內(nèi)蒙古二連浩特微電網(wǎng)可再生能源示范項目共包含了1.82GW風(fēng)電、565MW光伏、160MW光熱、150MW儲能，共計2.535GW的可再生能源發(fā)電項目。作為探索可再生能源創(chuàng)新利用方式及發(fā)展模式的示范基地，同時又囊括了目前被認(rèn)為具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ膬δ芘c光熱，該項目的示范作用不言而喻。

規(guī)劃設(shè)想

1、規(guī)劃區(qū)域

本次規(guī)劃區(qū)域擬涵蓋錫林郭勒盟的"一市五旗"即二連浩特市、蘇尼特右旗、蘇尼特左旗、鑲黃旗、正鑲白旗及阿巴嘎旗。目前，規(guī)劃區(qū)域內(nèi)缺少穩(wěn)定的電源裝機，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對薄弱，難以滿足當(dāng)?shù)厝找嬖鲩L的負(fù)荷需求。該地區(qū)風(fēng)能及太陽能資源較豐富，同時規(guī)劃區(qū)域內(nèi)擁有廣袤、開闊、平坦的可利用土地資源，具備開發(fā)建設(shè)集群式微網(wǎng)電源的條件，適合大規(guī)模開發(fā)利用。

2、集群式電源建設(shè)方式

本次微網(wǎng)規(guī)劃采取集群式可再生能源電源建設(shè)方式。集群式電源根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷特性和資源特性確定風(fēng)電及光伏的最佳配比，同時輔以具有調(diào)控功能的光熱發(fā)電及儲能設(shè)施，使其具備相對穩(wěn)定、平滑及可控的出力效果，降低電網(wǎng)調(diào)峰困難，保障規(guī)劃區(qū)內(nèi)的電力需求，同時最大限度提升微網(wǎng)的負(fù)荷率，提高電網(wǎng)設(shè)備的利用率。

3、電源整體規(guī)劃、分步實施方案

本次規(guī)劃共計7個集群式電源項目，裝機總規(guī)模253.5萬kW，其中，風(fēng)電規(guī)模182萬kW，光伏56.5萬kW，光熱15萬kW，配套儲能設(shè)施16萬kW。

考慮本地負(fù)荷增長速度，規(guī)劃分步實施：

一是集群式電源滾動式發(fā)展。整個規(guī)劃要考慮實現(xiàn)規(guī)模目標(biāo)的建設(shè)條件，預(yù)留足夠的可開發(fā)土地面積。集群式電源建設(shè)根據(jù)當(dāng)年負(fù)荷增長及負(fù)荷特性要求，相應(yīng)的制定可再生能源品種和規(guī)模的年度開發(fā)建設(shè)計劃，實現(xiàn)以負(fù)荷定規(guī)模的發(fā)展機制；

二是集群電源特性不斷完善和提高。建設(shè)初期集群式發(fā)電單元以風(fēng)電、光伏為主輔以適當(dāng)?shù)墓鉄岷蛢δ茉O(shè)施，按分布式原則建設(shè)電源；建設(shè)后期進(jìn)一步加大光熱和儲能的比例，提高集群電源發(fā)電的穩(wěn)定性和可控性，構(gòu)造適合于微網(wǎng)運行的電源系統(tǒng)。

4、階段性微網(wǎng)建設(shè)理念

規(guī)劃的微網(wǎng)建設(shè)分為三個階段：

第一階段為微網(wǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)期。本階段集群式電源以分布式的形式進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，并為后期微網(wǎng)化建設(shè)的技術(shù)及設(shè)備預(yù)留空間和通道。通過電源規(guī)模的逐漸擴(kuò)大帶動當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷的持續(xù)增長，當(dāng)?shù)刎?fù)荷的持續(xù)增長又可以推動電源規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展。到2018年形成相對穩(wěn)定的負(fù)荷規(guī)模和與之相匹配的電源規(guī)模，為微網(wǎng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

第二階段為集群微網(wǎng)構(gòu)建期。到2019年，根據(jù)各集群式電源所在區(qū)域供、用電負(fù)荷情況，優(yōu)先將負(fù)荷比較穩(wěn)定、電源建設(shè)比較完備的區(qū)域分布式電源按微網(wǎng)要求加強和改造，配置微網(wǎng)運行所需設(shè)備，建立和完善微網(wǎng)運行模式。

