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1、智能微电网技术目录01 微电网相关概念介绍02 微电网相关组成03 智能微电网控制技术04 微电网应用及研究美国电气可靠性技术解决方案联合会美国电气可靠性技术解决方案联合会(CERTS,Consortium for Electric Reliability Technology Solutions)：微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。定义：美国3美国能源部(DOE,Department of Energy
2、)：微电网由分布式电源和电力负荷构成，可以工作在并网与离网两种模式下，具有高度的可靠性和稳定性。美国威斯康辛麦迪逊分校(University of WisconsinMadison)的RHHsseter教授：微电网是一个由负载和微型电源组成的独立可控系统，对当地提供电能和热能。定义：美国4欧盟微电网项目(European Commission Project Microgrids)，欧盟科技框架计划(Framework Programme)：利用一次能源；使用微型电源，分为不可控、部分可控和全控三种，并可冷、热、电三联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。定义：欧洲5英国：微电网是面
3、向小型负荷提供电能的小规模系统，它与传统电力系统的区别在于其电力的主要提供者是可控的微型电源，而这些微型电源除了满足负荷需求和维护功率平衡外，也有可能成为负载。定义：欧洲6加拿大多伦多大学：微电网是一个含有分布式电源并可接入负荷的完整的电力系统。它可以运行在并网、离网两种模式下。微电网的主要优点在于它加强了供电可靠性和安全性等。将分布式电源统一控制，向负荷提供可靠用电，并且在并网与独立运行的切换过程中保持微电网稳定。定义：加拿大7新加坡南洋理工大学：微电网是低压分布式电网的重要组成部分，它包含分布式电源（如燃料电池、风电及光伏发电等）、电力电子设备、储能设备和负荷等，可以运行在并网或独立两种模
4、式下。定义：新加坡8微型电源/分布式电源+负荷电力电子器件参与控制并网与离网/独立两种模式（对于外部大电网表现为一个整体单元）满足用户对电能质量和供电安全等要求（稳定、安全、可靠）定义：共同点9美国：大停电事故，关注利用微电网，提高电能质量和供电可靠性欧洲：电源靠近负荷，容易形成多个微电网，关注多个微电网的互联和市场交易问题定义：不同侧重10微电网是通过本地分布式微型电源或中、小型传统发电方式的优化配置，向附近负荷提供电能和热能的特殊电网，是一种基于传统电源的较大规模的独立系统；在微电网内部通过电源和负荷的可控性，在充分满足用户对电能质量和供电安全要求的基础上，实现微电的并网运行或独立自治运行
5、；微电网对外表现为一个整体单元，并且可以平滑并入主网运行。定义：中国1112 微电网是由分布式发电、储能和负荷构成的可控供能系统，在国际上被认为是提高分布式电源利用效率的有效方式，是国外智能电网的技术热点。在分布式电源渗透率较高的局部地区及电网覆盖不到的偏远地区或海岛，采用微电网的方式，可以提高配电网对分布式能源的接纳能力、解决偏远地区的供电问题。主流主流微电网以分布式发电技术为基础，融合储能、控制和保护装置的一体化单元靠近用户终端负荷接入电压等级是配电网电压等级能够工作在并网和/或孤岛两种模式主要元素主要元素n微电源，包括前述分布式电源的种类，如风电、光伏、燃料电池、微型燃气轮机、生物质发电
6、等n负荷，包括敏感负荷和非敏感负荷n快速开关，用于将微网与主网分离与再并网n微网控制及调度系统n微电网与电网微电网的典型结构一个典型的基于分布式的新能源微网系统的结构柴油机微网双向 变流器用户用户风电变流器光伏组件光伏逆变器风机机组电池储能用户双向变流器电池储能用户微网的组成：微电网的一般结构如下图所示，由能源流和信息流相互融合而成，分为分布式能源、储能装置、电能变换装置、保护装置和微电网能源管理系统组成，也可根据实际应用情况进行增减。智能微电网的概念分布式微能源 能量管理系统智能微电网 输配电系统智智能能微微电电网网是集微能源、负荷、能量管理系统为一体的独立的微型智能配电系统智能配电系统。用
