分布式能源資源與微網(wǎng)綜述

分布式能源資源與微網(wǎng)綜述

分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!主要內(nèi)容簡介微網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀微網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)微網(wǎng)的孤島運行、故障檢測、安全分析市場環(huán)境下的微網(wǎng)發(fā)展分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!1簡介隨著科技進步及環(huán)保要求，在配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了一些分布式能源如：內(nèi)燃機、燃氣渦輪發(fā)電機、微型燃氣輪機、光伏電池、燃料電池、風能。為了解決其應用時所引起的問題，更進一步認識分布式發(fā)電和相連的負荷引入了子系統(tǒng)：微型電網(wǎng)。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!微型電網(wǎng)（MicroGrid以下簡稱MG）：微電網(wǎng)是一組由微電源、負荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成單一可控的系統(tǒng)。兩種運行方式：（1）并網(wǎng)運行：采用恰當?shù)目刂萍夹g，可通過單一的并網(wǎng)接口將微與常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)運行；（2）孤島運行：電網(wǎng)故障情況下，在微電網(wǎng)智能控制器的控制，微網(wǎng)可配合儲能單元穩(wěn)定自主地脫網(wǎng)運行，可以獨立的為所帶負荷提供電能。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!日本：新能源與工業(yè)技術發(fā)展組織（NEDO）是日本政府為較好利用新能源而專門成立的，2003年開始了著手于可再生能源和本地配電網(wǎng)之間互聯(lián)的3個微電網(wǎng)測試平臺。分別位于青森縣、愛知縣、京都地區(qū)。其中，在青森縣工程中，從開發(fā)分布式能源供應系統(tǒng)開始，該系統(tǒng)擁有自己的電力線路，可以向本地區(qū)一些特定區(qū)域供電，而且不影響與其連接的公共電力系統(tǒng)。在愛知工程中，該區(qū)利用燃料電池進行發(fā)電分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!下圖為微網(wǎng)的基本組成結(jié)構(gòu)：分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!其中包括了低壓網(wǎng)絡、負荷（有些是可中斷的）可控存儲系統(tǒng)、不可控開關系統(tǒng)、存儲裝置及由可控開關和負荷控制的、通信設施支持的分層管理控制策略。在分級控制的最前端是微網(wǎng)中心控制器（MGCC），第二級是負荷控制器（LC）和微型電源控制器（MC），實現(xiàn)與MGCC交換信息，MGCC通過提供負荷控制器和微型電源控制器的定點來控制微網(wǎng)的運行。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!儲能設備：

由于一些MS的響應是一個比較大的時間常數(shù)（10~200s）如燃料電池和微型燃氣輪機、儲能設備必須保證提供系統(tǒng)所需的電量，以此來保證在出現(xiàn)電壓擾動或明顯的負載變化時，系統(tǒng)能保持平衡。

分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!逆變控制器：

由于能源產(chǎn)生的特性，安裝在MG的大多數(shù)MS技術是不適合直接連接到電網(wǎng)。因此，就需要一些電力電子接口（DC/AC或AC/DC/AC）。兩種操作逆變器控制策略：根據(jù)控制策略確定逆變器的模型，PQ逆變器控制：逆變器是用來提供一個給定的有功和無功功率設定點。電壓源逆變器（VSI）：給定滿足負荷的要求電壓值和頻率值，以此來控制逆變器。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!頻率(f)-功率(P)下垂特性:在孤島運行時，逆變器產(chǎn)生的一些小誤差,為了匹配負載的變化，系統(tǒng)需要改變運行點功率.在無通訊設備情況下，可以利用功率抵制頻率的衰減，當MG從電網(wǎng)分離，每個微源電壓相角的改變，導致當?shù)氐念l率明顯減少，頻率的減少加上功率的增加，可以使得MS可以提供適當?shù)墓β史蓊~。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!

