微電網(wǎng)綜述報告

1、中圖分類號： 密 級： UDC： 本校編號： 工 程 碩 士 學(xué) 位 論 文論文題目： 微電網(wǎng)綜述報告 研究生姓名： 學(xué)號： 學(xué)校指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 企業(yè)指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 申請學(xué)位工程領(lǐng)域名稱： 論文提交日期： 論文答辯日期： 獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含獲得 蘭州交通大學(xué) 或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日學(xué)位論

2、文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解 蘭州交通大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán) 蘭州交通大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 工 程 碩 士 學(xué) 位 論 文微電網(wǎng)綜述報告作 者 姓 名 ： 工 程 領(lǐng) 域 ： 學(xué) 號 ： 校 內(nèi) 導(dǎo) 師 ： 企 業(yè) 導(dǎo) 師 ： 完 成 日 期 ： 蘭 州 交 通 大 學(xué)Lanzhou Jiaotong

3、University目 錄1 緒 論11.1 研究背景11.2 微網(wǎng)簡介12 微電網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及聯(lián)網(wǎng)方式42.1 國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范42.2 我國微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范82.3 微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式92.2 交流微網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)圖92. 3 直流微網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)圖103 微網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)123.1 微網(wǎng)的監(jiān)控123.1.1. 微網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)框架123.1.2. 微網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)的組成123.1.3. 微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計173.2 微電網(wǎng)能量管理193.2.1. 分布式發(fā)電預(yù)測193.2.2. 負(fù)荷預(yù)測203.2.3. 分布式發(fā)電及負(fù)荷的頻率響應(yīng)特性203.2.4. 微電網(wǎng)的功率平衡213.3 微電網(wǎng)的優(yōu)化控制23

4、3.3.1. 微電網(wǎng)中光伏發(fā)電優(yōu)化控制233.3.2. 微電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電優(yōu)化控制243.3.3. 微電網(wǎng)多元復(fù)合儲能優(yōu)化控制243.3.4. 微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度策略253.4 微電網(wǎng)的通信253.4.1. 微電網(wǎng)的通信技術(shù)263.4.2. 微電網(wǎng)的通信體系結(jié)構(gòu)283.4.3. 微電網(wǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)計283.5 微電網(wǎng)的觸地303.5.1. 微電網(wǎng)接人的接地要求343.6 微網(wǎng)的諧波治理353.6.1. 微電網(wǎng)的諧波治理技術(shù)353.6.2. 微電網(wǎng)的無源濾波技術(shù)363.6.3. 無源濾波器的設(shè)計364 微電網(wǎng)工程實例374.1 各國標(biāo)準(zhǔn)37美國標(biāo)準(zhǔn)：37歐洲標(biāo)準(zhǔn)：38日本標(biāo)準(zhǔn)384.2 中國發(fā)展394

5、.3 具體實例405 微網(wǎng)的發(fā)展及未來44微電網(wǎng)綜述報告1 緒 論1.1 研究背景能源是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電力作為最清 潔便利的能源形式，是國民經(jīng)濟(jì)的命脈。 世界能源消費劇增，煤炭、石油、天然氣等不可再生能 源資源消耗迅速，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，特別是溫室氣體 排放導(dǎo)致日益嚴(yán)峻的全球氣候變化，社會的可持續(xù)發(fā)展 受到嚴(yán)重威脅。 另一方面隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求迅速增長，電力部門大多把投資集中在火電、水電以及核電等大型集中電源和超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)的建設(shè)上。但是，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端也日益凸現(xiàn)，成本高，運行難度大，難以適應(yīng)用戶越來越高的安全和可靠性要求以及多樣化

6、的供電需求。尤其在近年來世界范圍內(nèi)接連發(fā)生幾次大面積停電事故之后，電網(wǎng)的脆弱性充分暴露了出來，因此分布式發(fā)電被提上了日程?？稍偕茉窗l(fā)電已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要推動力，是智能電網(wǎng)的重要組成部分，并將在未來電力系統(tǒng)中扮 演越來越重要的角色。于是世界各國紛紛開始關(guān)注環(huán)保、高效和靈活的發(fā)電方式分布式發(fā)電(Distributed Generation，DG)。分布式發(fā)電是指利用各種可用和分散存在的能源，包括 可再生能源(太陽能、生物質(zhì)能、小型風(fēng)能、小型水能、 波浪能等)和本地可方便獲取的不可再生燃料(主要是天 然氣) 進(jìn)行發(fā)電供能的技術(shù)。 分布式發(fā)電一般是指將相對小型的發(fā)電裝置（一般50 MW以下）

7、分散布置在用戶、負(fù)荷現(xiàn)場鄰近地點，從而實現(xiàn)發(fā)電供能的方式。 分布式發(fā)電具有位置靈活、分散的特點，極好地適應(yīng)了分散電力需求和資源分布，延緩了輸配電網(wǎng)升級換代 所需的巨額投資；與大電網(wǎng)互為備用，也使供電可靠性 得以改善；一般還具有污染少、能源利用效率高的優(yōu)勢。盡管分布式發(fā)電優(yōu)點突出，但也存在諸多問題：分布式電源單機接入成本高，控制困難；分布式電源相對大電網(wǎng)來說是一個不可控源，大系統(tǒng)往往采取限制、隔離的方式來處置分布式電源，以減小其對大電網(wǎng)的沖擊。 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，分布式電源往往都須在第一時間退出運行，這就大大限制了分布式發(fā)電效能的充分發(fā)揮。1.2 微網(wǎng)簡介伴隨著上述的問題，為了消除分布式發(fā)電

8、的各種問題，為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布 式電源為電網(wǎng)和用戶帶來的價值和效益，提出了微電網(wǎng) （Microgrid）的概念。微電網(wǎng)（Micro-Grid）也譯為微網(wǎng)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，是指多個分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。 開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種

9、有效方式，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。微網(wǎng)也被稱為分布式能源孤島系統(tǒng)，將發(fā)電機、 負(fù)荷、儲能裝置及控制裝置等系統(tǒng)地結(jié)合在一起， 形成一個單一可控的單元，同時向用戶供給電能 和熱能。 微網(wǎng)中的電源多為微電源，亦即含有電力電子界 面的小型機組（小于100kW），包括微型燃?xì)廨?機，燃料電池、光伏電池以及超級電容、飛輪、 蓄電池等儲能裝置。 微網(wǎng)接在用戶側(cè)，具有低成本、低電壓、低污染 等特點。 由于環(huán)境保護(hù)和能源枯竭的雙重壓力，迫使我們大力發(fā)展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業(yè)（熱電聯(lián)供）的發(fā)展?jié)摿屠婵臻g巨大。提高供電可靠性和供電質(zhì)量的要求以及遠(yuǎn)距離輸電帶來的種種約束都在推動著在靠近負(fù)荷中心設(shè)立