第三階段為各集群微網(wǎng)聯(lián)合運行期。到2020年，隨著各集群微網(wǎng)化改造的完成，為了進(jìn)一步提高各個集群可再生能源的利用率和系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)各集群電源及負(fù)荷區(qū)域之間的互濟(jì)性，可適時通過聯(lián)絡(luò)線建設(shè)實現(xiàn)各個集群微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，探索超大型可再生能源微網(wǎng)建設(shè)與運行模式。

5、微網(wǎng)運行模式

根據(jù)可再生能源的特點，為了保障微網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，微網(wǎng)不能完全脫離主網(wǎng)獨立運行。在電力不平衡或出現(xiàn)安穩(wěn)故障時，可與主網(wǎng)實現(xiàn)快速、平滑切換，滿足用戶對電力供應(yīng)和電能質(zhì)量的要求，同時也最大程度的滿足主網(wǎng)對微網(wǎng)運行狀態(tài)的要求。

為了體現(xiàn)可再生能源微網(wǎng)特征，保證可再生能源基本實現(xiàn)就近上網(wǎng)、就地消納。在本次規(guī)劃中，微網(wǎng)培養(yǎng)期除阿巴嘎旗地區(qū)外，與主網(wǎng)電量交換均不超過25%。在各個集群微網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)合運行后，與主網(wǎng)交換電量可進(jìn)一步減少，與主網(wǎng)電量交換均可控制在10%，為了提高微網(wǎng)與主網(wǎng)的友好性，正常運行模式下，微網(wǎng)在主網(wǎng)用電高峰段向主網(wǎng)送電，在主網(wǎng)用電低谷段從主網(wǎng)取電。

集群式電源場址與氣象站、測風(fēng)塔以及測光儀位置關(guān)系

資源情況

1、風(fēng)光資源

本次規(guī)劃的資源數(shù)據(jù)，主要參考錫林郭勒盟境內(nèi)的氣象站及測風(fēng)塔、測光儀數(shù)據(jù)，氣象站數(shù)據(jù)主要分析多年平均風(fēng)速、風(fēng)向、日照時數(shù)。測風(fēng)塔數(shù)據(jù)主要分析平均風(fēng)速、平均風(fēng)功率密度、風(fēng)向。測光儀數(shù)據(jù)主要分析太陽能總輻射量、直輻射量、散輻射量、日照時數(shù)。

通過對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的分析，可知規(guī)劃區(qū)域風(fēng)速變化在7.2~8.3m/s之間，風(fēng)功率密度在384W/m2~528W/m2之間，風(fēng)能資源等級在3~4級之間。

太陽能水平面總輻射量在1600~1698kWh/m2之間，日照時數(shù)在2907~3341h之間，太陽能輻射等級為"很豐富"。

2、水資源

二連浩特市污水處理廠位于城區(qū)東北約1km處，與本規(guī)劃可再生能源電源場址距離約20km，該污水處理廠規(guī)劃設(shè)計處理能力為3萬？/日，已建設(shè)完成日處理污水1.5萬立方米。本次規(guī)劃在二連浩特市建設(shè)50MW光熱項目，光熱項目日用水量為0.076萬m3，該污水處理廠可滿足光熱項目建設(shè)要求。

蘇尼特右旗政府與內(nèi)蒙古牧都羊絨制品有限公司規(guī)劃在旗朱日和工業(yè)園區(qū)內(nèi)建設(shè)一座日處理污水0.5萬m3的污水處理廠，預(yù)計2015年底投入使用。該污水處理廠與本項目場址距離僅為10km，且100MW光熱項目日用水量為0.155萬m3，污水處理水量可滿足項目建設(shè)要求。

電源建設(shè)模型分析

由風(fēng)資源變化特性曲線可知，與光伏發(fā)電相比，風(fēng)電出力相對持續(xù)性較長，具有一定的連續(xù)性。但風(fēng)電的波動性較大，大規(guī)模的風(fēng)電基地在較高同時率的情況下，會對電網(wǎng)調(diào)峰造成很大困難。

根據(jù)太陽能資源變化特性曲線可知，光伏發(fā)電出力特點是相對平滑，且主要出現(xiàn)在電網(wǎng)用電高峰時段，但光伏間斷性明顯，且在電網(wǎng)晚高峰未結(jié)束前停止出力，持續(xù)供電能力較差。單一的大型光伏基地會造成輸送線路利用率不高，電力輸送經(jīng)濟(jì)性差。

