文档介绍：第六章微电网
第一节、微电网的概述
第二节、微电网的结构
第三节、微电网运行和控制方式
第四节、微电网电能质量分析
第五节、微电网能量管理系统
第六节、微电网控制MATLAB仿真
第七节、微电网的未来发展方向
第一节、微电网的概述
一、微电网的定义
微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念,是由多个分布式电源及其相关负荷按照一定的拓扑结构组成的网络,并通过静态开关关联至常规电网。其内部的电源主要是由电力电子装置负责能量转换,并提供必要的控制。它相对外部主网表现为单一的可控单元,并且满足用户对电能质量和供电可靠性安全性的要求。
二、微电网的重要意义
微电网可以提高电力系统的安全性和可靠性,有利于电力系统抗灾能力建设。
微电网可以促进可再生能源分布式发电的并网,有利于可再生能源在我国的发展。
微电网可以提高供电可靠性和电能质量,有利于提高电网企业的服务水平。
微电网可以延缓电网投资,降低网损,有利于建设节约型社会。
微电网可以为偏远地区供电,有利于新农村建设。
三、微电网国内外发展状况
美国微电网
美国最早提出了微电网概念,近年来,其微电网研究在持续进行着。美国的微电网研究项目主要受到了美国能源部和能源可靠性办公室、加州能源委员会的资助,其研究的重点主要集中在满足多种电能质量的要求、提高供电的可靠性、降低成本和实现智能化等方面。
2. 欧洲微电网
欧洲的微电网研究主要分为两个阶段,第一个是欧盟第五框架计划(5th Framework Program,FP5)中专门拨款450万欧元的微电网研究资助计划。欧洲微电网研究的第二个阶段名为“Advanced architectures and control concepts for more microgrid”,欧盟第六框架计划(6th Framework Programme,FP6)资助850万欧元。
目前日本在微电网示范工程的建设方面处于世界领先地位。日本政府十分希望可再生能源(如风能和光伏发电)能够在本国的能源结构中发挥越来越大的作用,但是这些可再生能源的功率波动性降低了电能质量和供电的可靠性。微电网能够通过控制原动机平衡负荷的波动和可再生能源的输出来达到电网的能量平衡,例如配备有储能设备的微电网能够补偿可再生能源断续的能量供应。因此,从大电网的角度看,该微电网相当于一个恒定的负荷。这些理念促进了微电网在日本的发展,并且日本十分重视关于微电网储能和控制的研究。日本学者提出了灵活可靠和智能能量供给系统(flexible reliability and intelligent electrical energy delivery system),并利用FACTS元件快速灵活的控制性能实现对配电网能量结构的优化。
据《2013-2017年中国微电网行业深度调研与可行性分析报告》显示,中国微电网研究处于起步探索阶段,在国家科技部“863计划先进能源技术领域2007年度专题课题”中已经包括了微电网技术,国家电网公司是微电网技术研究的主要机构,目前,清华大学、中国科学院电工研究所、天津大学、河海大学、东南大学,太原理工大学等单位也相继开始了对微电网的研究。2011年8月,国网电科院微电网技术体系研究项目通过验收,该项目首次提出了我国微电网技术体系,其中涵盖了微电网核心技术框架、电网应对微电网的策略、技术标准和政策等,并制定了我国微电网发展技术路线图,对我国微电网不同阶段的发展提出了积极的建议。
有研究分析认为,微电网是大电网的有力补充,是智能电网领域的重要组成部分,在工商业区域、城市片区及偏远地区有着广泛的应用前景。随着微电网关键技术研发进度快,预计微电网将进入快速发展期。
目前,国内对微电网的研究已经取得了一定的进展,但与欧洲、美国及日本等由研究机构、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成果上仍存在较大差距。
第二节、微电网结构
一、微电网总体结构
微电网的结构主要涉及两方面内容,一方面是微电网的基本结构,另一方面是微电网通信结构。
微电网基本结构:微电网一般是由多条辐射状馈线和负载群组成,辐射状配电网通过固态转换开关(Static Transfer Switch)在公共耦合点(Point mon Coupling)与主干配电系统相连。每条馈线具有断路器和潮流控制器。
微电网通信结构:微电网的通信结构是由三个基本层组成,首层是微电网中央控制器(Microgrid Central Controller),次层是负荷控制器(Load Controller)和微电源控制器(Microsource Controller)