分布式能源与微电网技术 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微 电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为 现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全 问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发 展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太 阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化 控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加 强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式 发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提 供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统 一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加 强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是 新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源， 在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主 要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分 重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出 波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下， 对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能 互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对 电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度， 以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问 题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释 放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基 于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力 系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效 的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予 全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式 能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线 汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战 发表时间：2018-04-17T10:33:57.577Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：林飞孙婧妍 [导读] 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。 （国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司） 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源 ,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响。 关键词：智能电网；分布式发电；微网 当前 ,作为集中式发电的有效补充 ,分布式发电及其系统集成技术已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持 ,分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。在未来 ,微网技术是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。正因为如此 ,对智能配电网的技术需求从未像今天这样迫切。 一、分布式发电 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源 ,包括可再生能源 (太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气) 进行发电供能的技术。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点 ,但是 ,一些可再生能源具有的间歇性和随机性等特点 ,使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡 ,通常还需要其他内部或外部电源的配合。 1、分布式发电系统运行特性 分布式发电系统通常包括能量转换装置 (即分布式电源) 及控制系统 ,并通过电气接口与外部电网相连 ,分布式发电技术的千差万别使得各种分布式电源具有完全不同的动态特性 ,而分布式发电系统的动态特性却不仅仅体现其电源本身的特性 ,除了少数直接并网的分布式电源外 ,其他大多通过电力电子装置并网。 2、分布式发电相关技术问题 考虑到经济性 ,各种分布式电源只有并网运行才能有效发挥其技术优势。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化 ,因此 ,这些电源不能独立地向负荷供电 ,不可调度 ,需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。此外 ,分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布 ,对配电网而言 ,由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流 ,给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。下图为分布式电源配电网： 二、微网 微网指的是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统 ,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。分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战的经济意义主要体现在 : ①可大大提高分布式电源的利用率 ; ②有助于电网灾变时向重要负荷持续供电 ; ③避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响 ;④有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。当前 ,微网实验室和示范工程的建设格外令人关注 ,欧盟以及美国、加拿大、日本等国家都建成了具有各自特点的微网项目 ,并开展了相关领域的研究工作。 三、智能配电网 智能电网以实现电网的安全稳定运行 ,降低大规模停电的风险 ,使分布式电源得到有效利用 ,同时提高电网资产的利用率以及用户用电的效率、可靠性和电能质量为主要目标。智能输电网立足于提高输电网运行的安全性和稳定性 ,降低全网大规模停电的风险 ,实现能源的广域优化配置以及大型可再生能源的集约化开发。智能输电网的建设为智能配电网的实现提供了坚强的网架基础,保证了智能配电网发展的可持续性。 1、智能配电网相关技术问题 智能配电网的发展动力主要来源于技术上的推动和商业需求的拉动。从技术上看 ,分布式发电技术、通信与信息技术的发展是促进配电网向智能化方向发展的最大动力。在系统控制方面 ,含微网的智能配电网与大电网的控制问题具有典型区别 : ①智能配电网与输电网中的电源特性明显不同 ,后者主要为同步电机 ,具有自同步性 ,而分布式电源则大多通过电力电子逆变器并网 ,没有自同步性 ; ②微网及配电网中的负荷波动对电源输出影响较大 ,而输电网中负荷波动相对冲击小 ; ③分布式电源的多样性、间歇性与随机性增加了电压与频率控制的难度,而实现多微网的协调控制则更加困难 ; ④输电网的控制侧重于可靠性 ,而智能配电网还要同时关注电能质量等其他问题。在系统保护方面 ,由于分布式电源和微网的存在使得配电网中的潮流具有双向性 ,含微网的智能配电网应该在故障和非正常运行时首先保证整个系统的安全性和稳定性。 2、分布式发电、微网与智能配电网的关系 当前 ,分布式发电技术、微网技术和智能配电网技术分别处于不同的发展阶段。其中 ,部分分布式发电技术已经比较成熟 ,处于规模化应用的关键阶段 ,政策上的支持加快了分布式发电技术的推广与应用 ,影响分布式发电技术发展的关键问题并不是分布式发电本身的技术问题 ,而是其并网后带来的电网运行问题。微网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题 ,同时 ,它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致 ,本质上公用微网已经具备了智能配电网的雏形 ,它能很好地兼容各种分布式电源 ,提供安全、可靠的电力供应 ,实现网络层面的能量优化 ,起到了承上启下的作用 ,但它与智能配电网的主要区别体现在多样化商业产品的提供和与用户的互动性方面。相对于微