10、相應(yīng)電源。通過微電網(wǎng)控制器可以實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規(guī)的量測裝置，量測裝置與就地控制器之間采用快速通訊通道。采用分布式電源和負(fù)荷的就地控制器實現(xiàn)微電網(wǎng)暫態(tài)控制，微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)運行分析。微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)與就地控制器采用弱通訊連接。微電網(wǎng)是一個可以實現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理供能實現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運行優(yōu)化、故障檢測與保護(hù)、電能質(zhì)量治理等方面的功能。微網(wǎng)相較于傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點主要有以下4個方 面： （1）微網(wǎng)解決了大規(guī)模分布式電源（DG）的接入問題， 減少單個分布式電源可能

11、給電網(wǎng)造成的影響，實現(xiàn)不同 DG的優(yōu)勢互補，有助于能源優(yōu)化利用。（2）微網(wǎng)靈活的運行模式，提高了用戶側(cè)的供電可靠性。 用戶側(cè)負(fù)荷，按重要性程度可分為普通負(fù)荷、重要負(fù)荷； 當(dāng)外電網(wǎng)發(fā)生較嚴(yán)重的電壓閃變及跌落時，可以根據(jù)負(fù) 荷的重要性等級，通過固態(tài)開關(guān)將重要負(fù)荷隔離起來孤 島運行，保證局部供電的可靠性。（3）可以減少大發(fā)電站的發(fā)電備用需求，并通過 縮短發(fā)電廠與負(fù)荷間的距離，可以降低輸電損 耗和因電網(wǎng)升級而增加的投資成本。（4）對用戶來講，廣泛使用微網(wǎng)可以降低電價， 獲得最大限度的經(jīng)濟(jì)效益。例如，利用峰谷電 價差，峰電期，微網(wǎng)可以向電網(wǎng)輸送電能，以 延緩電力緊張，而在電網(wǎng)電力過剩時可直接從 電網(wǎng)低價

12、采購電能。2.1 簡單的微電網(wǎng)示意圖2 微電網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及聯(lián)網(wǎng)方式隨著風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電以及其他各類節(jié)能環(huán)保型分布 式電源和微電網(wǎng)的快速發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)輻射狀的供電結(jié)構(gòu)， 對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生了影響。分布式電源在電能質(zhì)量、有功/無功 控制、安全、保護(hù)和通信方面需要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求來保證分布式電源的 規(guī)范化發(fā)展，保證系統(tǒng)的安全可靠供電。2.1 國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范微電網(wǎng)技術(shù)是近年來興起的一種新型電網(wǎng)模式，國內(nèi)尚未正式頒布針 對微電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尚無統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但 在一些國際標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)包含微電網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容。目前分布式發(fā)電國際標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE 1

13、547分布式電源與電力系統(tǒng) 互連標(biāo)準(zhǔn)、IECTS 62257農(nóng)村電氣化用小型可再生能源與混合系統(tǒng)的 推薦規(guī)范和各國的DG并網(wǎng)運行標(biāo)準(zhǔn)、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，其中獲得最廣 泛認(rèn)可的是IEEE 1547標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于微電網(wǎng)的內(nèi)容對于今后制定 微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)具有重要的借鑒參考價值，其中僅有1547. 4款涉及微電網(wǎng)的 內(nèi)容，且尚為草案稿，沒有正式出版。 IEEE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： 國外比較早的分布式電源標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 4461995商業(yè)中緊急備用 電力系統(tǒng)推薦標(biāo)準(zhǔn)，講述緊急備用分布式電源如何安裝和應(yīng)用，用戶可 以采用分布式電源給本地負(fù)荷提供動力，這種發(fā)電機的主要用途是為緊急備用提高供電可靠性，發(fā)電機不并網(wǎng)。IE

14、EE 1547標(biāo)準(zhǔn)于2003年由電氣與電子工程師協(xié)會正式出版，并被 確定為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 10MVA以下分布式電源互連的基本 要求，涉及所有有關(guān)分布式電源互連的主要問題，包括電能質(zhì)量、系統(tǒng)可 靠性、系統(tǒng)保護(hù)、通信、安全標(biāo)準(zhǔn)、計量等。IEEE 1547并不覆蓋所有分布式電源互聯(lián)范圍，也有一些限制，例 如：規(guī)定僅適用于基于逆變器的分布式電源，總?cè)萘啃∮?0MVA，分布 式電源安裝于60Hz配電系統(tǒng)初、次級；沒有規(guī)定分布式電源保護(hù)；不涉 及電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計等。為了補充上述缺陷，ffiEE 1547標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)擴(kuò)展成系 列標(biāo)準(zhǔn)，旨在將分布式能源并人電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，減少與可再生能源相 關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)

15、施建設(shè)和運營成本。IEEE 1547. 1分布式電源與電力系統(tǒng)互連一致性測試程序。 這一標(biāo)準(zhǔn)于2005年出版，對分布式電源的設(shè)計測試、產(chǎn)品測試、試運行 測試，以及定期的連接測試均提出了要求，以確認(rèn)分布式電源是否適合與 電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。IEEE 1547. 2分布式電源與電力系統(tǒng)互連應(yīng)用指南。該標(biāo)準(zhǔn) 提供互連應(yīng)用技術(shù)背景和應(yīng)用的細(xì)節(jié)，以支持對IEEE 1547的理解。IEEE 1547.3分布式電源與電力系統(tǒng)互連的監(jiān)測、信息交流和 控制指南。該標(biāo)準(zhǔn)允許有意識地將一部分配電網(wǎng)作孤島運行，可以提高 可靠性。IEEE 1547.4分布式孤島電力系統(tǒng)的設(shè)計、操作和集成指南草 案。這份指南為分布式孤島電力系

16、統(tǒng)的設(shè)計、操作和集成提供了可選方 案與實踐指導(dǎo)，包括與電網(wǎng)斷開和連接。IEEE 1547.5大于10MVA分布式電源與輸電網(wǎng)互連技術(shù)準(zhǔn)則 草案。該標(biāo)準(zhǔn)包括超過10MVA分布式電源與輸電網(wǎng)互連的設(shè)計、施工、 調(diào)試、驗收、測試、維修和性能要求。IEEE 1547. 6分布式電源與電力系統(tǒng)配電二級網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作章程建議草案。該草案為分布式電源與電力系統(tǒng)配電二級網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)提供指 導(dǎo)。這項工作在燃料電池、光伏技術(shù)、分布式發(fā)電以及儲能IEEE標(biāo)準(zhǔn)委 員會協(xié)調(diào)下進(jìn)行。IEEE 1547.7進(jìn)行分布式電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)影響研究的指南草 案。該草案闡述了一套工程研究方法，用于分析分布式電源與區(qū)域配電 系統(tǒng)進(jìn)行互連的潛