7、户负载分布式微能源分布式微能源 柴柴油油发发电电机机、燃燃气气轮轮机机以以及及可可再再生生能能源源（包包括括热热电电联联产产、秸秸秆秆发发电电、沼沼气气发电等）等构建发电等）等构建。燃气轮机柴油发电机 太阳能电池风力发电机能量管理系统：能量管理系统：数据采集和监控系统（数据采集和监控系统（SCADASCADA系统）系统）自动发电控制（自动发电控制（AGCAGC）经济调动控制（经济调动控制（EDCEDC）电力系统状态故估计（电力系统状态故估计（State EstimatorState Estimator）安全分析（安全分析（Security AnalysisSecurity Analysis）用
8、户侧优化管理用户侧优化管理保护系统保护系统微电网微电网运行模式运行模式当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微网将及时与电网断开而独立运行，称为孤岛模式正常情况下微网与常规配电网并网运行，称为联网模式微电网的运行控制目标微电网控制的主要目标调节微电网内的功率潮流，实现功率解耦控制调节微电源出口电压，保证局部电压稳定孤岛模式下，提供电压频率参考，实现微电源快速响应和功率负担平滑自主实现与主网分离、并联或者二者过度 微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。（1）微电源控制器微电网主要靠微电源控制器来调节馈线潮流、母线电压级与主网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖
9、于就地信号，且响应是毫秒级的。（2）保护协调器饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微电网中 重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。（3）能量管理器能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时间为分钟级。一种微电网能量管理系统各模块间关系：微电网的控制策略 微网的控制技术是微网运行中的一个关键部分。成熟的控制技术可以提高微网的运行灵活性和提供高质量的电能。由于微网内部的电源多为可再生能源,不可控性
10、强,电源容量小、数目多且分散，所以传统大电机控制方法将不再适用。同时，微网内部的电源多通过电力电子装置连接到微网系统中，这对微网内部针对电力电子装置例如逆变器的控制也提出了更精确的要求。因此，所有微网的特性都要求设计出针对微网自身的控制策略。0101主从控制主从控制0303负负荷荷频频率率二二次次控制控制0202对等控制对等控制0404联络线控制联络线控制常用微电网的控制策略主从控制 主从站控制方式是指在微电网由于强制或计划与大电网脱离运行，工作在孤岛状态时，一个微电源以主站的方式运行在VSI模式提供参考电压和频率，其他微电源以从站的方式运行在PQ模式提供恒定出力。该控制方式简单、易实行，并且
11、对孤网运行时保证供电质量有较强的优势。但该方法也有较多的局限性：（1）其要求选择一个电源作为主站,来负责孤网时的电压频率的稳定问题。该主站的选择有较大的限制性：其一，其必须具备较快的出力调节能力；其二，其必须具备足够大的出力。（2）该方法对保证孤网运行下的电能质量具有一定的作用，但其不能实现使微电网运行在诸如电能质量、经济性、稳定性等多目标最优的状态，这与广义上的协调控制是不符合的对等控制 对等控制侧率，是基于电力电子技术中的“即插即用”和“对等”的控制思想，根据外特性下降法，分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来，通过相关的控制算法，模拟传统电中的有功-频率曲线和无功-电压去向，事项电