分布式发电与微电网 一、分布式发电 分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想发生，它具有投资小、清洁环保、供 电可靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，是未来电力 系统的重要发展趋势之一。 （一）分布式发电的基本概念 分布式发电目前尚未有统一定义，一般认为，分布式发电（Distributed Generation, DG）指为满足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。分布式电源（Distributed Resource, DG）指分布式发电与储能装置（Energy Storage，ES）的联合系统（DR=DG+ES）。它们规模一般不大，通常为几十千瓦至几十兆瓦，所用的能源包括天然气（含煤气层、沼气）、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；而储能装置主要为蓄电池，还可能采用超级电容、飞轮储能等。此外，为了提高能源的利用效率，同时降低成本往往采用冷、热、电联供（Combined Cooling、Heat and Power, CCHP）的方式或热电联产（Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation）的方式。因此，国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源（Distributed Energy Resource, DER）系统，而将包含分布式能源在内是电力系统称为分布式能源电力系统。由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁和可再生能源。未来分布式能源系统是应用将会越来越广泛。 分布式发电直接接入配电系统（380V或10kV配电系统，一般低于66kV电压等级）并网运行较为多见，但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联，形成独立供电系统（Stand-alone System），或形成所谓的孤岛运行方式（Islanding Operation Mode）。采用并网方式运行，一般不需要储能系统，但采取独立（无电网孤岛）运行方式时，为保持小型供电系统的频率和电压稳定，储能系统往往是必不可少的。 由于这种发电技术正处于发展过程，因此在概念和名称术语是叙述和采用上尚未完全统一。CIGRE欧洲工作组WG37-33将分布式电源定义为：不受供电调度部门的控制、与77kV以下电压等级电网联网、容量在100MW以下的发电系统。英国则采用“嵌入式发电”（Embedded Generation）的术语，但文献中较少使用。此外，有的国外文献和教科书将容量更小、分布更为分散的（如小型用户屋顶光伏发电及小型户用燃料电池发电等）称为分散发电（Dispersed Generation）。本节所采用的DG和DR的术语，与
智能微电网与分布式电源并入关键技术研究 摘要：我国可再生能源发展”十三五”规划指出，要通过不断完善可再生能源扶持 政策，创新可再生能源发展方式和优化发展布局，加快促进可再生能源技术进步 和成本降低，进一步扩大可再生能源应用规模，提高可再生能源在能源消费中的 比重，推动我国能源结构优化升级。但风能、太阳能等可再生能源发、用电存在 间歇性、波动性强，接入电网技术性能差和对电网注入谐波等一系列问题。大量 的分布式电源并入电网以后，改变了传统配电网潮流单向流动的现状，给配电网 带来了很多新的技术问题，如：（1）电网调整问题；（2）继电保护问题；（3）对短路电流水平的影响；（4）对配电网电能质量的影响。而智能微电网的深度 开发和建设则能够有效的解决以上技术问题。智能微电网能够使新能源发电真正 代替现有的火力发电，可以有效地应对未来的能源短缺、环境污染和气候变化问题。 关键词：智能微电网；分布式电源；储能技术；能源管理 一、引言 智能微电网是微网技术的智能化，通过采用先进的电力技术、通信技术、计 算机技术和控制技术将分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统[1]。关键技术主要包括：能量优化调度技术、储能技术、保护控制技术、微电源运行模式的无缝切换技术。智能微电网的特点 主要体现在以下几个方面：（1）采用先进的量测、传感技术进行检测；（2）通 过模型仿真和潮流分析，合理预测和分配电力；（3）对监测状态进行有效控制；（4）接入分布式发电，自适应处理技术；（5）数据到信息的提升，优化运行方式。 二、研究内容 2.1能量优化调度技术 能量经济优化调度是微网研究的重要方面，对于这项技术，国际上很多国家 开展了对微网的研究，并提出了微网的概念和发展目标。近10多年来，微网在 理论和实际应用中均取得了丰硕的成果[2-4]。本研究将从负荷资源性质的角度寻 求优化微网运行的方案。微网中负荷按其可调度性大致可分为3类，即重要负荷，可调整负荷及可平移负荷。电力系统中存在着大量的能与电网友好合作的可平移 负荷，在微网调度中考虑可平移负荷的影响，有利于提高微网运行经济性。 （1）负荷平移 负荷平移流程图如图2-1所示，通过最小二乘法确定电力系统中的可平移负 荷单元数量，采集和分析可平移负荷基础数据，确定目标负荷曲线，建立目标函 数使平移后得到的负荷曲线和目标负荷曲线的吻合度最高，建立可平移负荷模型，利用内点法求解可平移负荷模型，最终得出负荷平移结果。 图2-1 负荷平移流程图 （2）可平移负荷模型求解 可平移负荷模型是一个典型线性约束二次规划问题。常规的二次规划算法有 有效集法、信赖域法和内点法。考虑到可平移负荷模型中优化变量个数较多，规 模较大，因此应采用内点法求解。 2.2储能技术 大容量储能装置在微电网中的作用：1、削峰填谷，减少负荷冲击；2、平抑、
分布式发电、微网与智能配电网综述 姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXX 清华大学电气一班