17、在影響。IEEE 1547.8擴(kuò)大IEEE 1547標(biāo)準(zhǔn)補充支持實施作用的建立方 法與程序步驟的建議措施。該項目將擴(kuò)大分布式電源與電力系統(tǒng)中互連 的使用范圍，提供更多、更靈活的設(shè)計和程序方法。其中，IEEE 1547.4在微電網(wǎng)并網(wǎng)和孤島運行模式的設(shè)計、運行方面 作出了較詳細(xì)的規(guī)定，涵蓋規(guī)劃和經(jīng)營微電網(wǎng)的主要考慮因素，還討論了 在大多數(shù)并網(wǎng)和離網(wǎng)模式情況下應(yīng)遵循的策略，對今后微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定 提供了很好的參考作用。IEEE 5191992規(guī)定DG的安裝不能造成限制范圍以外的電壓閃變， 規(guī)定了最大電壓閃變限制曲線，IEEE P1547和IEEE 9292000諧波標(biāo)準(zhǔn) 完全兼容?？傊C波失真（TH

18、D)電壓60 Hz時不得超過額定值的5%,或 對任何DG，總諧波失真在公共連接點（PCC)不得超過額定值的3%。DG往往連接到一個低或中等電壓等級的配電系統(tǒng)中，沒有一個國家 限制允許DG連接的最高電壓，不同DG互連標(biāo)準(zhǔn)指定不同的電壓標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)要求DG在公共連接點（PCC)產(chǎn)生的電壓波動不應(yīng)大于 ±5%額定電壓。幾乎所有標(biāo)準(zhǔn)不允許DG進(jìn)行電壓控制。EEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：IEC與微電網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要是IEC TS 62257農(nóng)村電氣化用小型可 再生能源與混合系統(tǒng)的推薦規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了農(nóng)村電氣化項目在 發(fā)電選址、設(shè)備選型、系統(tǒng)設(shè)計、項目管理等方面的指導(dǎo)原則。該標(biāo)準(zhǔn)所 適用的可再生能源和混

19、合系統(tǒng)交流電壓低于500V，直流電壓低于50V。 該標(biāo)準(zhǔn)包含以下9個子標(biāo)準(zhǔn)：IECTS 622571 一2003農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第1部分：農(nóng)村電氣化的一般介紹；IECTS622572204農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第2部分：從電氣化系統(tǒng)的要求到范圍；IECTS 6225732004農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第3部分：項目開發(fā)和管理；IECTS 62257M 2005農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第4部分：系統(tǒng)選擇和設(shè)計；IECTS 6225752005農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第

20、5部分：電氣事故的防護(hù)；IECTS TS 6225762005農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第6部分：驗收、運行、維護(hù)和替換；IECTS 622577208農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合 系統(tǒng)的推薦規(guī)范第7部分：發(fā)電機；IECTS 6225781 一2007農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混 合系統(tǒng)的推薦規(guī)范第8 - 1部分：獨立電氣化系統(tǒng)電池和電池管理系統(tǒng) 的選擇發(fā)展中國家可采用的自動充滿鉛酸蓄電池的案例；IECTS 62257912008農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混 合系統(tǒng)的推薦規(guī)范第9 - 1部分：微型電力系統(tǒng)；IECTS 622579一 22008農(nóng)村電氣化用小型可再

21、生能源和混合系統(tǒng)的推薦規(guī)范第9-2 部分：微型電網(wǎng)。其中，IECTS 622579一2農(nóng)村電氣化用小型可再生能源和混合系 統(tǒng)的推薦規(guī)范第9-2部分：微型電網(wǎng)中專門提出了設(shè)計和實施用于 分散的農(nóng)村微電網(wǎng)的總體要求和保證人員和財產(chǎn)安全的操作規(guī)程，詳細(xì)說 明了微電網(wǎng)的界定范圍、組成結(jié)構(gòu)、電壓跌落指標(biāo)、防雷保護(hù)、過流保護(hù)、 設(shè)備選型與安裝、工程竣工考核與驗收等方面的指導(dǎo)原則與技術(shù)要求。該 標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍主要為低壓交流微電網(wǎng)，三相或單相、容量不大于lOOkVA。其他微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：在歐洲，幾乎每一個國家都有自己的技術(shù)要求，英國、法國、德國、 比利時等國家都有相應(yīng)的分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，但沒有適用于所有類型分

22、布式發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。英國和加拿大等國的分布式電源標(biāo)準(zhǔn)主要在以 下方面作出了規(guī)定：DG接入的要求和規(guī)范、對配電網(wǎng)異常狀態(tài)的反應(yīng)、 保護(hù)配置，包括孤島保護(hù)、電能質(zhì)量、DG的運行和安全以及測試等。歐洲委員會機電標(biāo)準(zhǔn)化（CENELEC)討論出臺了公共低壓配電網(wǎng) 連接微小發(fā)電機草案；英國的ER G75/120kV以上電壓等級或容量超 過5MW的嵌人式發(fā)電廠接入公共配電網(wǎng)推薦標(biāo)準(zhǔn)明確了電力公司和電 廠各自的責(zé)任，給出了基本運行參數(shù)，包括電壓、頻率、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、短路 電流、繼電保護(hù)，分析了供電安全與可靠性，考慮了孤島運行情況，分析 了系統(tǒng)穩(wěn)定性，是一個較為全面的微電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。加拿大在2003年7月完

23、成了微電源的發(fā)展臨時準(zhǔn)則，這一準(zhǔn)則著重 基于逆變器的微電源，額定電壓600V以下，有兩個主要的互連標(biāo)準(zhǔn)： C22.2No.257基于逆變器的微電源配電網(wǎng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和C22.3N0.9分 布式電力供應(yīng)系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。C22. 2No.257規(guī)定了基于逆變器的分布式 電源與0. 6kV以下的低壓配電網(wǎng)安全互聯(lián)的要求，C22. 3No. 9適用于接人 50kV以下的配電網(wǎng)，并網(wǎng)容量不超過10MW的分布式電源，規(guī)定了分布 式電源的性能、運行、測試、安全等方面要求和標(biāo)準(zhǔn)。澳大利亞商業(yè)理事會在2003年9月完成了可持續(xù)能源發(fā)展指南一 全國電力市場微電源連接指南。該指南根據(jù)國家電力法，提供了一個 可能的微電源應(yīng)

24、用指南，并概述了微電源連接到電網(wǎng)的過程和要求，其微 電源的范圍通常不超過l00kW。日本通產(chǎn)省1986年5月發(fā)布了并網(wǎng)技術(shù)要求指導(dǎo)方針，使分布式 能源可以實現(xiàn)合法并網(wǎng)。1994年發(fā)布了 EAG 9701993分散發(fā)電連接 電網(wǎng)技術(shù)建議，1995年12月又更改了電力法，并進(jìn)一步修改了并 網(wǎng)技術(shù)要求指導(dǎo)方針，使擁有分布式能源裝置的業(yè)主可以將多余的電能 反賣給供電公司，并要求供電公司為分布式能源業(yè)主提供備用的電力 保障。國外大多數(shù)互連標(biāo)準(zhǔn)和要求一般都可分為：一般要求和規(guī)范，安全和 保護(hù)要求和電能質(zhì)量的要求。大多數(shù)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)都基于一些相同的原則，如 分布式電源安裝對其他客戶，公眾或操作人員不構(gòu)成安全上的

