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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!主要內(nèi)容簡(jiǎn)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(yùn)行、故障檢測(cè)、安全分析市場(chǎng)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!1簡(jiǎn)介隨著科技進(jìn)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(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、光伏電池、燃料電池、風(fēng)能。為了解決其應(yīng)用時(shí)所引起的問(wèn)題，更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)分布式發(fā)電和相連的負(fù)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!微型電網(wǎng)（MicroGrid以下簡(jiǎn)稱(chēng)MG）：微電網(wǎng)是一組由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成單一可控的系統(tǒng)。兩種運(yùn)行方式：（1）并網(wǎng)運(yùn)行：采用恰當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)，可通過(guò)單一的并網(wǎng)接口將微與常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行；（2）孤島運(yùn)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(chǔ)能單元穩(wěn)定自主地脫網(wǎng)運(yùn)行，可以獨(dú)立的為所帶負(fù)荷提供電能。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!日本：新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織（NEDO）是日本政府為較好利用新能源而專(zhuān)門(mén)成立的，2003年開(kāi)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(gè)微電網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)。分別位于青森縣、愛(ài)知縣、京都地區(qū)。其中，在青森縣工程中，從開(kāi)發(fā)分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)始，該系統(tǒng)擁有自己的電力線(xiàn)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(ài)知工程中，該區(qū)利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!其中包括了低壓網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷（有些是可中斷的）可控存儲(chǔ)系統(tǒng)、不可控開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、存儲(chǔ)裝置及由可控開(kāi)關(guān)和負(fù)荷控制的、通信設(shè)施支持的分層管理控制策略。在分級(jí)控制的最前端是微網(wǎng)中心控制器（MGCC），第二級(jí)是負(fù)荷控制器（LC）和微型電源控制器（MC），實(shí)現(xiàn)與MGCC交換信息，MGCC通過(guò)提供負(fù)荷控制器和微型電源控制器的定點(diǎn)來(lái)控制微網(wǎng)的運(yùn)行。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!儲(chǔ)能設(shè)備：

由于一些MS的響應(yīng)是一個(gè)比較大的時(shí)間常數(shù)（10~200s）如燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)、儲(chǔ)能設(shè)備必須保證提供系統(tǒng)所需的電量，以此來(lái)保證在出現(xiàn)電壓擾動(dòng)或明顯的負(fù)載變化時(shí)，系統(tǒng)能保持平衡。

分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!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(shù)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(lái)提供一個(gè)給定的有功和無(wú)功功率設(shè)定點(diǎn)。電壓源逆變器（VSI）：給定滿(mǎn)足負(fù)荷的要求電壓值和頻率值，以此來(lái)控制逆變器。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!頻率(f)-功率(P)下垂特性:在孤島運(yùn)行時(shí)，逆變器產(chǎn)生的一些小誤差,為了匹配負(fù)載的變化，系統(tǒng)需要改變運(yùn)行點(diǎn)功率.在無(wú)通訊設(shè)備情況下，可以利用功率抵制頻率的衰減，當(dāng)MG從電網(wǎng)分離，每個(gè)微源電壓相角的改變，導(dǎo)致當(dāng)?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(dāng)?shù)墓β史蓊~。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!

（2）此外，還提出了一種使用兩個(gè)逆變器（逆變器A和B）作為電網(wǎng)接口電能質(zhì)量補(bǔ)償器，以此來(lái)控制在MG的電壓敏感和MG與公用網(wǎng)絡(luò)之間的線(xiàn)電流流動(dòng)。并聯(lián)逆變器的主要功能是保持MG在所有電網(wǎng)和負(fù)荷運(yùn)行條件下，敏感負(fù)荷的電壓平衡；而系統(tǒng)變頻器B的作用是，沿饋線(xiàn)注入適當(dāng)?shù)碾妷航M件，這樣，在公共電壓驟降是，可以保證線(xiàn)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!逆變器控制模式的微網(wǎng)運(yùn)行：

如果一組MS在一個(gè)微網(wǎng)或是主網(wǎng)（中壓電網(wǎng)）中可用，因?yàn)橛须妷汉皖l率參考，所有的逆變器可以在PQ模式運(yùn)行。但是，一個(gè)VSI常為頻率提供一個(gè)參考，并且它能使得MG在孤島模式下運(yùn)行或在不改變?nèi)魏我粋€(gè)逆變器的控制模式條件下，很平滑地向孤島模式過(guò)渡。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!微網(wǎng)的故障檢測(cè)當(dāng)MG作為一個(gè)自成體系的電源運(yùn)行時(shí)，任何的故障電流仍然由與其連接的發(fā)電機(jī)提供，而且這些故障電流值可能相對(duì)較低。而通過(guò)依靠逆變器來(lái)發(fā)電的困難在于這些單元為了保護(hù)功率器件會(huì)限制輸出電流大小。通常情況下，這種限制設(shè)定值約為兩倍的額定輸出電流值。這不足以傳統(tǒng)的過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。所以，必須有合適的保護(hù)技術(shù)。

