基于低压电杆分散式储能对径流式小水电随机并网平抑配网峰谷作用的探讨

邹 宇，黄桦清，宋殷冠，吴参军，赵小龙

（1.广西电网公司 钦州供电局，广西 钦州 541001；2.西安浩源电力科技有限公司，广西 西安 710069；3.广西电网公司 防城港供电局，广西 防城港 538000）

0 引 言

径流式小水电站优点是投资多元化，建设周期短，生态环境影响小。缺点是径流式小水电站无站前池蓄水，不能进行较大泄水量的调节。而受气候降雨因素影响，其丰水期/枯水期的发电量具备明显的季节性，受当地降水和径流丰枯变化的影响较大，适应负荷能力较差。同时其发电水头一般较低，因此发电完全受来水决定。基本不调节径流，按来水流量发电。

由于径流式小水电站无蓄水功能，发电量调节能力小，仅以水轮机进水口的大小来调节，发电量波动大，所以并网电量波动也大。人为因素，社会关系网导致购电企业难以按照需求下达并网/离网指令。丰水期枯水期发电量差别大，大暴雨时更是多发电多并网，在电网用电负荷较轻时进一步抬高电网电压。

径流式小水电站在南方的山区，星罗棋布。由于径流小水电站无法进行水力调节，机组在洪水季节，经常处于满载运行，而枯水季节多数处于50%以下出力轻载运行，不仅发电效率低，且机组会产生振荡、汽蚀等现象，致使设备提前老化，部分径流式电站枯水季节处于半停半发状态。

受负荷特性限制，与用电负荷难同步。在负荷高峰期，不能提供更多的电力；在负荷低谷期，如果遇到丰水期或者大暴雨，发电上网电量猛增，对大网安全运行构成威胁，影响电能质量。

基于此，本文提出基于台区低压电杆来实施削峰储能。实验结果表明，利用低压电杆储能，可有效地吸收径流式小水电富裕电能，尤其把智慧杆塔理念用在就近调峰填谷方面，能获得显著的经济和社会效应。

1 低压线路杆上削峰储能的作用分析和应用方案

1.1 就近吸收部分过剩电量

随着储能电池的技术进步、成本的降低，安全性的提高，使得配网台区的储能成为可能。在径流式小水电站的附近台区，选择台区低压线路电压波动大、低电压问题突出的地方，就近安装基于低压电杆的削峰储能设施，就近吸收部分小水电过剩电量。以平衡本地区域电网的上网电量，实现削峰目标，抑制电压波动。

1.2 用电峰谷错峰储放

储能系统作为独立系统接入电网，对电网起到削峰填谷、错峰储放，有功补偿等作用。波谷用电时段，吸收配电网富裕电能，特别是山区水电集中区域就近并网富裕出来的水电电能，通过AC/DC变换将交流电转换为直流电提供给储能电池（充电）；在用电高峰期，通过DC/AC变换将储能电池的直流电转换为交流电（放电），提供给电网，就近给低压电网侧补充有功功率。在低压台区与低压配电网组成小微型储能在线并网群，提高能源利用效率、提升电能质量、提高供电可靠性。

1.3 解决部分时段电压低的问题

台区低压电杆削峰储能，发挥电杆作为供电公司末端资产的优势，又最靠近用电户，同时也靠近部分低电压用电户。储能后可以在并网时为低电压用户解决部分时段电压低的问题。

2 低压电杆分散式储能的整体方案

径流式小水电大多分散在山区，许多分布式光伏也安装在周边，都经过10 kV配电网共线并网进入配电网进而进入大电网（输电网）。按照国家战略政策，分布式光伏发电同时需要配备储能设施。只要稍作设置，将光伏发电配备的储能设施也纳入低压电杆分散式储能的整体方案中。在多雨季节，小水电发电上网电量大量增加，而此时光伏发电因阴雨天发电量减少。光伏发电配备的储能设施正好就近吸收小水电增加的上网电量。

图1为配电网多电源供电及削峰储能并网示意图，图中的设施包括变电站、台区、10 kV配电网、径流式小水电站、低压电网、低压电杆以及杆上储能装置。

图1 配电网多电源供电及削峰储能并网示意图

图2为本文的研究对象台区和低压电网储能并网示意图，图中台区低压电杆上的储能设施为储能并网专用设备，包括电池、通信、从低压线路削峰储能并可控制并网的双向PCS。

图2 台区和低压电网储能并网示意图

3 低压电杆分散式储能方案的实验分析

为验证对径流式小水电并网电量的削峰填谷作用，选择两处试验地点：钦州局浦北县寨圩镇兰门水电站附近低压台区兰门村公变和钦州局浦北县平睦五峰水电站附近低压台区五峰村公变。两个台区各安装10套低压电杆储能并网装置，每台储能100 kW·h，进行试验。根据一个月储能并网数据表进行归纳总结分析，其中某一天的记录汇总见表1所列。

表1 兰门村/五峰村公变储能数据汇总表

4 结 语

通过在两个水电站附近低压台区兰门村公变和五峰村公变的削峰填谷储能试验，得出20台每天吸收水电储能总计1 613.2 kW·h，用电高峰期并网电量总计1 532.5 kW·h，电池充放电效率达到95%。此为典型试验数据，如果有100台削峰填谷储能装置，将在吸收水电站超额发电并网电量的平抑中起到一定的作用。以上实验利用低压电杆储能，可有效吸收径流式小水电富裕电能，尤其把智慧杆塔理念用在就近调峰填谷方面，能获得显著的经济和社会效应。