（2）此外，還提出了一種使用兩個逆變器（逆變器A和B）作為電網(wǎng)接口電能質(zhì)量補償器，以此來控制在MG的電壓敏感和MG與公用網(wǎng)絡之間的線電流流動。并聯(lián)逆變器的主要功能是保持MG在所有電網(wǎng)和負荷運行條件下，敏感負荷的電壓平衡；而系統(tǒng)變頻器B的作用是，沿饋線注入適當?shù)碾妷航M件，這樣，在公共電壓驟降是，可以保證線電流平衡并限制大的故障電流。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!逆變器控制模式的微網(wǎng)運行：

如果一組MS在一個微網(wǎng)或是主網(wǎng)（中壓電網(wǎng)）中可用，因為有電壓和頻率參考，所有的逆變器可以在PQ模式運行。但是，一個VSI常為頻率提供一個參考，并且它能使得MG在孤島模式下運行或在不改變?nèi)魏我粋€逆變器的控制模式條件下，很平滑地向孤島模式過渡。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!微網(wǎng)的故障檢測當MG作為一個自成體系的電源運行時，任何的故障電流仍然由與其連接的發(fā)電機提供，而且這些故障電流值可能相對較低。而通過依靠逆變器來發(fā)電的困難在于這些單元為了保護功率器件會限制輸出電流大小。通常情況下，這種限制設定值約為兩倍的額定輸出電流值。這不足以傳統(tǒng)的過流保護動作。所以，必須有合適的保護技術。

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(4)還有一項能夠同時保護區(qū)內(nèi)或是區(qū)外故障的新保護計劃。該計劃基于：電壓波形可以進行abc-dq轉(zhuǎn)換，此轉(zhuǎn)化不僅可以識別出存在的短路故障，同時還可以區(qū)別微網(wǎng)的內(nèi)部或是外部設置區(qū)的故障。（5）R-L正反饋算法及磁-電模型正反饋算法：R-L算法實現(xiàn)：控制連接微網(wǎng)和大電網(wǎng)的串聯(lián)逆變器，沿饋線插入一個虛擬的大阻抗值以限制線電流大小，并且通過串聯(lián)或是并聯(lián)逆變器來降低有限的有功功率循環(huán)量的瞬時震蕩。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!5市場環(huán)境下的微網(wǎng)發(fā)展多代理協(xié)議技術(MAS)：4種代理：生產(chǎn)代理，消費代理，電力系統(tǒng)的代理和MGCC代理。其中，

MGCC代理只協(xié)調(diào)任務，更具體地說，某一特定時期它宣布一個開始和結(jié)束并且記錄每個時期里的各代理之間的最終功率交換。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!（4）MGCC宣布新的談判周期開始；能源市場的買方和賣方可以根據(jù)一些算法進行競價；（5）MGCC宣布現(xiàn)階段談判結(jié)束；（6）賣家和買家代理宣布自己的合作者；（7）MGCC宣布能量市場時期結(jié)束；（8）MGCC宣布進入下一個新的設置點。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!微電源：在微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2微型電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀本文重點介紹了歐洲及日本的微網(wǎng)發(fā)展情況：歐洲：目前，歐洲已初步形成了微電網(wǎng)的運行、控制、保護、安全及通信等理論，并在實驗室微電網(wǎng)平臺上對這些理論進行了驗證。其后續(xù)任務將集中于研究更加先進的控制策略、制定相應的標準、建立示范工程等，為分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入及傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過渡做積極準備。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!3微電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)微型電網(wǎng)由有以下部分組成：分布式系統(tǒng)通過一個分隔裝置（通常是一個叫PCC的靜態(tài)開關）與輻射型電網(wǎng)相連。并且每條支路都安裝有斷路器和功率控制器。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!下圖為微網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!微電源

包括微型燃汽輪機、風力發(fā)電機、光伏電池、光伏板及燃料電池，這些設備都安裝在用戶端，其成本較低，其電壓等級較低并且具有較高的可靠性。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!MG的儲能形式主要有以下幾種：（1）直流母線上每個微源對應的電池或是超級電容器；（2）直流儲能設備直接相連的設備（電池、飛輪等等）；（3）使用傳統(tǒng)發(fā)電機慣性儲能。鉛酸電池被認為是最適合應用于MG的儲能設備。因為，他們能夠在一個很短的時間間隔內(nèi)提供大電流。