1.分布式发电 1.1 概念 美国于1978年在《公共事业管理政策法》中将DG定义为：为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几kW～50MW的小型模块式且与环境兼容的独立电源。 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内，大型的分布式电源容量可以达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点，但是，一些可再生能源具有间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡，通常还需要其他内部或外部电源的配合。分布式发电技术的应用对开发可再生能源起着促进作用，有利于减少环境污染，是非常清洁的发电方式，可以建立在居民区和商业中心． 1.2 几种主要的技术 目前，比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。应用较多的为热电冷三联供（CCHP），有时简称为CHP (Combined Heating &Power)。 1.2.1风力发电 风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再转化为电能的一种发电方式。风力发电机的t要组成部分为支撑塔、风力涡轮、调相装置、齿轮箱、发电机以及速度测量和控制装置等。风力发电的运行方式主要有两种：①独立运行的供电系统，解决规模小的社区用电问题：②作为常规电网的电源，与电网并联运行。虽然风电技术难度高，成本高，受风的影响很不稳定等问题比较突出，但由于风能是一种可以加以利用的可再乍能源清洁无污染。不产生有害气体和废弃物，因此风力发电越来越受到世界各过的重视。 1.2.2光伏发电 光伏发电系统直接将太阳能转变为电能，不需要热力发动机，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。发电装置由固态半导体电子器件组成，重量轻，采用模块化的结构，所以光伏系统适用于其他分布式发电技术不能实现的环境(如安装于居民建筑物上)，但缺点是投资大，成本太高。近年来，随着光伏电池成本的下降以及对可再生能源利用的重视，光伏发电也开始用于并网运行。特别是嵌入到建筑物顶上的光伏发电系统，可直接连到用户的低压电网上去使总体造价降低，具有广阔的应用前景。在美国和日本的一些地区，已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的光伏发电系统与当地电网相联。 1.2.3燃料电池发电 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。按电解质的性质町将燃料电池分为许多类：聚合电解质膜电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体电解质燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等。其能量转化效率可达40％至60％，有害废物排放可以忽略，运行时无噪声。可直接安装在居民区。由于其所具有的特点，以及起容鼍上的可塑性、高效率和模块化设计，使之特别适合在分布式发电系统中应用。但燃料电池要广泛应用到分布式发电系统中仍有很多挑战和技术问题需要克服，如生产以氢为燃料的燃料电池，如何通过增加起制造容量来减少其发电费用。 1.2.4热冷电三联供
论析微电网分布式电源的控制方案 论析微电网分布式电源的控制方案 摘要：微电网中的分布式电源控制是微电网研究中的关键问题之一。文章主要介绍了分布式电源的控制方式与实现机理，以及微电网能量控制的分类，分析了不同控制方式存在的优点与缺陷。阐述了微电网中分布式电源控制的研究方向，以期为进一步的研究提供参考。 关键词：微电网；分布式电源；能量管理 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 微电网是将分布式能源纳入中、低压配电网以解决未来能源问题及利用新能源、绿色能源的重要途径。分布式电源是分布式能源的主要实现形式。世界上很多国家都参与到微电网的研究和开发中，关于微电网的理论和试验研究已经取得了一定成果。微电网中的分布式电源与大电网概念下的分布式电源在单体的功率控制方法上是相同的，但是由于微电网中的分布式电源肩负着支撑微电网运行的责任，因而不能像大电网中的分布式电源那样一旦遇到大电网发生故障则退出运行。因此，对于微电网分布式电源控制的研究具有重要的意义。 二、分布式电源控制的类型 分布式电源是微电网主要的能量源，在目前的研究中分布式电源主要以通过电力电子逆变器的电气耦合方式为主。依据逆变器所控制电气参数的类型，逆变器的控制方式主要有： 1）电压控制方式；2）电压控制方式衍生出的间接功率控制方式；3）由电流控制方式。本文主要针对这三种方式进行论述： （1）电压控制方式，是指分布式电源的逆变器以输出参考电压波形为目标。如图 1 所示，通过对输出电压U（a，b，c）和参考电压U（a，b，c)(ref)进行dq变换，将三相对称正弦波形转换为dq 轴上的直流波形Ud 和Uq，通过 PI 控制器实现对参考电压的无差跟踪该方式的优点是孤岛运行时，分布式电源能够为微电网提供电压
