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临沂西门子一级代理商
产品时间:2020-11-23
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向新型能源结构的转型加强了电网的动态特性。西门子正在协调一个大型研究项目,旨在确定现有控制中心技术在多大程度上能够支持实现更多功能,以及在什么情况下将需要使用崭新的结构和架构。

西门子携手合作伙伴建立了全球 动态电网控制中心。“DynaGridCenter”项目旨在确定未来控制中心要如何运行,其重点将是优化管理来自可再生能源的电力及相关电力交易环境。如今,电能越来越难以稳定地从发电站输送到用户端。它变得容易出现波动。相关人员几乎要在这些波动发生的同时就对其加以控制以防止可能的限电或断电。然而,现有的控制中心既没有信息也没有工具来实现这种水平的动态电网管理。

现在的电网在建造时是为了在短距离内将电能从发电站输送到用户端。但在未来,电网将必须实现从偏远的海上风电场向大城市供电,以及向电力交易商供应具有价格竞争力的电能。与此同时,不计其数的电力生产者已在将可再生能源产生的电力通过不同的电压等级送入电网。这破坏了发电与用电的平衡,将可能造成过载和波动。

图中所示为不受调节的电网与动态电网控制中心干预下的电网之间的差别。如不采取任何措施,这种波动将不能被充分抑制,而这会加剧停电风险。

通过调节,波动可在短短数秒内被抑制。

目前,控制中心的操作人员看不到这些波动。他们只能看到有多少电能输送到哪里,并且只能识别出某条线路是否过载。然后,他们就可以开启或关闭发电站,从根本上改变电网梯度。仅在德国,这个“再调度”的过程每年就要花费多达10亿欧元。这是因为发电站装机容量必须提前做好准备以满足需求高峰,而大幅提高发电站的发电量通常需要高昂的成本。因此,如果控制中心可以直接控制电网,情况会好得多。

将电网中的波动可视化

这正是搭建动态电网控制中心的目的。在纽伦堡以北约175公里处的伊尔梅瑙科技大学内,控制中心连接至德国马格德堡大学运行的一个欧洲电网简化仿真模型。电网模型将测量数据发送至控制中心,并在那里进行实时分析。这些数据源自在电网中多处部署的测量装置。举例来讲,相量测量单元(PMU)每隔10-20毫秒就会测量一次电流和电压的幅值和相角。电网中的PMU已经实现同步,可以直接比对不同变电站的测量值。而利用这些信息就可将电网中的波动可视化。

DynaGridCenter是这个研究项目的核心,主要进行预测工作。每隔15分钟,它就会从电网收到新的状态数据,并利用仿真模型计算出接下来几分钟内电网将会发生的变化。然后,它将模拟不同行动可能产生的效果。在收到下一次更新信息前,它可以计算出数千种场景并向操作人员建议最恰当的行动。根据预测,操作人员可以及时采取行动,将可能的波动扼杀在萌芽状态。电网控制中心还可以通过记录哪些建议被采纳并将有关详细信息纳入其计算过程,学习从操作人员处得来的经验。

HVDC线路:重要的控制工具

DynaGridCenter研究人员给高压直流输电系统分配了一个重要任务。HVDC系统可以远距离输送大量电能,西门子在中国和印度等国家内都已建造了HVDC系统。它们利用先进的电力电子产品连接至电网,因而可以被直接控制。正因如此,马格德堡大学的电网模型已经包含了一些HVDC线路。例如,DynaGridCenter就利用这些HVDC线路来改变电能输送方向,以及借助可减弱波动的定制频率来调节输电容量。

控制中心不仅可用于演示如何进行电网动态微调,还能用于研究现有控制中心技术在多大程度上能够支持实现更多功能,以及在什么情况下将需要使用崭新的结构和架构。

DynaGridCenter项目于2015年10月启动,为期三年。这个项目由德国联邦经济事务和能源部出资,由西门子负责协调。项目联合体成员包括德国马格德堡大学、伊尔梅瑙科技大学、波鸿鲁尔大学、位于马格德堡的弗劳恩霍夫工厂运行及自动化研究所(IFF)和位于伊尔梅瑙的弗劳恩霍夫光电、系统技术及图像处理研究所。

 

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