25、危險，分布 式電源安裝不得影響機電保護(hù)的協(xié)調(diào)性、降低電力系統(tǒng)的可靠性或限制電 力系統(tǒng)的容量，分布式電源應(yīng)配備防護(hù)裝備，提供手動斷開裝置，只有分 布式電源電壓的相序、大小、相位和頻率都在正常范圍時，分布式電源才 能與實際電力系統(tǒng)并聯(lián)運行等，并對使用功率大小進(jìn)行限制。2.2 我國微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范國內(nèi)關(guān)于分布式電源與微電網(wǎng)的研究仍在起步階段，尚無統(tǒng)一、規(guī)范 的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，目前國內(nèi)與微電網(wǎng)相關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)有：電 能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、光伏和風(fēng)電的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及配電網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中與電能質(zhì)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對于微電網(wǎng)并網(wǎng)均有借鑒作用，可 直接引用或根據(jù)微電網(wǎng)的具體影響有所變動。國內(nèi)關(guān)于電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)主

26、要有：GB/T 123252008電能質(zhì)量供電電壓偏差；GB/T 123262008電能質(zhì)量電壓波動和閃變；GB/T 145491993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波；GB/T 15543 2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡；GB/T 159452008電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差。我國在風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)方面也已經(jīng)編制（或修訂） 了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如：GB/Z 199632005風(fēng)電場接人電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī) 定、Q/GDW 3922009風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定、GB/T 19939 2005光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求、GB/Z 199642005光伏發(fā)電站接人電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定、Q/GDW 1472010光伏電站接

27、人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試 行）等。但其他類型的分布式電源，包括生物質(zhì)（農(nóng)業(yè)生物質(zhì)、林業(yè)生 物質(zhì)、沼氣、垃圾）、天然氣、煤層氣、廢氣、工業(yè)余熱、工業(yè)余壓、地 熱、海洋能等發(fā)電以及蓄電池、燃料電池等電源尚缺少可依據(jù)的并網(wǎng)技術(shù) 規(guī)定，在其申請并網(wǎng)的時候并網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)難以界定。2011年11月25日，按照國家能源局關(guān)于下達(dá)2011年第二批能源 領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制（修）訂計劃的通知（國能科技2011252號）要 求，中國電科院組織啟動起草分布式電源接入電網(wǎng)測試規(guī)范、分布 式電源接人電網(wǎng)規(guī)范、儲能系統(tǒng)接人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定、儲能系統(tǒng)接人 電網(wǎng)運行控制規(guī)范等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為了建立指導(dǎo)各類分布式電源并網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計與運行操作的規(guī)范

28、, 盡量減少分布式電源并網(wǎng)給系統(tǒng)的運行帶來大的影響，確保低壓電網(wǎng)的電 能質(zhì)量要求及其系統(tǒng)的安全可靠供電。國家電網(wǎng)公司結(jié)合我國各類分布式 電源的特性、我國35kV及以下電壓等級電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)運行對電源的 要求，編制了 Q/GDW 4802010分布式電源接人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，在接 人系統(tǒng)原則、電能質(zhì)量、功率控制和電壓調(diào)節(jié)、電壓電流與頻率響應(yīng)、安 全、繼電保護(hù)與安全自動裝置、通信與信息、電能計量和并網(wǎng)檢測方面提 出不同的技術(shù)要求。2.3 微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式1.交流微網(wǎng) 交流微網(wǎng)是微網(wǎng)的主要形式，典型結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。 交流微網(wǎng)中，DG、儲能裝置等均通過電力電子裝置連接至交 流母線，通過對公共聯(lián)結(jié)點(PC

29、C端口)處開關(guān)的控制，可實現(xiàn) 微網(wǎng)并網(wǎng)運行與孤島運行模式的轉(zhuǎn)換。交流微網(wǎng)的優(yōu)點：（a） 交流微網(wǎng)不需要采用昂貴的換流站，不 存在換流時產(chǎn)生的諧波電流電壓影響； （b）有電流的自然過零點，滅弧容易。交流微網(wǎng)的缺點： 交流微網(wǎng)存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題，短路電流幅值 具有隨機性，有無功損耗和集膚效應(yīng)等。2.2 交流微網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)圖 2.直流微網(wǎng) 直流微網(wǎng)其特征是系統(tǒng)中的DG、儲能裝置、負(fù)荷等均通過電力電子變換裝 置連接至直流母線，直流網(wǎng)絡(luò)再通過逆變裝置連接至外部交流電網(wǎng)。 直流微網(wǎng)通過電力電子變換裝置可以向不同電壓等級的交流、直流 負(fù)荷提供電能，DG和負(fù)荷的波動可由儲能裝置在直流側(cè)補償。 典型結(jié)構(gòu)如圖2.3

30、所示。2.3 直流微網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)圖直流微網(wǎng)的優(yōu)點： （a） DG 控制只取決于直流電壓，無需考慮各DG之間的同步問題， 微網(wǎng)的DG 較易協(xié)同運行，在環(huán)流抑制上更具優(yōu)勢； （b）只有與主網(wǎng)連接處需要使用逆變器，系統(tǒng)成本和損耗大大降 低。直流微網(wǎng)的缺點：（a） 不能用變壓器改變電壓等級，換流站設(shè)備昂貴； （b） 換流裝置消耗大量無功功率，換流裝置運行時在交流或直流 側(cè)會產(chǎn)生諧波電流電壓，換流裝置幾乎沒有過載能力; （c） 缺乏高壓直流開關(guān)，直流系統(tǒng)無電流過零點，滅弧困難。 3.交直流混合微網(wǎng) 鑒于以上交、直流微網(wǎng)各自優(yōu)缺點，隨著電力 電子技術(shù)的不斷成熟以及分布式能源的特點及負(fù)荷 需求，交直流混合微

31、網(wǎng)開始受到關(guān)注。 （a） 分布式電源以交流、直流形式產(chǎn)生電能。 如光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電以直流形式產(chǎn)生電能，燃 汽輪機、風(fēng)力發(fā)電以交流形式產(chǎn)生電能，使用交直流混合 微網(wǎng)，可以減少AC/DC或DC/AC等變換環(huán)節(jié)，減少電力電 子變換裝置，提高系統(tǒng)的可靠性。 （b） 電力儲能以交流、直流形式產(chǎn)生電能。 如電池儲能和超導(dǎo)儲能以直流形式儲存電能，飛輪儲 能、蓄水儲能以交流形式產(chǎn)生電能，使用交直流混合微網(wǎng) 提高系統(tǒng)的效率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。（c） 負(fù)荷類型多樣，有交流和直流負(fù)荷。 有些負(fù)荷只能交流供電，如熒光燈、電動機；有些負(fù)荷交直 流供電均可，采用直流供電更方便。如計算機、家用電器、開關(guān) 電源、通信設(shè)備和

