智慧住宅配电平衡设计构思
全国电力情报网常务委员会今年的技术论坛的主题是智慧配电,围绕这一主题,作者将宣讲“智慧配电从住宅开始”的报告,分享前辈关于住宅智慧配电的理念和观点。
前面已经谈到了住宅小区配电相关的话题,关于住宅用电,一天的实际负荷相差很大,大到你难以想象的程度。从而引出了一个新的话题——如何实现智慧住宅配电系统的恒功率?
1 从某住宅测试数据开始
还是以上文所述的测试住宅楼为例,如图1所示。
图1 住宅恒功率示意图
在 P= Pave±的实际工作功率范围内均可视为恒功率。小则准确,大则完美,在理想状态下,小则=0,当然实际上是不可能的。
若将高峰时段部分负荷移至低谷时段使用,则可起到削峰填谷的作用,有利于恒功率的实现;另一方面,电源的多样化为供电提供了多种组合,可在基础供电的基础上实现实际的调峰。
2 智慧住宅配电构思
好在现在技术发展可以实现这一理想。如图2所示,住宅配电与光伏等新能源、储能系统、电动汽车充电设施等构成智能、柔性、双向可控的直流微网系统。
图2 智能柔性双向可控的直流微网系统
3 电源与用电间的平衡
3.1 电源
首先说说电源,住宅用电主要有:
-
市电——取自当地电网公司,比较可靠的电源;
-
光伏发电系统——太阳能资源为三类及以上地区的居住建筑可使用,四类地区需经济技术比较,五类地区不建议使用;
-
储能系统——储能蓄电池、电动汽车动力电池。
表1 各种电源的特点
电源类型 |
特点 |
市电 |
稳定、可靠、经济 |
PV |
环保、绿色、不稳定 |
储能系统 |
电源、负载双重特性 |
表2 我国太阳能资源分类
地区类型 |
年日照时数(h/a) |
年辐射总量(MJ/m2.a) |
主要地区 |
备注 |
一类 |
3200-3300 |
6680-8400 |
宁夏北部、甘肃北部、新疆南部、青海西部、西藏西部 |
太阳能资源最丰富地区 |
二类 |
3000-3200 |
5852-6680 |
河北西北部、山西北部、内蒙南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部、新疆南部 |
太阳能资源较丰富地区 |
三类 |
2200-3000 |
5016-5852 |
山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部 |
太阳能资源中等地区 |
四类 |
1400-2200 |
4180-5016 |
湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广东北部、陕西南部、安徽南部 |
太阳能资源较差地区 |
五类 |
1000-1400 |
3344-4180 |
四川大部地区、贵州、重庆 |
太阳能资源最差地区 |
3.2 用电设备
再看看用电设备,住宅主要用电设备如表3所示,但不限于表3。
表3 住宅主要用电设备
用电设备名称 |
高峰时使用 |
备注 |
照明设备 |
⚪ |
房间有人且光线较暗时开灯 |
空调器 |
√ |
夏季家中有人长时间使用 |
电视机 |
⚪ |
年轻人使用率降低 |
洗衣机 |
× |
可利用低谷用电时使用 |
烘干机 |
× |
可利用低谷用电时使用 |
电冰箱 |
√ |
长期使用 |
空气净化器 |
⚪ |
根据需要使用 |
电开水炉 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
电饭煲 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
电烤箱 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
电煲汤锅 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
电热水器 |
⚪ |
根据需要使用 |
饮水机 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
微波炉 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
洗碗机 |
× |
可利用低谷用电时使用 |
消毒柜 |
× |
可利用低谷用电时使用 |
抽油烟机 |
√ |
做饭高峰时会使用 |
充电器 |
× |
如手机充电器、PAD充电器等 |
充电桩 |
× |
家用交流桩,可利用低谷用电时使用 |
其中,
√——高峰时使用;
⚪——根据情况,高峰时可能使用,也可能不使用,照明负荷在没有人的场所可以关灯;
×——高峰时可以不使用,可利用低谷用电时使用。
也就是说,有部分负荷可以从高峰期移到低谷时使用。
3.3 电源与用电间的平衡
再者,电源与负荷需匹配、平衡,目前的电力系统很难做到这种平衡,尽管采取许多措施、政策,造成电力资源的巨大浪费。
表4 住宅需电源与负荷之间的匹配、平衡
电源 |
早高峰 |
上午低谷 |
中午小高峰 |
下午低谷 |
晚高峰 |
夜间低谷 |
市电 |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
PV+储能 |
√ |
√ |
√ |
由此可以得出:
p 市电比较可靠,能满足基本需求,即Pave;
p “PV+储能”起动调峰作用,即ꞵ值;
p PV可以组成可逆的并网系统,但需电力部门审批、同意;
p “PV+储能”实现稳定的电源,因为光伏只能白天有阳光时发电,不稳定,但与储能系统结合可以解决此问题。智慧住宅配电平衡设计构思侵删。
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