XXXXX毕业设计（论文）外文翻译 原文题目：Microgrids and Distributed Generation 译文题目：分布式发电和微网 学院名称：XXXXXX 专业班级：XXXXXX学生姓名：XXXXXX 微网和分布式发电 Robert H. Lasseter, Fellow, IEEE Abstract : Application of individual distributed generators can cause as many problems as it may solve. A better way to realize the emerging potential of distributed generation is to take a system approach which views generation and associated loads as a subsystem or a “microgrid”. The sources can operate in parallel to the grid or can operate in island, providing UPS services. The system will disconnect from the utility during large events (i.e. faults, voltage collapses), but may also intentionally disconnect when the quality of power from the grid falls below certain standards. Utilization of waste heat from the sources will increase total efficiency, making the project more financially attractive. University of Wisconsin Laboratory verification of microgrid control concepts are included. CE Database subject headings: CHP, distributed generation, intentional islanding, inverters, microgrid, power vs. frequency droop, voltage vs. reactive power droop. 摘要：应用分布式发电技术造成的问题与它能解决的问题相比是一样多的。为了更好地实现分布式发电，就是将其包含的发电机组和与之关联的负载组成的系统当做子系统或微网来处理。这个微网可以并网运行或者以孤岛的方式运行，提供不间断电源。当微网发生大事件（故障、电压崩溃）或者功率因素跌落到某个标准值时，它会自动与大电网分离，从而保证大电网的稳定运行。此外利用发电时产生的余热，有利于提高整体的效率，使得项目具有更好的经济效益。美国的威斯康辛大学实验室在这方面进行了相关的实验，对微网这个概念作出了更加详细的诠释。 关键词：热电联产，分布式，孤岛模式，逆变器，微网，功率与频率衰减特性，电压与无功功率的衰减特性 1.引言 随着社会经济的发展以及技术的不断改进，人们对电能的需求提出了更高的要求。由于传统的发电模式存在效率低、能耗大以及经济效益低等诸多的问题，而新兴的技术具有低排放、低经济成本、搞经济效益等优势，分布式发电在逐渐取代原来的传统模式。与此同时，分布式发电涵盖的范围非常广，这其中包括内燃机，微型燃气轮机，燃气涡轮发电机，光伏，燃料电池和风能发电。这些新技术的应用，为电网输送更加可靠、高质量的电能提供了保障。 虽然分布式发电在美国的普及程度还没有达到显着水平，然而，这种情况正在发生迅速的改变，这让我们更加要注意这种发电方式带来的与原来的配电系统不匹配的问题。滥用分布式发电造成的问题与它当初解决的问题是一样多的。一种更好开发分布式发电潜能的方式就是将包含分布式发电机和与之关联的负载的系统当做子系统或微网来处理控制。这种方法考虑到通过当地的
分布式发电与微电网技术专业简介 专业代码530112 专业名称分布式发电与微电网技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握太阳能、风能、生物质能等多种分布式能源发电基本知识，具备分布式发电系统和微电网的系统容量设计、设备选型、安装调试和运行维护能力，从事分布式能源系统关键设备的制造、分布式发电系统的设计、施工、运行等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向电力、能源、供电和电力设备制造企业，在制造设计、施工及管理等岗位群，从事分布式能源系统关键设备的制造、分布式发电系统的设计、施工和运行管理等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备对分布式发电系统的运行维护能力； 3.掌握多种分布式能源的发电技术，具备分布式发电系统的设计能力； 4.掌握分布式电源的并网技术，具备分布式发电系统的安装调试能力； 5.掌握微电网的结构、控制原理和方法； 6.了解国内外电力市场的概况和发展趋势。 核心课程与实习实训 1.核心课程
