智能微电网运行控制技术交流--赵景涛-solarbe文库

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智能微电网运行控制技术交流国网电力科学研究院国电国电南瑞科技股份有限公司南瑞科技股份有限 2012年6月一．微电网的发展概况二．微电网的典型结构三．微电网关键技术研究框架五．微电网运行控制与模式切换六．国网电科院微电网相关工作四．微电网综合监控系统体系架构 1.1 研究背景能源结构调整的需要电网技术发展的需要电力工业发展的需要分布式发电的兴起分布式发电技术的需要可再生能源发电技术的发展，使分布式能源以其独有的环保、便利、经济和可靠，受到人们越来越多的关注。分布式发电渐进发展带来的高渗透率将使传统的电能质量、控制技术、保护技术、能效管理等面临很多技术问题。分布式发电的并网对传统电网提出了挑战，需要进一步深入研究分布式发电/微电网的并网技术和协调控制技术。缓解电网峰谷供电压力，提高电网的供电可靠性及运行经济性，提升综合能效利用率。优点接入方便，运行简单缺点以分布式电源（DG）为单元输电网络 G G G G 分布式发电系统并网运行方式 n系统故障退出运行 n间歇性影响周边用户 n能源综合优化困难 n对电网运行调度提出了挑战上述缺点已制约了DG的发展高压配网 110KV 中压配网 35/10KV 低压配网 0.4KV 负荷负荷 DG DG DG DG DG 将分布式电源组成微电网运行光伏冷热电联供微电网边热、冷输电网络 G G G G 微电网并网运行方式太阳能储能装置风电储能冷热电联供界热、冷中央控制高压配网 110KV 中压配网 35/10KV 低压配网 0.4KV 负荷负荷 MG MG MG MG MG 微电网通过综合调节分布式发电、储能和负荷实现微电网自平衡微型化主要体现三个方面电压等级低；系统规模小；电能就地利用。微电网的基本特征融合电能的生产、交换、分配、消费等环节，提高能源利用率，扩大可再生能源利用范围，实现节能减排。内部电量的自平衡，与外部电网电力交换很少。微电网内的分布式电源以风力发电、光伏发电等清洁能源为主，减少对一次能源的消耗。高效性清洁性最大化接纳分布式电源节能降耗、提高能效我国发展微电网的目的 7 提高抗灾能力及应急供电推进新农村电气化智能电网的有机组成部分满足用户多类电能质量需求一．微电网的发展概况二．微电网的典型结构（南瑞配农电-内部资料）三．微电网关键技术研究框架五．微电网运行控制与模式切换六．国网电科院微电网相关工作四．微电网综合监控系统体系架构微电网的类型微电网的类型根据微电网组网方式的不同，微电网可分为交流微电网、直流微电网、交直流混合微电网三种类型。交流微电网直流微电网交直流混合微电网美国CERT提出的微电网结构微电网的结构欧洲微电网典型结构微电网的结构日本仙台的微电网结构微电网的结构一．微电网的发展概况二．微电网的典型结构（南瑞配农电-内部资料）三．微电网关键技术研究框架五．微电网运行控制与模式切换六．国网电科院微电网相关工作四．微电网综合监控系统体系架构输电系统 n 接有常规发电机组，地域广 n 输送电能，电压等级高 n 环网运行，停电影响大MG MGMG MG MG 微电网带来的挑战未来配电系统定会有众多微电网存在（高渗透率）微电网的存在，完全改变了配电系统的特征许多与输电系统安全性、保护与控制等类似的问题同样需要关注，但由于二者功能、结构、运行方式等完全不同，关注的重点与研究方法截然不同。常规配电系统 n 无电源接入，区块化 n 分配电能，电压等级低 n 损耗大，一般开环运行 n 停电频繁，影响用户可靠性 MG MG MG MG MG MG MG MG MG MG MG MG 与电网无缝连接，就地/远程调度，灵活切换，具备“黑启动”能力，实现偏远地区供电等。