文档介绍：用微电网构筑智能电网
智能化是电网未来发展大势所趋,而在智能电网中,微电网是一个非常重要的组成部分。所谓微电网,也叫分布式电源孤岛,是为一组包含变压器、电机、照明系统等的设备提供电源负荷的发电系统。孤岛系统既要能与公共电力系统连接,成为其组成部分,也要能在与电力系统断开的情况下为大面积区域供电。
随着智能电网的日益发展,以及风能、太阳能等可再生能源所提供的发电量的不断提升,分布式电源孤岛的重要性日益显现,其对电网的影响也逐渐增大。分布式电源孤岛对更大规模的电力系统是非常有益的,它能够提高电力系统的可靠性、减少区域超负荷问题、通过降低谐波失真总量来解决电能质量问题等。而在建设微电网的过程中,要让这些优势得以发挥,就必须确保分布式电源孤岛是根据最近期的工程方案为标准进行设计、建造和运行的,并且能够与更大规模的电力系统实现最大可能的无缝连接以及无缝分离。
为了能使行业实现上述目标,电力系统的规划者、运营商、系统集成商以及设备生产商们需要一份通用指南。电子与电气工程师协会(IEEE)近期公布的一项新标准就为上述问题提供了解决方案。IEEE 《分布式电源孤岛系统设计、运行与接入指南》不仅为分布式电源孤岛的设计、运行及接入电力系统等方面提供了最佳的指导方案。它还有助于相关人士能够在一个通用的框架下创建和运行电力系统。
标准的构建必须考虑到不同类型微电网的运行模式。分布式电源孤岛系统根据供电和负荷的不同组成方式可分为7类。例如由同一个客户设备内部的供电和负荷构成的本地电力系统孤岛,由变电站的一条或若干条总线负荷组成的变电站孤岛,以及单个变电站的负荷组成的变电站孤岛等。
这些微电网系统需要具备的共同特点,就是可以自由地与更广地域电力系统的电网连接和分离,并且在切换过程中能够及时响应。要使这些分布式电源孤岛系统能够在可预见的,可靠的及不受干扰的情况下做出响应,需要确保各项工作的审慎严密。要做到这一点,首先要明确分布式电源孤岛的四大运行模式:第一为普通平行模式,此时分布式电源孤岛与电力系统相连;第二为孤岛模式,此时微电网必须能够在岛内提供负荷有效功率和无功功率;第三为孤岛切换模式,其产生原因可能是计划内或计划外的事;第四为重新连接模式,要求具备孤岛与电力系统同步的适当条件。
分布式电源孤岛通常的运行模式为普通平行模式或孤岛模式。要从一种模式切换到另一种模式需要监测(电压、频率等)和控制设备。取决于监测和控制的所需程度,控制设备可能非常精密复杂。
与电力系统重新连接可通过多种方式进行。:主动同步,即通过一个控制机制在重新连接完成之前,将分布式电源孤岛与电力系统的电压、频率和相位进行吻合配对。要采取这种方式,就必须在这两者中采用特殊技术处置敏感状态,并要将此信息传回到控制机制。而被动同步则更类似于“监测和等待”方式。采用分布式电源孤岛并联设备来检测系统参数,只有当两套系统都在容许界限之内时才能相联。这种方式也要求使用感应技术,可能需要比主
动同步花费更长的时间。第三种方式是开放式切换,转换将导致分布式电源负荷断电。负荷和分布式电源在重新连接到电力系统之前都将断开。此种方式不需要同步感应器。
规划和管理对于建立并运行一个微电网来说都是非常重要的。当区域电力系统电力中断时,要设计一个与电力