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智能微电网标准及技术应用

发布时间:2021-11-19 11:03:13   阅读量:705  
摘要:微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,它作为完整的电力系统,依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。


微电网(Micro-Grid)即微网,是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。


微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。 开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,使传统电网向智能电网过渡。


直流微电网:分布式电源、储能装置、负荷等均连接至直流母线,直流网络再通过电力电子逆变装置连接至外部交流电网。直流微电网通过电力电子变换装置可以向不同电压等级的交流、直流负荷提供电能,分布式电源和负荷的波动可由储能装置在直流侧调节。

交流微电网:分布式电源、储能装置等均通过电力电子装置连接至交流母线。交流微电网仍然是微电网的主要形式。通过对PCS处开关的控制,可实现微电网并网运行与孤岛模式的转换。

交直流混合微电网:既含有交流母线又含有直流母线,既可以直接向交流负荷供电又可以直接向直流负荷供电。

中压配电支线微电网:以中压配电支线为基础将分布式电源和负荷进行有效集成的微电网,它适用于向容量中等、有较高供电可靠性要求、较为集中的用户区域供电。

低压微电网:在低压电压等级上将用户的分布式电源及负荷适当集成后形成的微电网,这类微电网大多由电力或能源用户拥有,规模相对较小。




美国标准


CERTS(Consortium for ElectricReliability Technology Solutions)合作组织由美国的电力集团、伯克利劳伦斯国家实验室等研究机构组成的,在美国能源部和加州能源委员会等资助下,对微电网技术开展了专门的研究。CERTS定义的微电网基本概念:这是一种负荷和微电源的集合。该微电源在一个系统中同时提供电力和热力的方式运行,这些微电源中的大多数必须是电力电子型的,并提供所要求的灵活性,以确保能以一个集成系统运行,其控制的灵活性使微电网能作为大电力系统的一个受控单元,以适应当地负荷对可靠性和安全性的要求。


CERTS定义的微电网提出了一种与以前完全不同的分布式电源接入系统的新方法。传统的方法在考虑分布式电源接入系统时,着重在分布式电源对网络性能的影响。按传统方法当电网出现问题时,要确保联网的分布式电源自动停运,以免对电网产生不利的影响。而CERTS定义的微电网要设计成当主电网发生故障时微电网与主电网无缝解列或成孤岛运行,一旦故障去除后便可与主电网重新连接。这种微电网的优点是它在与之相连的配电系统中被视为一个自控型实体,保证重要用户电力供应的不间断,提高供电的可靠性,减少馈线损耗,对当地电压起支持和校正作用。因此,微电网不但避免了传统的分布式发电对配电网的一些负面影响,还能对微电网接入点的配电网起一定的支持作用。


欧洲标准


欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合,并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场,共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论,并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等。即,为分布式电源与可再生能源的大规模接入以及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。


日本标准


微电网是指在一定区域内利用可控的分布式电源,根据用户需求提供电能的小型系统。


东京大学给出的定义:微电网是一种由分布式电源组成的独立系统,一般通过联络线与大系统相连,由于供电与需求的不平衡关系,微电网可选择与主网之间互供或者独立运行。


三菱公司给出的定义:微电网是一种包含电源和热能设备以及负荷的小型可控系统,对外表现为一整体单元并可以接入主网运行;并且将以传统电源供电的独立电力系统也归入为微电网研究范畴,大大扩展了CERTS(美国电力可靠性技术解决方案协会)对微电网的定义范围。



技术应用


微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源,即含有电力电子接口的小型机组,包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧,具有成本低、电压低以及污染小等特点。


由于环境保护和能源枯竭的双重压力,迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业(热电联供)的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制,不需要分布式的就地控制器,而仅采用常规的量测装置,量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制,微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接 [3]  。


微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,它作为完整的电力系统,依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。


智能微电网是规模较小的分散的独立系统,是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网运行,也可以孤立运行。它将分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。







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