智能配電技術(shù)分布式發(fā)電與微網(wǎng)學習教案

1、會計學1智能智能(zh nn)配電技術(shù)分布式發(fā)電與微配電技術(shù)分布式發(fā)電與微網(wǎng)網(wǎng)第一頁，共32頁。第1頁/共32頁第二頁，共32頁。當前當前(dngqin)(dngqin)的電網(wǎng)的電網(wǎng)智能智能/ /分散分散/ /自主自主(zzh)(zzh)發(fā)電和高度集成的網(wǎng)發(fā)電和高度集成的網(wǎng)絡管理絡管理Central power stationHouseFactoryCommercialbuildingTransmissionNetworkDistribution Network第2頁/共32頁第三頁，共32頁。第3頁/共32頁第四頁，共32頁。，模一般不大，通常為幾十千瓦到幾十兆瓦，所用的能源包括天然氣(含煤

2、層氣、沼氣等)、太陽能、生物質(zhì)能、氧能、風能、小水電等潔凈能源或可再生能源；而儲能裝置(zhungzh)主要為蓄電池，還可能采用超級電容器、飛輪儲能等。第4頁/共32頁第五頁，共32頁。分布式發(fā)電的定義：分布式發(fā)電分布式發(fā)電的定義：分布式發(fā)電(Distributed Generation,簡稱簡稱DG): 分布式發(fā)電通常分布式發(fā)電通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)十兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)十兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的，就地消納、非外送型的發(fā)電單元。主要包括：以液體或氣體為燃料的內(nèi)燃機，就地消納、非外送型的發(fā)電單元。主要包括：以液體或氣體為燃料

3、的內(nèi)燃機、微型燃氣輪機、熱電聯(lián)產(chǎn)機組、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電、風力、微型燃氣輪機、熱電聯(lián)產(chǎn)機組、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等。發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等。 國家能源局國家能源局“分布式發(fā)電管理辦法分布式發(fā)電管理辦法”中給出了分布式發(fā)電的概念：中給出了分布式發(fā)電的概念： “分布式發(fā)電，是指位于用戶附近，裝機規(guī)模較小，電能主要由用戶自用和就地分布式發(fā)電，是指位于用戶附近，裝機規(guī)模較小，電能主要由用戶自用和就地利用利用(lyng)的可再生能源、資源綜合利用的可再生能源、資源綜合利用(lyng)發(fā)電設施或有電力輸出的能發(fā)電設施或有電力輸出的能量梯級利用量梯級利用(ly

4、ng)多聯(lián)供系統(tǒng)，并網(wǎng)電壓等級在多聯(lián)供系統(tǒng)，并網(wǎng)電壓等級在10千伏及以下千伏及以下”。 （國家電網(wǎng)（國家電網(wǎng)1560號文）號文）IEEE1547（分布式電源接入電力系統(tǒng)技術(shù)標準）：通過公共連接點與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)（分布式電源接入電力系統(tǒng)技術(shù)標準）：通過公共連接點與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)（公共連接點一般指電力系統(tǒng)與電力負荷的分界點）。的發(fā)電系統(tǒng)（公共連接點一般指電力系統(tǒng)與電力負荷的分界點）。德國通過德國通過“技術(shù)標準技術(shù)標準”劃分分布式發(fā)電和公共電站：劃分分布式發(fā)電和公共電站：bdew發(fā)布的發(fā)布的 “發(fā)電站接入中壓電發(fā)電站接入中壓電網(wǎng)技術(shù)導則網(wǎng)技術(shù)導則”和和VDE發(fā)布的發(fā)布的“發(fā)電站接入低壓電網(wǎng)技術(shù)