12、压和频率的自动调节，无需借助于通信。采用对等控制策略是，所有的DG地位“平等”，以预先设定的控制模式参与有功和无功的调节吗，以位置系统电压和频率的稳定。当有DG因故障退出运行时，不会影响其他正常运行的DG；当负荷增加是，可以直接加入新的采用下垂控制方法的发电机组，控制方式和保护措施无需变化，这就是“即插即用”思想。负荷频率二次控制理论 当微电网运行在孤岛运行时，微电网内负荷不平衡，储存单元就类似于同步发电机采用二次调节恢复电压和频率，二次控制主要指P/f下垂特性的移动实现控制。可采用如下两个方法：本地二次控制通过每一个可控微电源的控制器来实现，有MGCC主导的集中二次控制。两种情况的原动机的无
13、功功率目标值都由频率偏差来确定。当微电网运行在孤岛状态时，通过MGCC预先设定的频率特性曲线如图所示，满足微电网的内功率平衡，通过在孤岛和短路条件下验证，频率能够快速恢复，满足要求联络线控制理论 联络线指主网和微电网之间的链接馈线（PCC）,联络线控制器负责管理连接馈线的潮流和电压，协调微电网中个分布电源的出力，如微电源、储能设备和可控负荷。从连接点来看微电网是一个可分离的整体，即微电网是电网的好市民。联络线控制方法调节微电网内部的潮流并与大电网进行功率交换，也能对PCC点提供电压支持，还能够对主网与微电网交换的有功和无功功率进行控制，并允许微电网的孤岛运行，更重要的是可用来补偿某些新能源，如
14、风能和太阳能发电的间歇性。PQ控制 PQ控制指的是逆变器输出的有功功率P和无功功率Q的大小可控，均可以根据设定。通常PQ控制方式用于微电网联网运行状态。在该状态下，微电网内负荷功率波动、频率和电压的扰动由大电网承担，微电源不参与频率调节和电压调节，直接采用电网频率和电压作为支撑。中小型的分布式电源以很功率拟负荷的外特性为宜，关系上类似负荷，但并不完全吸收功率。V-F控制 V-f控制即恒压恒频控制，指的是通过控制手段使逆变器输出端口电压的幅值U和频率f保持恒定。微网中逆变器的电压和频率控制是电网在孤岛运行中提供强有力的电压稳定和频率稳定保障，与传统电力系统的频率二次调整类似。当大系统发生故障时，
15、微电网与大电网发生解列，由于微电网的内部功率不平衡所带来的一些列问题都可以有V/f控制来解决。下垂控制 下垂控制方式主要是指逆变器的经过一定电力电子控制与传统电力系统一次调频相似。通过解耦有功-频率与无功-电压之间的下垂特性曲线进行系统电压和频率调节的方式。目前主要有两种常有逆变器调差率控制的方式，一种采用有功-频率和无功-电压（Q-V）调差率控制方式。另一种则采用有功-电压（P-V）和无功-功率（Q-f）反调差率控制。两种控制方式原理基本类似，根据不同线路特性和控制要求，选择不同的控制方法即可。智能化可监测实时分析可预测可控制可兼容智能微电网特点坚强坚强在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持
16、对用户的供电能力，而不发生大面积在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍能保证电网的安停电事故；在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。全运行；具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。自愈自愈具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预防控制能具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。兼