熱發(fā)電通過增加蓄熱系統(tǒng)，使其出力特性相對持續(xù)和可控，并解決光伏發(fā)電在電網(wǎng)晚高峰未結(jié)束前停止出力的問題，但截止目前光熱項目尚未實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，前期投資相對較大，且沒有明確電價政策。

鑒于單一的風(fēng)電及光伏等可再生能源項目出力特性存在弊端，研究利用風(fēng)能及太陽能資源的互補特性，以受端電網(wǎng)用電負(fù)荷運行特性曲線為核心依據(jù)，將風(fēng)電、光伏及光熱等可再生能源電源品種以集群的模式進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，輔以必要的儲能設(shè)施，通過優(yōu)化組合實現(xiàn)其聯(lián)合出力相對穩(wěn)定、平滑及可控，且在經(jīng)濟(jì)性良好的基礎(chǔ)上，形成與用電負(fù)荷具有較好互適性的電源系統(tǒng)。

負(fù)荷預(yù)測研究分析

根據(jù)建模仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果，對集群與主網(wǎng)電力平衡分析，進(jìn)一步研究集群運行與主網(wǎng)運行電力交換情況。規(guī)劃區(qū)域內(nèi)（除阿巴嘎旗集群外）其他各集群與主網(wǎng)電量交換比例均控制在25%以內(nèi)，六區(qū)域集群聯(lián)網(wǎng)運行后向主網(wǎng)電量送電比例為8.92%，接受電量比例為10.18%。可再生能源電源與用電負(fù)荷電力平衡結(jié)果較好。

據(jù)建模仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果，各集群與主網(wǎng)電量交換頻次均能控制在630次以下，六區(qū)域聯(lián)網(wǎng)運行后的交換頻次控制在663次。日均出現(xiàn)交換次數(shù)為3.6次以下。每個頻次的交換中均持續(xù)在20分鐘以上。集群與主網(wǎng)交換頻次較為合理，詳見下表。

據(jù)建模仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果，集群與主網(wǎng)電量交換負(fù)荷分布特征表現(xiàn)為，負(fù)荷越大出現(xiàn)的時間越少，負(fù)荷越小出現(xiàn)的時間越多，交換負(fù)荷主要在中低負(fù)荷之間，根據(jù)集群的經(jīng)濟(jì)效益承受能力，在向電網(wǎng)上送大負(fù)荷功率困難時，可對風(fēng)電出力主動限發(fā)，以降低主網(wǎng)調(diào)峰困難。

微網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想

本次規(guī)劃按照集群式開發(fā)、分步式建設(shè)、開放式設(shè)計、電源負(fù)荷一體化運行、易于電網(wǎng)布局、保障電力消納的整體規(guī)劃思路進(jìn)行規(guī)劃。

本次規(guī)劃根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)集群式微網(wǎng)電源的布局情況、電網(wǎng)現(xiàn)狀、主要負(fù)荷的分布及預(yù)測情況，將可再生能源集群式微電網(wǎng)構(gòu)建規(guī)劃分為三個階段：第一階段為微網(wǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)期；第二階段為集群式微網(wǎng)構(gòu)建期；第三階段為各集群微網(wǎng)聯(lián)合運行期。

1、方案綜述

到2020年，集群式微網(wǎng)電源裝機達(dá)到253.5萬kW，儲能設(shè)施16萬kW，當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷與集群式微網(wǎng)電源將達(dá)到一定規(guī)模。根據(jù)各集群式電源所在區(qū)域供、用電負(fù)荷情況，優(yōu)先將負(fù)荷比較穩(wěn)定、電源建設(shè)比較完備的區(qū)域分布式電源按微網(wǎng)要求加強和改造，配置微網(wǎng)運行所需設(shè)備，建立和完善微網(wǎng)運行模式。

本集群式微網(wǎng)為并網(wǎng)型微電網(wǎng)，既可與外部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，也可以是一個預(yù)先設(shè)計好的孤島，可在外部電網(wǎng)故障或需要時與外網(wǎng)斷開單獨運行，通過綜合控制網(wǎng)內(nèi)的分布式電源與儲能系統(tǒng)，維持所有或部分重要用電負(fù)荷的供電。微電網(wǎng)一般以一點（PCC：公共連接點）與上級電網(wǎng)連接，分界點可設(shè)置在微電網(wǎng)出口的連接線斷路器處。