电工技术基础、电子技术基础、电气控制与 PLC 应用技术、电力电子技术、光伏发电技术、风力发电技术、微电网技术等。 2.实习实训 在校内进行电工基础、智能电源综合、电气绘图与电子 CAD、电气控制综合、光伏发电系统的安装与调试综合、风力发电系统的安装与调试、微电网技术综合等实训。 在发电、供配电企业进行实习。 职业资格证书举例 维修电工电气值班员电网调度自动化运维员 衔接中职专业举例 风电场机电设备运行与维护太阳能与沼气技术利用发电厂及变电站电气设备供用电技术 接续本科专业举例 电气工程及其自动化自动化新能源科学与工程电气工程与智能控制智能电网信息工程
微电网中的分布式电源及其特性 摘要：本文讨论了分布式发电及微电网技术产生的背景，归纳了微电网中分布式电源的种类及特点，并分析了微电网中几种主要分布式电源的特性。 关键词：微电网分布式电源特性 0 引言 微电网本身结构具有复杂性和多样性的特点，由于开展研究的时间还不长，目前在理论和技术上还不够成熟，需要进一步开展研究。本文探讨了微电网中分布式电源的种类及特性，对于微电网工程的分布式电源设备选型提供了依据。 1 分布式发电及微电网 数十年来，电力系统主要依靠大型发电厂及超高压长距离输电线路，集中向中心供电，以满足快速增长的电力需求。这种方式需要较长的工程建设时间，耗资巨大，消耗大量的一次能源，并且影响生态环境。另一方面，集中供电模式存在大停电的可能性，一旦发生会导致巨大的经济损失，近年来国内外的若干大停电事故证明了这一点。因此，利用风力、太阳能等清洁能源发电的分布式发电（Distributed Generation, DG）技术开始受到重视。分布式发电具有灵活、分散、小型、靠近用户和合理使用清洁能源的特点，能够减少输电损耗、提高一次能源的利用率以及减少废气排放，具有很好的应用前景。然而，大量分布式发电并网有可能造成电力系统对其不可控制的局面，并引发相应的电能质量、电网安全稳定性等诸多问题。 为了解决电力系统与分布式发电间联网运行的相关问题，充分发挥分布式发电为电力系统用户所带来的技术经济效益，进一步提高电力运行的灵活性、可控性和经济性，以及更好地满足电力用户对电能质量和供电可靠性的更高要求，微电网（Microgrid, MG）的概念应运而生，并很快成为国内外工程研究领域的最新前沿课题之一。与常规的分布式发电直接并网相比，微电网灵活、系统地将分布式电源与本地负荷组为一个整体，通过柔性控制可大大降低分布式电源并网运行对电力系统的影响。将分布式电源以微电网形式接入到电网中并网运行，与局部电网互为支撑，可提高分布式电源的利用率，有助于电网灾变时向重要负荷持续供电，避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响，有助于可再生能源的优化利用。 2 微电网中分布式电源的种类及特点 以往的分布式电源有用户紧急备用的小型柴油发电机、燃煤的自备电厂小发电机组等，由于技术性能差、效率低、影响环保，已逐渐被淘汰或取代。随着科技的发展、设备性能的提高、环保意识的进步及能源政策的引导，分布式电源朝
分布式发电和直流微电网 摘要本文围绕分布式发电和直流微电网两个中心，介绍了分布式发电和直流微电网的由来和特点，参考其他文献对直流微电网的系统结构进行了简要的分析，发现直流微电网在发展过程中存在的问题，并对二者的发展前景进行预测。 关键词分布式发电直流微电网发展状况结构 引言随着全球经济的快速发展，各行各业对电能的需求与日俱增，伴随电气领域符合需求的不断攀升以及化石燃料数量的减少，对新能源的开发和利用迫在眉睫。发展可再生能源一直是各国关注的重点问题，随着相关政策的出台，可再生能源的分布式发电建设正在进行，但在发展过程中还存在诸多问题亟待解决。 1分布式发电与微电网的关系 1.1 分布式发电的由来 传统的电网是经过发电、输电、配电三个主要环节，将电能从发电厂输送到用户的单向流动。现代电网为了提高经济效益，大力发展新能源，而新能源发电需要与传统发电并网运行，目前并网点一般是在配电环节，这是因为新能源发电与传统发电之间存在着发电容量和电压等级的差异。要顺利实现配电环节的并网，必须要改变配电网的运行方式，将电源嵌入配电网中去，这就是分布式发电的含义。 1.2 微电网的由来 由于现代电力需求和资源的分布比较分散，使得分布式发电的建设也具备
了灵活分散的特点，分布式发电这一举措充分利用现有的电网设施，大大减少了电网升级建设的成本，但分布式发电受到诸多客观原因如成本高、不确定性强等影响，发电效能无法充分发挥出来，对新能源的利用发展产生不良影响，为了解决这一难题，提出了微电网的概念。微电网将分布式电源、储能、负荷及电力电子装置有机结合，形成自愈性强的可控发用电系统。与主网不同，微电网独立形成一个具备高可控性的模块单元，在大电网的总体结构中，起着电力补充的作用．当大电网出现故障时，为电网重要负载提供可靠的高质量电能。 1.3 直流微电网的优势 相比于传统交流电网，直流微电网在新能源利用和负荷承载方面拥有明显的优势，首先直流微电网是在大电网的总体结构中，起着电力补充的作用，以新能源发电电能为主体进行有效补充，直流所发的电能如果要并入交流配电网，就必须经过升压和逆变两个过程。若直接接入直流微电网则会方便得多，大大节省了逆变环节的资源消耗。 近年来，直流家电逐渐进入我国家电市场，可预见直流家电所占的市场份额将会越来越大。直流微电网建设不但可以有效降低家用电器的耗能，而且能够减少所有整流环节的成本。 此外线路成本低、输电能力强，直流微电网具有更高的转化效率，在电网的整体运行中，直流微电网也不需要专门对其电压的相位和频率进行跟踪，大大提高系统的可控性和可靠性，同时符合节能要求。 2直流微电网系统结构 在国内电气领域中，对微电网的边界拟定有明确的要求: 电压等级在35kV 及以下，包含35kV、20kV、10kV和400V四种。直流微电网系统结构简图如图1所示。