17、容兼容支持可再生能源的正确、合理的接入，适应分布式发电和微电网的接入，能使需支持可再生能源的正确、合理的接入，适应分布式发电和微电网的接入，能使需求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求。化的电力需求。经济经济支持电力市场和电力交易的有效开展；实现资源的合理配置；降低电网损耗；提支持电力市场和电力交易的有效开展；实现资源的合理配置；降低电网损耗；提高能源利用效率；为用户提供可承受电价水平的电力。高能源利用效率；为用户提供可承受电价水平的电力。集成集成实现电网信息的高度集成和共享，采用
18、统一的平台和模型，实现标准化、规范化实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精细化管理。和精细化管理。优化优化 优化资产的利用，优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。降低投资成本和运行维护成本。合理梯级应用，提高能源利用率（60%90%）,就近供电，减少网损，投资回报率高，无大型电站建设的投资风险。减轻环保压力，排放总量减少，少征地及线路走廊，减少高压电磁污染）。安装场地灵活，能源选择多样化，多个电源，多种燃料，可同时提供（电，热，冷）。缓解了能源危机。调峰问题（与燃气互补），灾备功能，提高供电可靠性和供电质量，防止大面积停电事故的发生。偏远地区安装便利，
19、海岛微网，重要负荷UPS功能。运用优势安全优势能源优势环保优势经济优势智能微电网优势uu中国中国中国中国高度重视分布式能源和微电网建设高度重视分布式能源和微电网建设出台政策鼓励扶持发展全国并网分布式光伏发电装机容量77.42GW完成/在建绿色能源示范县108个新能源示范城市（产业园区）89个建设56个微网试验示范工程，涵盖社区/公用事业微电网、校园微电网、海岛微电网、偏远微电网等类型n发展现状发展现状-中国中国P38国际现状：据美国清洁技术市场研究机构Navigant Research最新发布的全球微电网研究报告称2016年第四季度末，全球微电网项目（含计划中、开发中和运营中）累计达到1681
20、个，累计装机容量16553兆瓦。微电网规模在1MW至5MW之间的占大部分，约为34%，第二位是规模大于5MW的微电网，占19%。发展趋势：Navigant咨询公司就微电网发展趋势进行预言：微电网的普及率将会遵循“Fisher-Pry S曲线”发展，微电网的最高增长速度出现在2020年以后其他一些研究者则认为，微电网的快速增长趋势可能会提前到来因此，预计微电网项目呈指数增长的趋势将一直延续到2017年以后n微电网发展现状微电网发展现状-全球全球当局部地区的分布式发电规模较大，对现有配电网运行控制造成较大影响时，则可以考虑采用微电网等先进技术手段，消除或降低高渗透率分布式可再生能源接入带来的负面影
21、响。1.满足高渗透率分布式可再生能源的接入和消纳2.满足与大电网联系薄弱的偏远地区电力供应对于经济欠发达的农牧地区、偏远山区以及海岛等地区，与大电网联系薄弱，大电网供电投资规模大、供电能力不足，部分地区甚至大电网难以覆盖，采用微电网技术可解决这些地区供电问题。3.满足对电能质量和供电可靠性有特殊要求用户的用电需要工厂、医院等电力用户对电能质量和供电可靠性要求较高，不仅要提供满足其特定设备要求的电能质量，还要能够避免暂时性停电，满足重要负荷不间断供电的需求。采用先进微电网技术可提高供电可靠性。P40微电网的优化规划设计技术微电网多分布式电源协调运行控制技术微电网多元复合储能技术微电网的电能质量控
22、制与治理技术微电网的智能保护技术微电网经济运行理论与能量优化管理方法Mad RiverMad River微电网微电网美国第一个微电网示范性工程6个商业区和工业厂区，12个居民区，100kW发电机，30kW MT(微型燃气轮机),280kW 光伏电池(PV)接入7.2kV配网既可孤网运行，也可联网运行美国微电网工程的成功范例检验了微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略、经济效益等，并初步探讨制定关于微电网的条例和参考法规国外微电网示范工程美国41美国电力公司多兰技术中心的微电网试验平台美国电力公司多兰技术中心的微电网试验平台CERTS，2006年11月开始建设的示范工程480V系统，包括3个60