5、導則發(fā)電站接入低壓電網(wǎng)技術(shù)導則”。接入。接入1kV以下低壓以下低壓配電網(wǎng)的屬于分布式發(fā)電。配電網(wǎng)的屬于分布式發(fā)電。第5頁/共32頁第六頁，共32頁。 有些分布式電源，如以天然氣或沼氣為燃料的內(nèi)燃機等，發(fā)電后工質(zhì)的余熱可用來制熱、制冷，實現(xiàn)能源的梯級利用，從而提高利用效率(可達6090)。此外，由于分布式發(fā)電的裝機容量一般較小，其一次性投資的成本費用較低，建設周期短，投資風險小，投資回報率高?？拷脩魝?cè)安裝能夠?qū)崿F(xiàn)就近供電(n din)、供熱，因此可以降低網(wǎng)損。采用天然氣作燃料或以氫能、太陽能、風能為能源，可減少有害物(NOX、SOX、C02等)的排放總量，減輕環(huán)保壓力。大量的就近供電減少了大容

6、量、遠距離、高壓輸電線的建設，也減少了高壓輸電線的線路走廊和相應的征地面積，減少了對線路下樹術(shù)的砍伐。 由于分布式發(fā)電可利用多種能源，如潔凈能源(天然氣)、新能源(氫)和可再生能源(生物質(zhì)能、風能和太陽能等)，并同時為用戶提供冷、熱、電等多種能源應用方式，對節(jié)約能源具有重要意義。 夏季和冬季往往是電力負荷的高峰期，此時如采用以天然氣為燃料的燃氣輪機等冷、熱、電三聯(lián)供電系統(tǒng)，不斷可解決冬、夏季的供熱與供冷的需要，同時能夠提供電力峰荷，起到調(diào)峰的作用。 當大電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時，具有特殊設計的分布式發(fā)電系統(tǒng)仍能保持要保持正常運行。雖然有些分布式發(fā)電系統(tǒng)由于燃料供應問題(可能因泵站停電而使天燃氣

7、供應中斷)或輔機的供電問題，在大電網(wǎng)故障時也會暫時停止運行，但由于其系統(tǒng)比較簡單，易于再啟動，有利于大電力系統(tǒng)在大面積停電后的黑啟動，因此可以提高供電的安全性和可靠性。 許多邊遠及農(nóng)村、海島地區(qū)遠離大電網(wǎng)，難以從大電網(wǎng)直接向其供電，采用光伏發(fā)電、小型風力發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電的獨立發(fā)電系統(tǒng)是一種優(yōu)選的方法。第6頁/共32頁第七頁，共32頁。第7頁/共32頁第八頁，共32頁。燃氣輪機燃氣輪機(rnqlnj)(rnqlnj)內(nèi)燃機內(nèi)燃機微燃機微燃機第8頁/共32頁第九頁，共32頁。獨立運行獨立運行并網(wǎng)運行并網(wǎng)運行光伏發(fā)電光伏發(fā)電(fdin)(fdin)系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖示意圖第9頁/共32頁第十頁，共32頁

8、。第10頁/共32頁第十一頁，共32頁。燃料電池燃料電池(rn lio din (rn lio din ch)ch)的分類及特性的分類及特性第11頁/共32頁第十二頁，共32頁。生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)(xtng)(xtng)工工藝流程藝流程第12頁/共32頁第十三頁，共32頁。第13頁/共32頁第十四頁，共32頁。飛輪飛輪(filn)儲能儲能鈉硫電池儲能鈉硫電池儲能第14頁/共32頁第十五頁，共32頁。第15頁/共32頁第十六頁，共32頁。第16頁/共32頁第十七頁，共32頁。第17頁/共32頁第十八頁，共32頁。第18頁/共32頁第十九頁，共32頁。第19頁/共32頁第二十頁，共32頁

9、。 (1)對電能質(zhì)量的影響 (2)對繼電保護的影響 (3)對配電網(wǎng)可靠性的影響 (4)對配電系統(tǒng)實時監(jiān)視(jinsh)、控制和調(diào)度方面的影響 (5)孤島運行問題 (6)其他方面影響，如短路電流超標、鐵磁諧振、調(diào)節(jié)配合、配電網(wǎng)效益。第20頁/共32頁第二十一頁，共32頁。pIEEE 1547-2003分布式電源與自力系統(tǒng)互聯(lián)標準，并以此作為美國國家層面的標準。該標準于2003年獲得批準(p zhn)并發(fā)布實施。第21頁/共32頁第二十二頁，共32頁。分布式發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型和仿真技術(shù)研究規(guī)劃研究控制和保護技術(shù)研究電力電子技術(shù)研究微電網(wǎng)技術(shù)研究分布式電源的并網(wǎng)規(guī)程和導則的研究與制定第22頁/共32

