微电网是什么_微电网的概念及技术特点

来源:整理 作者:2017年11月27日 17:13

  微电网的概念

  微电网(Micro-Grid)也称为微网,是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。   微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,它作为完整的电力系统,依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。 微电网是什么_微电网的概念及技术特点   微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,使传统电网向智能电网过渡。   微电网中的电源多为容量较小的分布式电源,即含有电力电子接口的小型机组,包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧,具有成本低、电压低以及污染小等特点。   由于环境保护和能源枯竭的双重压力,迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业(热电联供)的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制,不需要分布式的就地控制器,而仅采用常规的量测装置,量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制,微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。

  微电网的特点

微电网是什么_微电网的概念及技术特点
微电网系统结构图
  微电网系统由于包含有数量众多、特性各异的多种分布式电源而成为一个大规模、非线性、多约束和多时间的多维度复杂系统,具有复杂性、非线性、适应性、开放性、空间层次性、组织性和自组织性、动态演化性等复杂系统特征,属于一类变量众多、运行机制复杂、不确定性因素作用显著的特殊的复杂巨系统。因此,微电网技术的研究与开发应用应首先对其典型特征有全面的认识和掌握。   微电网的构造理念是将分布式电源靠近用户侧进行配置供电,输电距离相对较短,其负荷特性、分布式电源的布局以及电能质量要求等各种因素决定了微电网在容量规模及电压等级、结构模式和控制模式等主要方面呈现有别于传统电力系统的特点:   1、容量及电压等级:微电网的容量规模相对较小,其电压等级常为低压或者中压等级;   2、结构模式:微电网按照供电制式可分为交流、直流和交直流混合三种不同结构,技术最成熟,应用最广泛的是交流微电网结构;   3、控制模式:微电网主要有对等控制模式和主从控制模式两种,主从控制模式仍是目前国内外微电网实验系统与示范工程的主流。 微电网是什么_微电网的概念及技术特点
微电网与大电网关系图

  微电网的关键技术

  微电网由于包含数量众多、特性各异的多种分布式电源,而具有非常复杂的动态运行特性和能量管理问题,这导致了微电网系统的协调运行与控制机制十分复杂。为了有效协调控制各分布式电源来实现和保证系统的安全稳定、经济可靠的运行目标,需以系统的视角对微电网的规划设计、微电网的运行控制、微电网的保护及微电网的经济运行等关键技术进行研究。 微电网是什么_微电网的概念及技术特点
微电网的关键技术
  1、微电网的规划设计:是研究开发微电网系统的第一阶段内容,是保证系统安全稳定、经济可靠运行的重要基础,其目的在满足系统的稳定运行和所辖负荷需求的条件下,通过优化选择系统结构及电源配置,实现和满足微电网系统在规划期间的安全稳定运行和最小化的系统投资成本目标,微电网规划设计主要涵盖了具有能源互补特性的多种混合分布式电源组合类型、分布式电源的选型、运行方式、优化目标、运行策略与约束条件、优化算法以及系统网络结构设计等关键内容。   2、微电网的运行控制:是实现和保证微电网系统安全稳定、经济可靠运行的关键技术,是实现单元级的分布式电源控制和系统级的微电网控制两个不同层面间的协调协作优化。微电网的运行控制技术主要包括微电网的运行控制模式、运行控制策略、各分布式电源的控制方法(包含逆变控制)以及多分布式电源间的协调控制方法等关键内容。   3、微电网的保护:是指当微电网发生故障时而能够快速识别、定位及切除故障并恢复系统安全稳定运行的一种关键技术。并网运行模式的故障主要体现在微电网外部故障与内部故障,根据不同的故障位置选取的相应故障保护策略而排除故障。离网运行模式的故障主要体现在电源故障与馈线故障,进而采用电源保护或馈线保护方法排除故障。   4、微电网的经济运行:是实现和保证微电网系统经济效益和环境效益的第三阶段关键技术,也是检验微电网规划设计与控制方案优劣的最终体现。微电网的经济运行优化问题应充分考虑微电网的运行方式、优化调度目标、经济效益和环境效益、优化算法、优化调度策略以及运行约束条件等重要因素,进而在满足负荷供电质量和供电可靠性的基础上切实实现最大化利用可再生能源、减少温室气体排放和降低系统电力成本。

  总结

微电网是什么_微电网的概念及技术特点
  微电网是实现分布式发电技术大规模应用、有效提高系统供电可靠性的一种新型自治电力系统。由上文分析可以看出:   1、微电网属于一个非线性、多约束、多时间尺度和多维度的复杂系统,应以系统角度深入了解微电网的特点和关键技术,才能科学研究和开发应用微电网;   2、为了实现微电网整个系统安全、稳定、可靠和经济运行目标,应在综合考虑微电网典型特征的基础上,遵循因地制宜、因时制宜的设计原则,合理选择微电网各关键技术。
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