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1. 对分布式发电技术和微电网的概括 分布式发电技术指某些与用户侧安装相靠近的中小型发电装置，该技术可直接接入配电网络，与公共电网共同供给电能，亦可以独立于公共电网，直接供给电能。现阶段分布式发电技术比较常用的有：生物质能发电系统、风力发电系统、太阳能光伏电池发电系统、燃料电池发电系统、以微燃机、内燃机及燃气轮机等为核心的发电系统。此外，储能技术也在分布式发电中得到应用，且超导储能、高密度电容储能、飞轮储能技术的发展速度也相当的快。 分布式发电的优越性主要包括：节能性、环保性、可靠性、灵活性、能源多样化、效率高等，且电力市场化也推动了分布式发电技术的广泛应用。分布式发电技术主要被应用于：住宅小区、企事业单位（学校、疗养院、医院等）等。 微电网（Micro-Grid）也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。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，是指多个分布式电源及其相关负载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。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，是传统电网向智能电网过渡。 2. 光伏系统最大功率跟踪控制的仿真研究 2.1 光伏电池建模与仿真分析 光伏电池是利用光生伏特效应（Photovoltaic Effect，简称光伏效应）将光能转变为电能的器件，光伏效应就是当光伏电池受到外界光照时，其内部的电荷发生运动而产生电流和电动势的一种效应。通过光伏电池组件将外界太阳辐射的能量转换成电能的系统称为光伏发电系统。目前，光伏发电工程上广泛采用的光电转换器件主要是硅光伏电池，已开始大规模产业化生产。 2.1.1 光伏电池特性 硅太阳能电池的特性可用一个等效电路来描述： 图 1 太阳能电池等效电路
分布式发电与微电网技术 一、分布式发电 分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想发生，它具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，是未来电力系统的重要发展趋势之一。 （一）分布式发电的基本概念 分布式发电目前尚未有统一定义，一般认为，分布式发电（Distributed Generation, DG）指为满足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。分布式电源（Distributed Resource, DG）指分布式发电与储能装置（Energy Storage，ES）的联合系统（DR=DG+ES）。它们规模一般不大，通常为几十千瓦至几十兆瓦，所用的能源包括天然气（含煤气层、沼气）、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；而储能装置主要为蓄电池，还可能采用超级电容、飞轮储能等。此外，为了提高能源的利用效率，同时降低成本往往采用冷、热、电联供（Combined Cooling、Heat and Power, CCHP）的方式或热电联产（Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation）的方式。因此，国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源（Distributed Energy Resource, DER）系统，而将包含分布式能源在内是电力系统称为分布式能源电力系统。由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁和可再生能源。未来分布式能源系统是应用将会越来越广泛。 分布式发电直接接入配电系统（380V或10kV配电系统，一般低于66kV电压等级）并网运行较为多见，但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联，形成独立供电系统（Stand-alone System），或形成所谓的孤岛运行方式（Islanding Operation Mode）。采用并网方式运行，一般不需要储能系统，但采取独立（无电网孤岛）运行方式时，为保持小型供电系统的频率和电压稳定，储能系统往往是必不可少的。 由于这种发电技术正处于发展过程，因此在概念和名称术语是叙述和采用上尚未完全统一。CIGRE欧洲工作组WG37-33将分布式电源定义为：不受供电调度部门的控制、与77kV以下电压等级电网联网、容量在100MW以下的发电系统。英国则采用“嵌入式发电”（Embedded Generation）的术语，但文献中较少使用。此外，有的国外文献和教科书将容量更小、分布更为分散的（如小型用户屋顶光伏发电及小型户用燃料电池发电等）称为分散发电（Dispersed Generation）。本节所采用的DG和DR的术语，与