32、電動汽車等或者采用直流供電，或者具備直流 環(huán)節(jié)。采用交直流混合微網(wǎng)供電的形式，可以減少變頻裝置。 （d） 微網(wǎng)中的直流系統(tǒng)沒有無功問題，損耗減少，電壓 易控。 直流系統(tǒng)中不存在無功電流分量，在輸送同樣的有功功率情 況下，與交流系統(tǒng)相比，直流系統(tǒng)電流幅值較小，相應(yīng)地?fù)p耗較 少。 （e） 交直流混合微網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，省略了許多變換環(huán)節(jié)， 切換更容易，具有控制靈活、損耗較低，可靠性高等優(yōu)點。 3 微網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)3.1 微網(wǎng)的監(jiān)控能源是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電力作為最清 潔便利的能源形式，是國民經(jīng)濟(jì)的命脈。 微電網(wǎng)監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)，主要是對微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式發(fā)電、儲 能裝置和負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行實時綜合

33、監(jiān)視，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行、離網(wǎng)運行和狀 態(tài)切換時，根據(jù)電源和負(fù)荷特性，對內(nèi)部的分布式發(fā)電、儲能裝置和負(fù)荷 能量進(jìn)行優(yōu)化控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，提高微電網(wǎng)的能源利用效率。3.1.1. 微網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)框架微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與本地保護(hù)控制、遠(yuǎn)程配電調(diào)度相互協(xié)調(diào)，主要功能介紹如下。實時監(jiān)控類：包括微電網(wǎng)SCADA、分布式發(fā)電實時監(jiān)控。業(yè)務(wù)管理類：包括微電網(wǎng)潮流（聯(lián)絡(luò)線潮流、DG節(jié)點潮流、負(fù) 荷潮流等）、DG發(fā)電預(yù)測、DG發(fā)電控制及功率平衡控制等。智能分析決策類：微電網(wǎng)能源優(yōu)化調(diào)度等。微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過采集DG電源點、線路、配電網(wǎng)、負(fù)荷等實時信 息，形成整個微電網(wǎng)潮流的實時監(jiān)視，并根據(jù)微電網(wǎng)運行約束和

34、能量平衡 約束，實時調(diào)度調(diào)整微電網(wǎng)的運行。微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，能量管理是集成 DG、負(fù)荷、儲能裝置以及與配電網(wǎng)接口的中心環(huán)節(jié)。3.1.2. 微網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)的組成微電網(wǎng)實時監(jiān)控系統(tǒng)中的DG、儲能裝置、負(fù)荷及控制裝置。微電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)由光伏發(fā)電監(jiān)控、風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控、微燃?xì)廨啓C發(fā)電監(jiān)控、其他發(fā)電監(jiān)控、儲能監(jiān)控和負(fù)荷監(jiān)控組成。1.光伏發(fā)電監(jiān)控對光伏發(fā)電的實時運行信息和報警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對光伏發(fā) 電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對光伏發(fā)電的全方面掌控。光伏發(fā)電監(jiān) 控和統(tǒng)計圖如圖6 -3所示。 光伏發(fā)電監(jiān)控主要提供以下功能：實時顯示光伏的當(dāng)前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、 累計C02總減排量以

35、及每日發(fā)電功率曲線圖。圖3-1微電網(wǎng)光伏發(fā)電監(jiān)控和統(tǒng)計圖查看各光伏逆變器的運行參數(shù)，主要包括直流電壓、直流電流、 直流功率、交流電壓、交流電流、頻率、當(dāng)前發(fā)電功率、功率因數(shù)、日發(fā) 電量、累計發(fā)電量、累計C02減排量、逆變器機內(nèi)溫度以及24h內(nèi)的功 率輸出曲線圖等。監(jiān)視逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設(shè)備出現(xiàn)故障，查看故障原因及故障時間，故障信息包括：電網(wǎng)電壓過高、電網(wǎng)電壓過 低、電網(wǎng)頻率過高、電網(wǎng)頻率過低、直流電壓過高、直流電壓過低、逆變 器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、通信失敗等。預(yù)測光伏發(fā)電的短期和超短期發(fā)電功率，為微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào) 度提供依據(jù)。調(diào)節(jié)光伏發(fā)電功

36、率，控制光伏逆變器的啟停。2.風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控對風(fēng)力發(fā)電的實時運行信息、報警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對風(fēng)力發(fā) 電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電的全方面掌控。風(fēng)力發(fā)電監(jiān) 控和統(tǒng)計圖如圖6 -4所示。風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控主要提供以下功能：實時顯示風(fēng)力發(fā)電的當(dāng)前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā) 電量，以及24h內(nèi)發(fā)電功率曲線圖。采集風(fēng)機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括三相電壓、三相電流、電網(wǎng) 頻率、功率因數(shù)、輸出功率、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機繞組溫度、 齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、控制板溫度、機械制動閘片磨損及溫度、電纜扭 絞、機艙振動、風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)等。預(yù)測風(fēng)力發(fā)電的短期和超短期發(fā)電功率，為微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào) 度提供

37、依據(jù)。調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電功率，控制逆變器的啟停。圖3-2微電網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控和統(tǒng)計圖 3.微燃?xì)廨啓C發(fā)電監(jiān)控對微型燃?xì)廨啓C發(fā)電的實時運行信息和報警信息進(jìn)行全面監(jiān)控，并對 微型燃?xì)廨啓C發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)對微型燃?xì)廨啓C的全面監(jiān)控。微型燃?xì)廨啓C發(fā)電監(jiān)控主要提供以下功能：監(jiān)測微型燃?xì)廨啓C發(fā)電機組主要的工作參數(shù)，主要包括轉(zhuǎn)速、 燃?xì)膺M(jìn)氣量、燃?xì)鈮毫Α⑴艢鈮毫?、排氣溫度、爆震量、含氧量。監(jiān)測并網(wǎng)前后電壓、電流、頻率、相位和功率因數(shù)。實現(xiàn)對微型燃?xì)廨啓C發(fā)電機組工作狀態(tài)分析、管理和工作狀態(tài) 的調(diào)節(jié)。4.其他發(fā)電監(jiān)控其他發(fā)電監(jiān)控與上述發(fā)電監(jiān)控類似，需要監(jiān)控的內(nèi)容均為當(dāng)前DG輸 出電壓、工作電流、輸入功率、并