分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!下垂控制：它利用分布式電源輸出有功功率和頻率呈線性關系而無功功率和電壓幅值成線性關系的原理而進行控制。（1）電壓(V)-無功(Q)下垂特性：電壓調(diào)節(jié)對當?shù)仉娋W(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性是必要的。如果沒有當?shù)仉妷旱碾妷嚎刂疲驗橄到y(tǒng)中微電源占有較大的比重，這使得系統(tǒng)會出現(xiàn)電壓或是無功震蕩。而運行點的電壓誤差引起的環(huán)狀電流會超過微電源(MS)的額定值。此時就需要一個電壓來抵制無功的衰減，隨著由MS產(chǎn)生的無功變成容性，運行點的電壓將會減少。反之，當無功為感性的，則運行點的電壓將會增加。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!其他控制策略：（1）研究人員還提出了一個多總線MG系統(tǒng)控制器的設計和分析。在MG中，每個分布式發(fā)電（DG）系統(tǒng)計劃使用一種控制器。該控制器包含內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)、三相逆變器和外部功率控制回路。該控制回路可以控制有功和無功潮流而且可以在發(fā)生故障或是MG孤島運行時可以實現(xiàn)各并聯(lián)分布式發(fā)電系統(tǒng)的功率共享。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!4.MG的孤島運行、故障檢測、

安全分析MG的靈活性決定了它可以運行在兩種運行狀態(tài)下，一個是你正常情況下得并網(wǎng)模式，還有一種故障狀態(tài)下的孤島運行模式。其中，MG的孤島可能是由MV電網(wǎng)的故意（維護需要）或是強制斷線（中壓網(wǎng)絡的故障）引起的。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!基礎能源控制的微網(wǎng)運行：在并網(wǎng)狀態(tài)下，微網(wǎng)的頻率被保持在一個很小的范圍內(nèi)，在受干擾后，由于微網(wǎng)的慣性小，它的頻率可能迅速改變。為了維持微網(wǎng)在孤島狀態(tài)下的頻率穩(wěn)定，微源及儲能設備的控制是很重要的。在下垂控制作用下，微網(wǎng)的負載變化時將導致在穩(wěn)態(tài)頻率和電壓產(chǎn)生偏差。根據(jù)下垂特性及負荷的f/v敏感度，儲能設備會自動調(diào)節(jié)這些變化，微網(wǎng)的f/v的復位到正常值需要二次調(diào)頻控制的作用，以此來自動調(diào)整儲能設備的輸出。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!幾種方法：

（1）一種方法是建立一個實時的故障定位技術，比傳統(tǒng)的繼電保護準確確定故障的位置；（2）利用零序電流互感器，微電流互感器、微電壓互感器。（3)配電網(wǎng)電壓等級中DR單元的孤島檢測技術，該配電網(wǎng)采用三相電源逆變器作為接口單元。所提出的方法是基于：通過接口電壓源轉(zhuǎn)換器的直軸（d軸）或交軸（q軸）電流控制器向系統(tǒng)注入干擾信號。孤島條件下，D-軸控制器注入的信號可以調(diào)節(jié)PCC上的電壓幅值，而Q-軸控制器注入的信號會引起PCC產(chǎn)生頻率偏差。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!微網(wǎng)的安全分析：即使在低壓網(wǎng)中，MG的故障可能會引起大量的地電位升高。因此，將微網(wǎng)聯(lián)至公共網(wǎng)絡的接地分布式能源變壓器必須仔細分析并制定相應的規(guī)程。低壓接地系統(tǒng)由中壓或是低壓變壓器的二次側(cè)和負荷的接地方式?jīng)Q定。共有三種形式：TT、IT、TN。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!MG的運行周期：（1）：MGCC宣布市場時期的開始；賣電方估計其實際生