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(4)還有一項(xiàng)能夠同時(shí)保護(hù)區(qū)內(nèi)或是區(qū)外故障的新保護(hù)計(jì)劃。該計(jì)劃基于：電壓波形可以進(jìn)行abc-dq轉(zhuǎn)換，此轉(zhuǎn)化不僅可以識(shí)別出存在的短路故障，同時(shí)還可以區(qū)別微網(wǎng)的內(nèi)部或是外部設(shè)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(shí)現(xiàn)：控制連接微網(wǎng)和大電網(wǎng)的串聯(lián)逆變器，沿饋線(xiàn)插入一個(gè)虛擬的大阻抗值以限制線(xiàn)電流大小，并且通過(guò)串聯(lián)或是并聯(lián)逆變器來(lái)降低有限的有功功率循環(huán)量的瞬時(shí)震蕩。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!5市場(chǎng)環(huán)境下的微網(wǎng)發(fā)展多代理協(xié)議技術(shù)(MAS)：4種代理：生產(chǎn)代理，消費(fèi)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(wù)，更具體地說(shuō)，某一特定時(shí)期它宣布一個(gè)開(kāi)始和結(jié)束并且記錄每個(gè)時(shí)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!（4）MGCC宣布新的談判周期開(kāi)始；能源市場(chǎng)的買(mǎi)方和賣(mài)方可以根據(jù)一些算法進(jìn)行競(jìng)價(jià)；（5）MGCC宣布現(xiàn)階段談判結(jié)束；（6）賣(mài)家和買(mǎi)家代理宣布自己的合作者；（7）MGCC宣布能量市場(chǎng)時(shí)期結(jié)束；（8）MGCC宣布進(jìn)入下一個(gè)新的設(shè)置點(diǎn)。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!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(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)能裝置。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!2微型電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀本文重點(diǎn)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(yùn)行、控制、保護(hù)、安全及通信等理論，并在實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)上對(duì)這些理論進(jìn)行了驗(yàn)證。其后續(xù)任務(wù)將集中于研究更加先進(jìn)的控制策略、制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、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(guò)渡做積極準(zhǔn)備。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!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(guò)一個(gè)分隔裝置（通常是一個(gè)叫PCC的靜態(tài)開(kāi)關(guān)）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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!微電源

包括微型燃汽輪機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池、光伏板及燃料電池，這些設(shè)備都安裝在用戶(hù)端，其成本較低，其電壓等級(jí)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!MG的儲(chǔ)能形式主要有以下幾種：（1）直流母線(xiàn)上每個(gè)微源對(duì)應(yīng)的電池或是超級(jí)電容器；（2）直流儲(chǔ)能設(shè)備直接相連的設(shè)備（電池、飛輪等等）；（3）使用傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)慣性?xún)?chǔ)能。鉛酸電池被認(rèn)為是最適合應(yīng)用于MG的儲(chǔ)能設(shè)備。因?yàn)?，他們能夠在一個(gè)很短的時(shí)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!下垂控制：它利用分布式電源輸出有功功率和頻率呈線(xiàn)性關(guān)系而無(wú)功功率和電壓幅值成線(xiàn)性關(guān)系的原理而進(jìn)行控制。（1）電壓(V)-無(wú)功(Q)下垂特性：電壓調(diào)節(jié)對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性是必要的。如果沒(méi)有當(dāng)?shù)仉妷旱碾妷嚎刂疲驗(yàn)橄到y(tǒng)中微電源占有較大的比重，這使得系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)電壓或是無(wú)功震蕩。而運(yùn)行點(diǎn)的電壓誤差引起的環(huán)狀電流會(huì)超過(guò)微電源(MS)的額定值。此時(shí)就需要一個(gè)電壓來(lái)抵制無(wú)功的衰減，隨著由MS產(chǎn)生的無(wú)功變成容性，運(yùn)行點(diǎn)的電壓將會(huì)減少。反之，當(dāng)無(wú)功為感性的，則運(yùn)行點(diǎn)的電壓將會(huì)增加。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!其他控制策略：（1）研究人員還提出了一個(gè)多總線(xiàn)MG系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)和分析。在MG中，每個(gè)分布式發(fā)電（DG）系統(tǒng)計(jì)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(wú)功潮流而且可以在發(fā)生故障或是MG孤島運(yùn)行時(shí)可以實(shí)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!4.MG的孤島運(yùn)行、故障檢測(cè)、

安全分析MG的靈活性決定了它可以運(yùn)行在兩種運(yùn)行狀態(tài)下，一個(gè)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(yùn)行模式。其中，MG的孤島可能是由MV電網(wǎng)的故意（維護(hù)需要）或是強(qiáng)制斷線(xiàn)（中壓網(wǎng)絡(luò)的故障）引起的。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!基礎(chǔ)能源控制的微網(wǎng)運(yùn)行：在并網(wǎng)狀態(tài)下，微網(wǎng)的頻率被保持在一個(gè)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(chǔ)能設(shè)備的控制是很重要的。在下垂控制作用下，微網(wǎng)的負(fù)載變化時(shí)將導(dǎo)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(fù)荷的f/v敏感度，儲(chǔ)能設(shè)備會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)這些變化，微網(wǎng)的f/v的復(fù)位到正常值需要二次調(diào)頻控制的作用，以此來(lái)自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能設(shè)備的輸出。分布式能源資源與微網(wǎng)綜述共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!幾種方法：

（1）一種方法是建立一個(gè)實(shí)時(shí)的故障定位技術(shù)，比傳統(tǒng)的繼電保護(hù)準(zhǔn)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(jí)中DR單元的孤島檢測(cè)技術(shù)，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(guò)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(hào)。孤島條件下，D-軸控制器注入的信號(hào)可以調(diào)節(jié)PCC上的電壓幅值，而Q-軸控制器注入的信號(hào)會(huì)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!微網(wǎng)的安全分析：即使在低壓網(wǎng)中，MG的故障可能會(huì)引起大量的地電位升高。因此，將微網(wǎng)聯(lián)至公共網(wǎng)絡(luò)的接地分布式能源變壓器必須仔細(xì)分析并制定相應(yīng)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(fù)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(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!MG的運(yùn)行周期：（1）：MGCC宣布市場(chǎng)時(shí)期的開(kāi)始；賣(mài)電方估計(jì)其實(shí)際生