分布式電源與微網(wǎng)

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1、劉志超分布式電源(DistributedGeneration)微網(wǎng)(MicroGrid)智能電網(wǎng)(SmartGrid)——“3G”面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)分布式電源（DG）分布式發(fā)電系統(tǒng)（DG）:利用各種分散存在的能源進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)。如:風(fēng)能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)；天然氣為燃料的冷/熱/電聯(lián)供系統(tǒng)（簡稱：CCHP）優(yōu)點(diǎn)：可利用豐富的清潔和可再生能源。缺點(diǎn)：一些可再生能源具有間歇性和隨機(jī)性。海洋能其他形式新能源太陽能天然氣風(fēng)能生物質(zhì)能分布式能源(分布—集中)分布式發(fā)電技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景2007年：全球利用風(fēng)力、太陽能

2、等可再生能源發(fā)電的投資達(dá)到710億美元（不包括大型水利發(fā)電）；(世界銀行報(bào)告)2020年：美國太陽能光伏發(fā)電將占發(fā)電裝機(jī)增量的15%左右，累計(jì)安裝量達(dá)到3600萬千瓦；歐盟國家可再生能源發(fā)電量將占總量的30%；（美國能源部;德國烏帕塔爾氣候環(huán)境與能源研究院）2020年：我國風(fēng)力發(fā)電3000萬千瓦，太陽能發(fā)電180萬千瓦，生物質(zhì)能3000萬千瓦。（國家發(fā)改委）大型電廠升壓變配電變壓器樞紐變電站配電變壓器常規(guī)電網(wǎng)配電變壓器工廠企業(yè)內(nèi)燃機(jī)居民光伏電池燃料電池商業(yè)建筑商業(yè)建筑內(nèi)燃機(jī)飛輪儲能燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)分布式電源接

3、入常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，易滿足負(fù)荷需求，有助于可再生能源高效和規(guī)?；脮r間軸/h0123456789101112131415161718192021222324KW100020003000400005000負(fù)荷需求曲線DG輸出功率常規(guī)電網(wǎng)補(bǔ)充功率差額分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行面對的問題電源特性決定：不可調(diào)度（可再生能源）功率波動（電源間歇性）需要備用（不提供備用）雙向潮流導(dǎo)致：電壓調(diào)節(jié)保護(hù)協(xié)調(diào)能量優(yōu)化分布式電源并網(wǎng)技術(shù)分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)點(diǎn)：接入方便，運(yùn)行簡單缺點(diǎn)：系統(tǒng)故障退出運(yùn)行間歇性影響周邊用戶能源綜合優(yōu)化困難

4、對電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度提出了挑戰(zhàn)上述缺點(diǎn)將制約了DG的發(fā)展以分布式電源（DG）為單元輸電網(wǎng)絡(luò)高壓配網(wǎng)110KVGGGG中壓配網(wǎng)35/10KV低壓配網(wǎng)0.4KV負(fù)荷負(fù)荷DGDGDGDGDG微網(wǎng)（MG）微網(wǎng)(MG)：是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。大型電廠升壓變配電變壓器樞紐變電站配電變壓器常規(guī)電網(wǎng)配電變壓器工廠企業(yè)內(nèi)燃機(jī)居民光伏電池燃料電池商業(yè)建筑商業(yè)建筑內(nèi)燃機(jī)燃料電池飛輪儲能燃?xì)廨啓C(jī)分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)能源高效

5、利用、滿足用戶多種能源需求、提高供電可靠性；保證重要用戶供電不間斷，并為大電網(wǎng)崩潰后的快速恢復(fù)提供電源支持。相對于單DG接入方式，微網(wǎng)的優(yōu)勢：微網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征直流與交流微網(wǎng)系統(tǒng)直流微網(wǎng)系統(tǒng)-輻射形直流微網(wǎng)系統(tǒng)-環(huán)形交流微網(wǎng)系統(tǒng)交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征簡單結(jié)構(gòu)與復(fù)雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)簡單結(jié)構(gòu)微網(wǎng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)逆變接口的DG電源與大型發(fā)電機(jī)組的區(qū)別分布式電源與接入大電網(wǎng)的電源特性明顯不同，后者為同步發(fā)電機(jī)，具有自同步性，前者很多采用電力電子逆變裝置上網(wǎng)，不具自同步性。儲能單元影響。逆變器前的電容在暫態(tài)時可以提供電能，其作用

6、部分的相當(dāng)于同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸提供的旋轉(zhuǎn)儲能維持暫態(tài)能量平衡，能量要少很多。采用逆變器接口的分布式電源輸出電壓電流的頻率是由接口逆變器的控制策略決定，而其輸出電壓幅值由其直流側(cè)電容電壓幅值和接口逆變器的控制策略共同決定。相對同步機(jī)而言，DG的控制問題需要重點(diǎn)研究逆變器的特性。DG的控制策略?主從與對等主從控制：上層控制器（MGCC）提供下層單元的參考電壓值，有功無功設(shè)置點(diǎn)等。這樣上層和下層之間就存在通信聯(lián)系，但這些通信不需要實(shí)時性。下層從控制單元（slave）需要獲得主控制單元（master）的電壓的頻率支持，

7、需要頻率檢測裝置。難點(diǎn)在于DG控制器之間需要通信和約定對等控制：這是針對即插即用式微網(wǎng)提出的控制方式。對微網(wǎng)的每個設(shè)備以對等的和即插即用模式進(jìn)行自動控制。即插即用微網(wǎng)中的每一個微型源是完全對等的關(guān)系（peertopeer），接入或去掉其中一個不會對微網(wǎng)中其它微型源產(chǎn)生影響。對等的概念確保沒有如主控制器和中央存儲單元這樣的組成設(shè)備對微網(wǎng)起關(guān)鍵作用。這意味著微網(wǎng)在喪失任何一個設(shè)備和電源的情況下都能繼續(xù)運(yùn)行。即插即用意味著在電力系統(tǒng)的任何地方都可以安裝一個微網(wǎng)單元而不需要對控制部分重新設(shè)計(jì)；當(dāng)微網(wǎng)為并網(wǎng)運(yùn)行模式時，

8、控制逆變器為受控電流源，即輸出恒定的功率；而在孤島運(yùn)行模式時，控制逆變器為受控電壓源，兩種模式切換時進(jìn)行兩種控制策略的切換。難點(diǎn)在于狀態(tài)切換時的穩(wěn)定問題美國的研究重點(diǎn)在于“即插即用”的DG；而歐盟重點(diǎn)在于主從控制的DGDG的控制策略?PQ控制控制目的是使DG輸出的有功功率和無功功率等于其參考功率例如當(dāng)系統(tǒng)頻率為50Hz、DG的端口電壓為額定值時，DG運(yùn)行在B點(diǎn)，輸出的有功功率和無功功率分別為Pref