38、網(wǎng)電流、并網(wǎng)功率、電網(wǎng)電壓、當(dāng)前發(fā) 電功率、累計發(fā)電功率、24h內(nèi)的功率輸出曲線、24h內(nèi)的并網(wǎng)功率曲線。 其目的都是為了實現(xiàn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 5.控儲能監(jiān)控對儲能電池和PCS的實時運行信息、報警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并 對儲能進(jìn)行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對儲能的全方面掌控。儲能監(jiān)控圖 如圖6 -5所示。儲能監(jiān)控主要提供以下功能：實時顯示儲能的當(dāng)前可放電量、可充電量、最大放電功率、當(dāng) 前放電功率、可放電時間、總充電量、總放電量。遙信：交直流雙向變流器的運行狀態(tài)、保護(hù)信息、告警信息。 其中，保護(hù)信息包括低電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、缺相保護(hù)、低頻率保護(hù)、 過頻率保護(hù)、過電流保護(hù)、器件異常保護(hù)、電池組

39、異常工況保護(hù)、過溫 保護(hù)。遙測：交直流雙向變流器的電池電壓、電池充放電電流、交流 電壓、輸人輸出功率等。遙調(diào)：對電池充放電時間、充放電電流、電池保護(hù)電壓進(jìn)行遙 調(diào)，實現(xiàn)遠(yuǎn)端對交直流雙向變流器相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)。遙控：對交直流雙向變流器進(jìn)行遠(yuǎn)端遙控電池充電、電池放電。圖3-3微電網(wǎng)儲能監(jiān)控圖6.控儲能監(jiān)控負(fù)荷監(jiān)控對負(fù)荷運行信息和報警信息進(jìn)行全面監(jiān)控，并對負(fù)荷進(jìn)行多方面的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)對負(fù)荷的全面監(jiān)控，圖6-6為微電網(wǎng)負(fù)荷監(jiān)控圖。負(fù)荷監(jiān)控主要功能如下：監(jiān)測負(fù)荷電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率。記錄負(fù)荷最大功率及出現(xiàn)時間、最大三相電壓及出現(xiàn)時間、最 大三相功率因數(shù)及出現(xiàn)時間，統(tǒng)計監(jiān)測電壓合格率、

40、停電時間等。提供負(fù)荷超限報警、歷史曲線、報表、事件查詢等。 7.微電網(wǎng)綜合監(jiān)控 監(jiān)視微電網(wǎng)系統(tǒng)運行的綜合信息，包括微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率、公共連接點 的電壓、配電交換功率，并實時統(tǒng)計微電網(wǎng)總發(fā)電出力、儲能剩余容量、 微電網(wǎng)總有功負(fù)荷、總無功負(fù)荷、敏感負(fù)荷總有功、可控負(fù)荷總有功、完 全可切除負(fù)荷總有功，并監(jiān)視微電網(wǎng)內(nèi)部各斷路器開關(guān)狀態(tài)、各支路有功 功率、各支路無功功率、各設(shè)備的報警等實時信息，完成整個微電網(wǎng)的實 時監(jiān)控和統(tǒng)計，如圖6-7所示。圖3-4微電網(wǎng)負(fù)荷監(jiān)控圖 圖3-5微電網(wǎng)綜合監(jiān)控和統(tǒng)計圖3.1.3. 微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，從微電網(wǎng)的配電網(wǎng)調(diào)度層、集中控制層、就 地控制層三個層

41、面進(jìn)行綜合管理和控制。其中配電網(wǎng)調(diào)度層主要從配電網(wǎng) 安全、經(jīng)濟(jì)運行的角度協(xié)調(diào)多個微電網(wǎng)（微電網(wǎng)相對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單 一的受控單元），微電網(wǎng)接受上級配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制命令。微電網(wǎng)集中控 制層集中管理分布式電源（包括分布式發(fā)電與儲能）和各類負(fù)荷，在微 電網(wǎng)并網(wǎng)運行時負(fù)責(zé)實現(xiàn)微電網(wǎng)價值的最大化并優(yōu)化微電網(wǎng)運行，在離網(wǎng) 運行時調(diào)節(jié)分布電源出力和各類負(fù)荷的用電情況，實現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)安全 運行。下層就地控制層的分布式電源控制器和負(fù)荷控制器，負(fù)責(zé)微電網(wǎng)的 暫態(tài)功率平衡和低頻減載，實現(xiàn)微電網(wǎng)暫態(tài)時的安全運行。微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是集成本地分布式發(fā)電、負(fù)荷、儲能以及與配電網(wǎng)接 口的中心環(huán)節(jié)，通固定的功率平衡算法產(chǎn)生控制

42、調(diào)節(jié)策略，保證微電網(wǎng) 并、離網(wǎng)及狀態(tài)切換時的穩(wěn)定運行。電網(wǎng)就地控制保護(hù)、集中微電網(wǎng)監(jiān)控管理與遠(yuǎn)方配電調(diào)度相互配 合，通過控制調(diào)節(jié)聯(lián)絡(luò)線上的潮流實現(xiàn)微電網(wǎng)功率平衡控制，如圖6-9 所示是整個包含微電網(wǎng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制協(xié)作圖。 圖3-6含微電網(wǎng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制協(xié)作圖微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)的采集，要實現(xiàn)微電網(wǎng)的控制管理 與運行，微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要考慮的問題有以下幾個方面。微電網(wǎng)保護(hù)：針對微電網(wǎng)中各種保護(hù)的合理配置以及在線校核保護(hù)定值的合理性， 提出參考解決方案。避免微電網(wǎng)在某些運行情況下出現(xiàn)的保護(hù)誤動而導(dǎo)致 的不必要的停電。DG接入：微電網(wǎng)有多種類型的分布式發(fā)電，由于其出力不確定

43、，因此針對這些 種類多樣、接人點分散的分布式發(fā)電，提出方案解決如何合理接人，接人 后如何協(xié)調(diào)，同時保證微電網(wǎng)并網(wǎng)、離網(wǎng)狀態(tài)下穩(wěn)定運行。DG發(fā)電預(yù)測：通過氣象局的天氣預(yù)報信息以及歷史氣象信息和歷史發(fā)電情況，預(yù)測 超短期內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電的發(fā)電量，使得微電網(wǎng)成為可預(yù) 測、可控制的系統(tǒng)。微電網(wǎng)電壓無功平衡控制：微電網(wǎng)作為一個相對獨立的電力可控單元，在與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行時， 一方面能滿足配電網(wǎng)對微電網(wǎng)提出的功率因數(shù)或無功吸收要求以減少無功 的長距離輸送，另一方面需要保證微電網(wǎng)內(nèi)部的電壓質(zhì)量，微電網(wǎng)需要對 電壓進(jìn)行無功平衡控制，從而優(yōu)化配電網(wǎng)與微電網(wǎng)電能質(zhì)量。微電網(wǎng)負(fù)荷控制：當(dāng)微電網(wǎng)處于離網(wǎng)運行