區(qū)域集群式微網(wǎng)采用多級微電網(wǎng)輻射式架構(gòu)。區(qū)域集群式微網(wǎng)總體架構(gòu)如圖所示：接入系統(tǒng)的變電站（220kV），接入新能源電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成主微電網(wǎng)；負(fù)荷中心的變電站（110kV）就地接入新能源電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成一級子微電網(wǎng)；開發(fā)區(qū)等負(fù)荷區(qū)（35kV或10kV）接入分布式電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成二級子微網(wǎng)；終端用戶接入分布式電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成三級子微網(wǎng)。

各級微網(wǎng)通過對可控電源、儲能和可控負(fù)荷的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)功率的就地平衡，從而通過整個區(qū)域集群式微網(wǎng)的分層分級功率平衡，實現(xiàn)新能源的就地利用，降低對公共電網(wǎng)的沖擊。

2、各集群微網(wǎng)聯(lián)合運行期建設(shè)方案

隨著用電負(fù)荷與集群式微網(wǎng)電源達(dá)到一定規(guī)模，為了提高各個集群可再生能源的利用率和系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)各集群電源及負(fù)荷區(qū)域之間的互濟(jì)性，可適時通過聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)各個集群微網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運行，探索超大型可再生能源微網(wǎng)建設(shè)與運行模式。

通過對每個分布式微網(wǎng)電源的出力特性和用電負(fù)荷特性進(jìn)行對比分析，可將地理位置較近、電源出力和用電負(fù)荷特性具有互補性的分布式微網(wǎng)電源進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，使得微網(wǎng)內(nèi)部電源和負(fù)荷在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)一體化運行，并通過與主網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制平滑接入主網(wǎng)或獨立自治運行，進(jìn)一步滿足用戶對電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性的要求。

隨著用電負(fù)荷與集群式微網(wǎng)電源達(dá)到一定規(guī)模，以及各個集群式微網(wǎng)的運行經(jīng)驗積累，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，通過聯(lián)絡(luò)線使各個集群微網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運行。

微電網(wǎng)控制系統(tǒng)構(gòu)成圖

各集群微網(wǎng)通過220kV聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)連接，并通過220kV線路接入到500kV變電站220kV側(cè)，在500kV變電站設(shè)置1臺聯(lián)絡(luò)變壓器，實現(xiàn)整個微網(wǎng)的接入。通過500kV與公共電網(wǎng)聯(lián)接。

3、各集群微網(wǎng)聯(lián)合運行期建設(shè)方案

整個區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)通過220kV的PCC點相聯(lián)接，通過對整個區(qū)域微網(wǎng)的控制，實現(xiàn)與公共電網(wǎng)的交換功率可調(diào)控。

由于區(qū)域微網(wǎng)內(nèi)部采用"全局優(yōu)化、區(qū)域自治"和功率分層分級的就地平衡方式。在規(guī)劃建設(shè)中，盡量的實現(xiàn)了電源與負(fù)荷的就地平衡，從而使得各集群間的交換功率很小。并且在區(qū)域微網(wǎng)實現(xiàn)潮流的優(yōu)化控制，避免電磁合環(huán)造成的穩(wěn)定問題。

區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)之間的交換功率可控，區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)從本質(zhì)上是網(wǎng)與網(wǎng)的關(guān)系，之間通過線路聯(lián)絡(luò)，實現(xiàn)功率的相互支援，具有弱耦合的特征，將之間的相互影響降到最低。

區(qū)域微網(wǎng)內(nèi)部各級子微網(wǎng)之間通過能夠快速隔離的PCC快速開關(guān)相聯(lián)接，當(dāng)其中一個子微網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時，PCC快速開關(guān)快速動作，實現(xiàn)故障子微網(wǎng)的快速隔離，保障其他微網(wǎng)的正常運行。故障子微網(wǎng)內(nèi)部通過配置的微電網(wǎng)保護(hù)實現(xiàn)故障的快速隔離，保障子微網(wǎng)內(nèi)部其他負(fù)荷的可靠供電。當(dāng)故障切除后，子微網(wǎng)可以重新與上一級微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行。