然具有許多優(yōu)點,但在實際應用中也受到一些條件的限制,如:負荷類型、分布方式、安裝空間、工程投資限額等。
由于工程施工的限制,使得變壓器和低壓配電柜的容量不在同一標高,而變壓器的容量又比較大,因此,很明顯,電纜無法滿足低壓大電流傳輸?shù)男枰2捎梅忾]母線槽是比較合理的選擇。本課題設計的3000t聚酯聚合裝置,即是采用封閉母線槽。此變電所的進線為6kV,容量為2000kVA變壓器2臺。由于工程建設的限制,高壓配電室和變壓器室被設置在不同的樓層,變壓器的低壓側和低壓配電柜之間通過空氣式母線槽連接。
封閉母線槽在高層建筑中的應用一般建筑專業(yè)會為封閉母線槽設計一個安裝空間(豎井),每層設有一個或多個插接箱,再由插接箱將電力以電纜、電線方式輸送給各用電設備和回路。
為保證用電安全,設計時應注意以下問題:為保證供電線路的連續(xù)性,應考慮采用雙回路形式,并盡可能使兩回路之間有一定的安全間隔;在選擇封閉母線槽規(guī)格時,導體截面應盡量大,以確保有足夠的剩余容量;應多設插口,但應考慮操作高度和動力饋線路徑,因為垂直布置的封閉母線槽插口過多,將使每層頂上的插接箱高度過高,操作和檢修都會帶來不便;由于封閉母線槽的線路阻抗較小,在選擇插入箱內(nèi)斷路器時,應選擇與其匹配的短路分斷能力的模式;對于垂直安裝在剪力墻上的封閉母線槽,則無需向建筑設計者提供負荷數(shù)據(jù)。對垂直穿樓板安裝的封閉式母線槽,其荷載數(shù)據(jù)計算公式如下:支撐點荷載=0.5×建筑物層高×(母線槽重量/母線槽長度)。封閉母線槽結構的重量遠大于電纜橋架,應建議設計者考慮提升空間。
封閉母線槽在大型生產(chǎn)、加工車間中的應用單機負荷較小且分布均勻的大型廠房,如紡織企業(yè)織布車間、針織車間、機械加工企業(yè)小件加工車間等,可采用封閉母線槽、插接箱組合方式供電。
封閉母線槽與常規(guī)供電方式(電纜供電)相比,具有以下優(yōu)點:對用電負荷均衡分布的要求不高,因此對負荷分布極不均衡的情況適應性較強。即便閉合母線槽線已經(jīng)完成了設計或安裝,也可以根據(jù)最新的負荷變化方案進行簡單調(diào)整,而這種調(diào)整是常規(guī)供電(電纜供電)所不能比擬的。此外,廉價的插頭盒替代了昂貴的低壓配電箱和動力盒,可減少投資。插接箱中同時插接的電源開關更接近于電力設備,停送電源操作十分簡單。
通信基站建設虛擬電廠是用戶側參與電力系統(tǒng)互動的理想場景。2022年3月,十部委聯(lián)合印發(fā)的《關于進一步推進電能替代的指導意見》明確指出,鼓勵通訊基站利用虛擬電廠參與電力系統(tǒng)互動。通信基站在需求側資源聚合方面有良好的資源稟賦,每一座通信基站的電力接入、負載功耗、備電電池、可控空調(diào)都是優(yōu)質的靈活可調(diào)資源。同時,每座通信基站的智能管理設備與全國監(jiān)控平臺可實現(xiàn)通信,是一張?zhí)烊坏姆植际侥茉淳W(wǎng)絡。從聚合資源規(guī)模、覆蓋范圍等方面看,如果全國1000萬個通信基站的電力資源實現(xiàn)虛擬聚合,將成為很大的分布式虛擬電廠。
碳達峰碳中和的本質是能源問題,“雙碳"目標是對能源結構轉型與電力體制改革的促進。虛擬電廠的發(fā)展階段可以分為邀約型、市場型、自主調(diào)度型三個階段,我國虛擬電廠正處在由邀約型向市場型過渡的時期。通信基站運營企業(yè)在這一過程中可以發(fā)揮資源優(yōu)勢,抓住市場機遇,喚醒沉睡資產(chǎn),利用存量資源挖掘增量價值,做大共享經(jīng)濟文章,開辟新的業(yè)務經(jīng)營路線。
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