10、頁第二十三頁，共32頁。 分布式電源盡管優(yōu)點突出，但本身存在一些問題。分布式電源相對大電網(wǎng)來說是一個不可控電源，因此目前(mqin)的國際規(guī)范和標準對分布式電源大多采取限制、隔離的方式來處理，以期減小其對大電網(wǎng)的沖擊。IEEE P 1547標準規(guī)定：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，分布式電源必須馬上退出運行，大大限制了其效能的充分發(fā)揮。 為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，最大限度地發(fā)掘分布式發(fā)電技術(shù)在經(jīng)濟、能源和環(huán)境中的優(yōu)勢，在21世紀初學者們提出了微電網(wǎng)的概念。第23頁/共32頁第二十四頁，共32頁。u微電網(wǎng)定義微電網(wǎng)定義u微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)(jigu)u微電網(wǎng)控制功能微電網(wǎng)控制功能u微電網(wǎng)保護微電

11、網(wǎng)保護u微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)第24頁/共32頁第二十五頁，共32頁。u微電網(wǎng)定義微電網(wǎng)定義u 微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點看問題，將發(fā)電機、負荷、微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點看問題，將發(fā)電機、負荷、儲能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個單一可控的儲能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個單一可控的獨立供電系統(tǒng)。它采用了大量的現(xiàn)代電力電子技術(shù)，獨立供電系統(tǒng)。它采用了大量的現(xiàn)代電力電子技術(shù)，將微型電源和儲能設備并在一起，直接接在用戶側(cè)。將微型電源和儲能設備并在一起，直接接在用戶側(cè)。對于大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個可對于大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個可控單元，可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動作以滿足外部輸配電網(wǎng)控

12、單元，可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡的需求；對用戶來說，微電網(wǎng)可以滿足他們特定絡的需求；對用戶來說，微電網(wǎng)可以滿足他們特定的需求，如降低饋線損耗、增加本地可靠性、保持的需求，如降低饋線損耗、增加本地可靠性、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用的效率本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用的效率等。等。u 微電網(wǎng)或與配電網(wǎng)互聯(lián)運行，或獨立運行微電網(wǎng)或與配電網(wǎng)互聯(lián)運行，或獨立運行(稱稱為孤立運行方式為孤立運行方式)，當配電網(wǎng)出現(xiàn)故障而微電網(wǎng)與其，當配電網(wǎng)出現(xiàn)故障而微電網(wǎng)與其解列時，仍能維持解列時，仍能維持(wich)微電網(wǎng)自身的正常運行。微電網(wǎng)自身的正常運行。這種微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、模擬、控

13、制、保護、能量管理這種微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、模擬、控制、保護、能量管理系統(tǒng)和能量儲存技術(shù)等與常規(guī)分布式發(fā)電技術(shù)有較系統(tǒng)和能量儲存技術(shù)等與常規(guī)分布式發(fā)電技術(shù)有較大不同，須進行專門的研究。大不同，須進行專門的研究。第25頁/共32頁第二十六頁，共32頁。u微電網(wǎng)定義微電網(wǎng)定義u CERTS(Consortium Electric Reliability Technology Solutions)定義的定義的微電網(wǎng)基本概念：這是一種負荷和微電源的集合。微電網(wǎng)基本概念：這是一種負荷和微電源的集合。該微電源以在一個系統(tǒng)中同時提供電力和熱力的該微電源以在一個系統(tǒng)中同時提供電力和熱力的方式運行，這些方式運行，這些(