44、或配電網(wǎng)對整個微電網(wǎng)有負(fù)荷或出力要求，而 分布式發(fā)電出力一定時，需要根據(jù)負(fù)荷的重要程度分批分次切除、恢復(fù)、 調(diào)節(jié)各種類型的負(fù)荷，保證微電網(wǎng)重要用戶的供電可靠性的同時，保證整 個微電網(wǎng)的安全運行。微電網(wǎng)發(fā)電控制：當(dāng)微電網(wǎng)處于離網(wǎng)運行或配電網(wǎng)對整個微電網(wǎng)有負(fù)荷或出力要求時, 為保證微電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行，配合各種分布式發(fā)電，合理調(diào)節(jié)各分布式發(fā) 電出力，尤其可以合理利用蓄電池的充放電切換、微燃?xì)廨啓C冷熱電協(xié)調(diào) 配合等特性。微電網(wǎng)多級優(yōu)化調(diào)度：分多種運行情況（并網(wǎng)供電、離網(wǎng)供電）、多種級別（DG級、微電 網(wǎng)級、調(diào)度級）協(xié)調(diào)負(fù)荷控制和發(fā)電控制，保證整個微電網(wǎng)系統(tǒng)處于安 全、經(jīng)濟(jì)的運行狀態(tài)，同時為配電網(wǎng)的優(yōu)化

45、調(diào)度提供支撐。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的配合運行：對于公共電網(wǎng)，微電網(wǎng)既可能是一個負(fù)荷，也可能是一個電源點。如 果微電網(wǎng)和公共電網(wǎng)協(xié)調(diào)配置，將會大大減少配電網(wǎng)損耗、實現(xiàn)削峰填 谷，甚至在公共電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，微電網(wǎng)的合理出力將會加快公共電 網(wǎng)的恢復(fù)，使微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)間配合運行。3.2 微電網(wǎng)能量管理微電網(wǎng)能量管理對微電網(wǎng)內(nèi)部分布式電源（包括分布式發(fā)電與儲能） 和負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行、離網(wǎng)運行、狀態(tài)切換過程中，根據(jù) 分布式電源和負(fù)荷特性，對內(nèi)部的分布式發(fā)電、儲能裝置、負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化 控制，保證微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，提高微電網(wǎng)的能源利用效率。3.2.1. 分布式發(fā)電預(yù)測分布式發(fā)電預(yù)測是微電網(wǎng)能

46、量管理的一部分，用來預(yù)測分布式發(fā)電 (風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電）的短期和超短期發(fā)電功率，為能量優(yōu)化調(diào)度提供 依據(jù)；對充分利用分布式發(fā)電，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，提高微 電網(wǎng)運行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有重要作用。分布式發(fā)電預(yù)測可以分為統(tǒng)計方法和物理方法兩類。統(tǒng)計方法對歷史 數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出其內(nèi)在規(guī)律并用于預(yù)測；物理方法將氣象預(yù)測數(shù) 據(jù)作為輸入，采用物理方程進(jìn)行預(yù)測。 目前用于分布式發(fā)電預(yù)測的方法主要有持續(xù)預(yù)測法、卡爾曼濾波法、 隨機時間序列法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊邏輯法、空間相關(guān)性法、支持向 量機法等。在風(fēng)力發(fā)電預(yù)測和光伏發(fā)電預(yù)測領(lǐng)域都有涉及這些預(yù)測方法的研究，在實際預(yù)測系統(tǒng)中，應(yīng)充分考慮各種預(yù)

47、測方法的優(yōu)劣性，將高精度的預(yù)測方法模型列入系統(tǒng)可選項。 基于相似日和最小二乘支持向量機的分布式發(fā)電預(yù)測方法，具有較高 的預(yù)測精度，能夠滿足微電網(wǎng)內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行控制與主電源模式切換對分布式 發(fā)電預(yù)測的需求。該方法一般分為兩個過程：一是選取相似日；二是根據(jù) 相似日的分布式發(fā)電出力以及待預(yù)測日的天氣數(shù)據(jù)，預(yù)測待預(yù)測日的分布 式發(fā)電出力。相似日可采用相關(guān)度的大小進(jìn)行選取，氣象部門提供的天氣信息，基 本包括天氣類型、溫度、濕度、風(fēng)力，可先根據(jù)天氣類型篩選出一部分?jǐn)?shù) 據(jù)。天氣類型一般分為晴天、雨天、陰天，先根據(jù)這三種類型的天氣選取 出類型與預(yù)測日相似的歷史日。影響光伏出力的因素主要是輻照度和溫度 兩種；影響風(fēng)

48、力發(fā)電的因素主要是風(fēng)力大小。從臨近的歷史日開始，逐一 計算與待預(yù)測日的相似度，并比較相似度最大的歷史日作為待預(yù)測日的相 似日。根據(jù)相似日的分布式發(fā)電的發(fā)電情況，獲取待預(yù)測日的天氣數(shù)據(jù)預(yù) 測待預(yù)測日的分布式發(fā)電出力。對超短期分布式發(fā)電預(yù)測，在獲取得到相似日分布式發(fā)電出力后，可 再根據(jù)當(dāng)前采集的實時氣象數(shù)據(jù)（輻照度、溫度、風(fēng)力等）進(jìn)行加權(quán)， 預(yù)測下一時刻的分布式發(fā)電出力。3.2.2. 負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測預(yù)報未來電力負(fù)荷的情況，用于分析系統(tǒng)的用電需求，幫助 運行人員及時了解系統(tǒng)未來的運行狀態(tài)。它是預(yù)測電力系統(tǒng)未來運行方式 的重要依據(jù)。負(fù)荷預(yù)測對微電網(wǎng)的控制、運行和計劃都非常重要，提高預(yù) 測精度既能增強

49、微電網(wǎng)運行的安全性，又能改善微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。目前負(fù)荷預(yù)測方法，從時間上來劃分可分為傳統(tǒng)和現(xiàn)代的預(yù)測方法。 傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測方法主要包括回歸分析法和時間序列法，而現(xiàn)代的負(fù)荷預(yù) 測方法主要是應(yīng)用專家系統(tǒng)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、小波分析、灰色系統(tǒng)、 模糊理論和組合方法等。3.2.3. 分布式發(fā)電及負(fù)荷的頻率響應(yīng)特性1.分布式發(fā)電有功出力的響應(yīng)速度微電網(wǎng)中的各類分布式發(fā)電對頻率的響應(yīng)能力不同，根據(jù)它們對頻率 變化的響應(yīng)能力和響應(yīng)時間，可以分為以下幾類。光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，其出力由天氣因素決定，可以認(rèn)為它們 是恒功率源，發(fā)電出力不隨系統(tǒng)的變化而變化。燃?xì)廨啓C、燃料電池的有功出力調(diào)節(jié)響應(yīng)時間達(dá)到10 30s