灵活性包容性对内兼容各类分布式电源、储能及负荷；对外可灵活参与电网运行；易扩展、即插即用。微电网的特征及发展方向融合电能的生产、交换、分配、消费等环节，提高能源利用率，扩大可再生能源利用范围，实现节能减排。微电网具备电力系统的可控性，满足不同用户的电能质量及可靠性需求，并可作为电网应急电源，实现电力应急。经济性自治性可根据需要配置不同的分布式电源、不同的负荷、不同的储能，便于扩充升级。可扩性 n我国发展微电网发展目的、方向及前景 n微电网核心技术及要求微电网关键技术研究框架研究框架内容 n微电网相关前瞻性外延技术及要求 n微电网标准体系 n微电网政策和管理体系 n大电网应对微电网的策略体系 n微电网关键技术研究框架从基础理论、应用技术与关键装备、示范工程与技术规范标准三个层面展开。研究框架层次微电网关键技术研究框架 n基础理论研究 u微电网和大电网相互作用的机理 u微电网中分布式储能的作用机理 u微电网的建模与仿真 u微电网的规划和设计 u微电网的运行理论应用技术与关键装备研究 u分布式电源、分布式储能、负荷协调控制研究 u微电网并网和孤岛运行的控制策略研究微电网关键技术研究框架 u微电网的安全稳定控制策略研究 u微电网保护，及含微电网的配电网协同保护研究 u微电网电力电子接口技术研究 u微电网分布式储能技术研究 u微电网电能质量监测与控制技术研究 u分布式电源/储能及微电网的接入控制研究一．微电网的发展概况二．微电网的典型结构（南瑞配农电-内部资料）三．微电网关键技术研究框架五．微电网运行控制与模式切换六．国网电科院微电网相关工作四．微电网综合监控系统体系架构微电网运行控制体系架构分布式发电/微电网接入控制系统 n多分布式发电/微电网监控 A B N n分布式发电/微电网交换功率控制 n多分布式发电/微电网智能优化调度 n含分布式发电/微电网的馈线自动化 n分布式发电/微电网容量与安装位置优化微电网综合监控系统架构微电网能量管理系统一．微电网的发展概况二．微电网的典型结构（南瑞配农电-内部资料）三．微电网关键技术研究框架五．微电网运行控制与模式切换六．国网电科院微电网相关工作四．微电网综合监控系统体系架构微电网的运行状态 n并网运行状态 n离网运行状态 n故障/检修状态 n离网启动过程 n并网启动过程 n离/并网切换过程 n并/离网切换过程微电网运行控制的目标并网运行基本目标不影响配电网运行，充分利用可再生能源，提高微电网就地负荷的供电质量。优化目标为配电网提供辅助支持，参与配电网自愈，提高配电网的供电可靠性。离网运行切换过程保证微电网的电压和频率稳定，实现发储用的能量平衡。基本目标保证微电网暂态稳定。优化目标微电网就地负荷不受影响。分布式电源变流器的控制方式 n恒功率控制（PQ）使分布式电源或储能输出的有功和无功等于其参考功率。 n恒压恒频控制（V/f）不管输出功率如何，输出电压和频率维持不变。 n下垂控制（droop）输出有功与频率呈线性，输出无功与电压幅值呈线性。微电网并网运行控制模式 n变功率模式充分利用可再生能源发电，不考虑对电网影响。 n恒功率模式对储能的调节能力和响应速度要求较高。 n复合最优功率模式既考虑储能的充放电特性，也考虑配电网对微电网功率变化率的要求。三种模式下交换功率响应特性微电网离网运行控制模式 n主从控制一个分布式电源作为主控单元，采用V/f控制，用于向微电网中的其他分布式电源提供电压和频率参考；其他分布式电源采用PQ控制。微电网离网运行控制模式 n对等控制微电网内分布式电源在控制上都具有同等的地位，各控制器间不存在主、从的关系，每个分布式电源都根据其接入系统点电压和频率的就地信息进行控制。