14、zhxi)微電源中的大多數(shù)必須微電源中的大多數(shù)必須是電力電子型的，并提供所要求的靈活性，以確是電力電子型的，并提供所要求的靈活性，以確保能以一個集成系統(tǒng)運行，其控制的靈活性使微保能以一個集成系統(tǒng)運行，其控制的靈活性使微電網(wǎng)能作為大電力系統(tǒng)的一個受控單元，以適應電網(wǎng)能作為大電力系統(tǒng)的一個受控單元，以適應當?shù)刎摵蓪煽啃院桶踩缘囊?。當?shù)刎摵蓪煽啃院桶踩缘囊蟆５?6頁/共32頁第二十七頁，共32頁。u微電網(wǎng)微電網(wǎng)(dinwng)(dinwng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)28微電網(wǎng)（微電網(wǎng)（GCGC）分級控制）分級控制微網(wǎng)公共連接微網(wǎng)公共連接(MGCC) (MGCC) 微電源開關(guān)（微電源開關(guān)（MC)MC)負荷

15、開關(guān)（負荷開關(guān)（LC)LC)通訊通訊(tngxn)(tngxn)基礎設施基礎設施(CI)(CI)第27頁/共32頁第二十八頁，共32頁。u微電網(wǎng)微電網(wǎng)(dinwng)(dinwng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)一種典型一種典型(dinxng)(dinxng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第28頁/共32頁第二十九頁，共32頁。u微電網(wǎng)的控制功能微電網(wǎng)的控制功能u微電網(wǎng)具有控制、協(xié)調(diào)、管理等功能，并由以下系微電網(wǎng)具有控制、協(xié)調(diào)、管理等功能，并由以下系統(tǒng)來實現(xiàn)。統(tǒng)來實現(xiàn)。u（1 1）微電源）微電源(dinyun)(dinyun)控制器控制器u（2 2）保護協(xié)調(diào)器）保護協(xié)調(diào)器u（3 3）能量管理器）能量管理器u微電網(wǎng)

16、的控制功能主要有以下幾種：微電網(wǎng)的控制功能主要有以下幾種：u (1) (1)基本的有功和無功功率控制基本的有功和無功功率控制(P-Q(P-Q控制控制) ) u (2) (2)基于調(diào)差的電壓調(diào)節(jié)基于調(diào)差的電壓調(diào)節(jié)u (3) (3)快速負荷跟蹤和儲能快速負荷跟蹤和儲能u (4) (4)頻率調(diào)差控制頻率調(diào)差控制第29頁/共32頁第三十頁，共32頁。u 微電網(wǎng)的保護微電網(wǎng)的保護u 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對繼電保護提出了一些特殊的要微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對繼電保護提出了一些特殊的要求，必須考慮的因素主要有以下幾點：求，必須考慮的因素主要有以下幾點：u 配電網(wǎng)一般配電網(wǎng)一般(ybn)(ybn)是放射形的，由于有了微是放射形的，由

17、于有了微電源，保護裝置上流經(jīng)的電流就可能由單向變?yōu)殡娫?，保護裝置上流經(jīng)的電流就可能由單向變?yōu)殡p向；雙向；u 一旦微電網(wǎng)孤島運行，短路容量會有大的變一旦微電網(wǎng)孤島運行，短路容量會有大的變化，影響了原有的某些繼電保護裝置的正常運行；化，影響了原有的某些繼電保護裝置的正常運行；u 改變了原有的單個分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的方改變了原有的單個分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的方式。式。u 這些均可能使原有的保護裝置和策略發(fā)生變化。這些均可能使原有的保護裝置和策略發(fā)生變化。第30頁/共32頁第三十一頁，共32頁。u微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)u 能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(Energy Management System(Energy Management System，EMS)EMS)的目的即為作出決策以最優(yōu)地利用發(fā)電產(chǎn)生的目的即為作出決策以最優(yōu)地利用發(fā)電產(chǎn)生的電和熱的電和熱( (冷冷) )。該決策的依據(jù)為當?shù)卦O備對熱量。該決策的依據(jù)為當?shù)卦O備對熱量的需求、氣候的情況、電價、燃料成本等。的需求、氣候的情況、電價、燃料成本等。u并網(wǎng)模式并網(wǎng)模式經(jīng)濟性經(jīng)濟性u 由于微電源同時供給電、熱等負荷，調(diào)度由于微電源同時供給電、熱等負荷，調(diào)度時應同時兼顧，一般情況下往往采取時應同時兼顧，一般情況下往往采取“以熱定電以熱定電”的原則，即在滿足用戶對熱負荷需求的條件下再的