50、。如 果微電網(wǎng)系統(tǒng)功率差額很大，而微電網(wǎng)系統(tǒng)對頻率要求很高，則在微電網(wǎng) 發(fā)生離網(wǎng)瞬間燃?xì)廨啓C、燃料電池是來不及提高發(fā)電量的，因此對離網(wǎng)瞬 間的功率平衡將不考慮燃?xì)廨啓C、燃料電池這類分布式發(fā)電的發(fā)電調(diào)節(jié) 能力。儲能的有功出力響應(yīng)速度非?？欤ǔＴ?0ms左右甚至更快, 因此可以認(rèn)為它們瞬間就能以最大出力來補充系統(tǒng)功率的差額。儲能的最 大發(fā)電功率可以等效地認(rèn)為是在離網(wǎng)瞬間所有分布式發(fā)電可增加的發(fā)電 出力。2.負(fù)荷的頻率響應(yīng)特性電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率與系統(tǒng)頻率的關(guān)系隨著負(fù)荷類型的不同而不 同。一般有以下幾種類型：有功功率與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明燈、電爐、整流負(fù)荷等。有功功率與頻率一次方成正比的負(fù)

51、荷，如球磨機、卷揚機、壓 縮機、切削機床等。有功功率.與頻率二次方成正比的負(fù)荷，如變壓器鐵心中的渦流 損耗、電網(wǎng)線損等。有功功率與頻率三次方成正比的負(fù)荷，如通風(fēng)機、靜水頭阻力 不大的循環(huán)水泵等。有功功率與頻率高次方成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等。3.2.4. 微電網(wǎng)的功率平衡微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，通常情況下并不限制微電網(wǎng)的用電和發(fā)電，只有 在需要時大電網(wǎng)通過交換功率控制對微電網(wǎng)下達(dá)指定功率的用電或發(fā)電指 令。即在并網(wǎng)運行方式下，大電網(wǎng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)運行分析，給微電網(wǎng)下發(fā)交換 功率定值以實現(xiàn)最優(yōu)運行。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)按照調(diào)度下發(fā)的交換功率 定值，控制分布式發(fā)電出力、儲能系統(tǒng)的充放電功率等，在保

52、證微電網(wǎng)內(nèi) 部經(jīng)濟(jì)安全運行的前提下按指定交換功率運行。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)根據(jù) 指定交換功率分配各分布式發(fā)電出力時，需要綜合考慮各種分布式發(fā)電的 特性和控制響應(yīng)特性。1.并網(wǎng)運行功率平衡控制微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，由大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐。通常情況 下不需要對微電網(wǎng)進(jìn)行專門的控制。在某些情況下，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的交換功率是根據(jù)大電網(wǎng)給定的計劃 值來確定的，此時需要對流過公共連接點（PCC)的功率進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)交換功率與大電網(wǎng)給定的計劃值偏差過大時，需要由MGCC通過 切除微電網(wǎng)內(nèi)部的負(fù)荷或發(fā)電機，或者通過恢復(fù)先前被MGCC切除的負(fù) 荷或發(fā)電機將交換功率調(diào)整到計劃值附近。表示微電網(wǎng)內(nèi)部存在功率缺額，

53、需要恢復(fù)先前被 MGCC切除的發(fā)電機，或者切除微電網(wǎng)內(nèi)一部分非重要負(fù)荷，需要恢復(fù)先前被MGCC切除的 負(fù)荷，或者根據(jù)大電網(wǎng)的電價與分布式發(fā)電的電價比較切除一部分電價高的分布式電源。2.從并網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運行功率平衡控制微電網(wǎng)從并網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運行瞬間，流過公共連接點（PCC)的功率被 突然切斷，切斷前通過PCC處的功率如果是流人微電網(wǎng)的，則它就是微 電網(wǎng)離網(wǎng)后的功率缺額；如果是流出微電網(wǎng)的，則它就是微電網(wǎng)離網(wǎng)后的 功率盈余；大電網(wǎng)的電能供應(yīng)突然中止，微電網(wǎng)內(nèi)一般存在較大的有功功率。在離網(wǎng)運行瞬間，如果不啟用緊急控制措施，微電網(wǎng)內(nèi)部頻率將急劇 下降，導(dǎo)致一些分布式電源采取保護(hù)性的斷電措施，這使得有功功率

54、缺額 變大，加劇了頻率的下降，引起連鎖反應(yīng)，使其他分布式電源相繼進(jìn)行保 護(hù)性跳閘，最終使得微電網(wǎng)崩潰。因此，要維持微電網(wǎng)較長時間的孤島運 行狀態(tài)，必須在微電網(wǎng)離網(wǎng)瞬間立即采取措施，使微電網(wǎng)重新達(dá)到功率平 衡狀態(tài)。微電網(wǎng)離網(wǎng)瞬間，如果存在功率缺額，則需要立即切除全部或部分非 重要的負(fù)荷、調(diào)整儲能裝置的出力，甚至切除小部分重要的負(fù)荷；如果存 在功率盈余，則需要迅速減少儲能裝置的出力，甚至切除一部分分布式電 源。這樣，使微電網(wǎng)快速達(dá)到新的功率平衡狀態(tài)。微電網(wǎng)離網(wǎng)瞬間內(nèi)部的功率缺額（或功率盈余）的計算方法：就是 把在切斷PCC之前通過PCC流人微電網(wǎng)的功率，作為微電網(wǎng)離網(wǎng)瞬間內(nèi) 部的功率缺額，由于儲能

55、裝置要用于保證離網(wǎng)運行狀態(tài)下重要負(fù)荷能夠連續(xù)運行一定 時間，所以在進(jìn)入離網(wǎng)運行瞬間的功率平衡控制原則是：先在假設(shè)各個儲 能裝置出力為的情況下切除非重要負(fù)荷；然后調(diào)節(jié)儲能裝置的出力；最 后切除重要負(fù)荷。3.離網(wǎng)功率平衡控制微電網(wǎng)能夠并網(wǎng)運行也能夠離網(wǎng)運行，當(dāng)大電網(wǎng)由于故障造成微電網(wǎng) 獨立運行時，能夠通過離網(wǎng)能量平衡控制實現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。微電網(wǎng) 離網(wǎng)后，離網(wǎng)能量平衡控制通過調(diào)節(jié)分布式發(fā)電出力、儲能出力、負(fù)荷用 電，實現(xiàn)離網(wǎng)后整個微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，在充分利用分布式發(fā)電的同時保 證重要負(fù)荷的持續(xù)供電，同時提高分布式發(fā)電利用率和負(fù)荷供電可靠性。在孤島運行期間，微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式發(fā)電的出力可能隨著外部環(huán)境 (如日照強度、風(fēng)力、天氣狀況）的變化而變化，使得微電網(wǎng)內(nèi)部的電壓 和頻率波動性很大，因此需要隨時監(jiān)視微電網(wǎng)內(nèi)部電壓和頻率的變化情 況，采取措施應(yīng)對因內(nèi)部電源或負(fù)荷功率突變對微電網(wǎng)安全穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。3.3 微電網(wǎng)的優(yōu)化控制在微電網(wǎng)中，常常采用的風(fēng)力發(fā)電機、光伏發(fā)電等可再生