23、kW微型燃气轮机，有3条馈线，其中2条还有微型电源并能孤网运行。这2条中的1条馈线带有2个微型电源，通过170m电缆间隔；另一条馈线带1个微型电源，可进行微型电源并列运行的测试用于测试微电网各部分动态性能国外微电网示范工程美国4243希腊吉斯诺斯岛微电网工程希腊吉斯诺斯岛微电网工程希腊CRES公司建立为12户岛上居民供电400V配网电源：10kW光伏电池、53kWh蓄电池组、一个5KW柴油机组；约2kW光伏电池安装在控制系统建筑的楼顶上，通过SMA逆变器和32kWh的蓄电池组为检测、通信提供电源通过3个并联SMA电池逆变器组形成一个可靠单向回路给住宅区供电电池逆变器组能够工作在频率下垂模式目前
24、只能孤网运行国外微电网示范工程欧洲4445荷兰荷兰BronsbergenBronsbergen假日公园微电网工程假日公园微电网工程荷兰Continuon公司建立用于度假村，超过200住户以光伏发电为主，335kW住户使用4条约400m的380V馈线与中/低压变压器相连，当白天负荷较低时，光伏发出的大部分功率注入中压网络中；晚间从网络获取电能满足供电需要光伏发电时，馈线末端的高电压和较大的电压畸变已被考虑可孤网、联网运行运行在孤岛模式下时，通过电力电子器件和储能改善电能质量用于含有储能系统的微电网孤网运行性能测试国外微电网示范工程欧洲46国内微电网示范工程海岛微电网：解决海岛限时供电的窘境，降低
25、供电成本。范例：广东珠海东澳岛智能微网；三沙市永兴岛微电网国内微电网示范工程城市微电网：包括集成可再生分布式能源、提供高质量及多样性的供电可靠性服务、冷热电综合利用等。另外还有一些发挥特殊作用的微电网示范工程。范例：北京延庆智能微电网；国内微电网示范工程首个校园新能源智能微电网上海电力学院启动建设：我国首个校园新能源智能微电网在上海电力学院临港新校区启动建设。据悉，上海电力学院临港新校区新能源智能微电网项目作为中国高校能源管理和综合运用的一次探索，已获国家发展改革委和国家能源局批准，成为全国首批、上海唯一的新能源微电网示范项目。http:/ of microgrids by Mitsubish
26、i Ltd类型类型发电容量发电容量/MW燃料燃料应用场合应用场合市场规模市场规模大规模大规模1000石油或煤石油或煤工业区工业区1020中规模中规模100石油或煤，石油或煤，可再生能源可再生能源工业园工业园100小规模小规模10可再生能源可再生能源小型区域电网、小型区域电网、住宅楼、岛屿住宅楼、岛屿和偏远地区和偏远地区3000日本的微电网研究日本的微电网研究国外智能微电网研究：微电网示范系统微电网示范系统资助和运行机构资助和运行机构地理位置地理位置说明说明天津生态城万拓住宅天津生态城万拓住宅项目零能耗售楼处项目零能耗售楼处中新生态城中新生态城内蒙古天津内蒙古天津50kw50kw风光互补，风光互
27、补，BIPVBIPV形式形式东澳岛风光柴蓄智能东澳岛风光柴蓄智能微电网微电网中国兴业太阳能技术中国兴业太阳能技术控股有限公司控股有限公司珠海东澳岛珠海东澳岛中国首个基于海岛的兆瓦级中国首个基于海岛的兆瓦级“风光风光柴蓄柴蓄”智能微电网项目智能微电网项目万山岛风光柴蓄波浪万山岛风光柴蓄波浪能智能微电网能智能微电网中国兴业太阳能技术中国兴业太阳能技术控股有限公司控股有限公司珠海万山岛珠海万山岛基于海岛的兆瓦级基于海岛的兆瓦级“风光柴蓄波浪风光柴蓄波浪能能”智能微电网项目智能微电网项目湘潭九华示范区智能湘潭九华示范区智能微电网示范项目微电网示范项目中国兴业太阳能中国兴业太阳能(湖南湖南)产业园产业园湖南湖南国内外技术领先的兆瓦级并网型智国内外技术领先的兆瓦级并网型智能微电网示范项目能微电网示范项目 目前清华大学，中国科学院电工研究所，天津大学等相继对微电网展开了研究。并取得了一定的进展，但与欧洲、美国及日本的由研究机构、制造商和电力公司组成的庞大研究团队相比，我国在研究力量和取得的成果上仍存在较大的差距。目前我公司已建和在建的微电网示范性工程有：国内智能微电网研究