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智慧住宅配电平衡设计构思

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人气:发表时间:2021-01-27 10:36:16【

       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。

图片

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。

图片

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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