分布式能源与微电网技术 发表时间：2018-08-20T11:02:31.250Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：王晓云 [导读] 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。 （广州越秀供电局 510600） 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源，在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下，对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度，以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将直流转换为交流，获取用电负荷，这样在小规模的分布式能源和微电网中才能充分应用。对于交流母线汇流，各个单位的分布式单元电能通过控制变换，促使逆变流母线的汇集，将其应用到规模较大的分布式能源和微电网中。当前，并网控制技术中包括电压源型并网控制和电流源型并网控制技术。电压源型，在输出电压和调节之间，达到并网电流的有效控制。但是，在整体控制工作中，由于整个过程较为复杂，基于并网的控制，能加强可再生能源的充分应用，也能实现微电网的稳定运行。结合各个负荷用电情况，对分布式能源进行调节，对微电网的稳定性和安全性运行具备十分重要的作用[3]。 （三）电网运行控制 微电网在实际运行和控制工作中，需要将地区作为主要条件，保证远程控制模式的形成。基于配网调度层、集中控制层和就地控制层，对于其中的配网调度层，通过调度层对微电网的控制，能达到有效的控制工作。其中的集中控制层，是管理人员在微电网内部，基于各个分布式的能源和负荷的应用来实现的。特别是在微电网实际运行中，要结合风光互补、发储互补，达到微电网的最大化应用，保证可再生能源和为微电网的充分应用。在微电网并网中，加强微电网和主网之间的互补，结合实际用电情况，为其提出各个分布式能源模式，维护微电网的稳定和安全[4]。 （四）分布式能源和微电网配网技术 分布式能源和微电网技术应用到配网中后，配网是基于一种严格的垂直辐射式网络，为其转变为一种水平网络。所以，加强对分布式能源和微电网技术的影响详细分析，对其存在的各个内容进行探讨，其中，主要为分布式能源配网自动化、需求侧管理、分布式能源和微电网控制、调度等，都需要给出具体的探究[5]。 （五）分布式能源和微电网技术的结合发展 在2030年以后，常规能源转资源数量不断减少，化石燃料电力的比重也在逐渐降低。基于多个能源的结合和支撑，为微电网的稳定发展提供强大保障。在这些发展模式下，发现微电网系统的集合了水电、光伏、风电、燃气燃油发电、储能等多个能源的构成模式，所以，在少量的储能下，不仅能确保微电网的稳定建设和发展，也能达到持续化供电，增强其可靠性。这种微电网模式可以完全脱离主干电网来运行，将其与主干电网进行相互链接，其中的电力潮流也开始向着双向流动。其中的储能为就地调峰，建设规模也比较小。和大规模的储能进行比较分析，不仅能达到经济成本的节约目的，也能降低技术面临的难度。加强对微电网的研究，其示范工作在国外开展，对关键技术的探究获得更大突破，应用在小规模的微电网中，可以得到充分验证。当前，逐渐将其推广到微电网，向着更高电压等级发展，其具备的容量也更大。所以，实现分布式能源和微电网技术的结合发展，对未来建设和城市化推进具备更大建设趋势。加强对分布式能源和微电网技术多方面的理解和分析，对我国现代社会发展具备很大作用，不仅能达到能源效率的提升，也会获得良好的成本节约效果[6]。 总结： 通过以上的分析和研究发现，常规的能源在世界能源消耗模式下，新能源的投入和能源结构的优化，促使整体的可持续发展。所以，
基于改进下垂特性的微电网控制策略研究 一、 微电网控制的研究包含两个方面：一个是微电网的整体控制策略，主要研究微电网内各微电源之间的协调和配合；另一个是微电源的控制策略，主要针对微电源的输出特性进行研究。 （1）微电网整体控制策略：微型电网常用的控制策略主要分为两种，主从型（master-slave operation）和对等型(peer-to-peer control)。 （2）微电源的控制策略：由于微电网基于电力电子技术，使得其内的微电源具有了很高的可控性，对于微电源的控制策略可以分为恒功率控制、下垂控制和恒压恒频控制三类。 设计主从控制、对等控制和综合控制算例作为建立微网运行控制仿真平台的重要参考。在主从控制中主控DG采用V/f控制模型，从属DG采用PQ控制模型；对等控制用于多个DG的并联运行，采用Droop控制模型；综合控制则是对PQ和Droop控制模型的综合运用。 1、主从控制 主从控制将微网中各个DG采取不同的控制方法，并赋予不同的职能，其中，一个(或几个)作为主控，其他作为“从属”。并网运行时，所有DG均采用PQ控制策略，孤岛运行时，主控DG控制策略切换为V/f，以确保向微网中的其他DG 提供电压和频率参考，负荷变化也由主控DG来跟随，因此要求其功率输出应能够在一定范围内可控，且能够足够快地跟随负荷的波动，而其他从属地位的DG 仍采用PQ控制策略。 主从控制策略存在一些缺点。首先，主控DG采用V汪控制策略，其输出的电压是恒定的，要增加输出功率，只能增大输出电流，而负荷的瞬时波动通常首先是由主控DG来进行平衡的，因而要求主控DG有一定的容量。其次，由于整个系统是通过主控DG来协调控制其他电源，一旦主控DG出现故障，整个微网也就不能继续运行。另外，主从控制需要微网能够够准确的检测到孤岛发生的时刻，孤岛检测本身即存在一定的误差和延时，因而在没有通信信道支持下，控制策略切换存在失败或误动的可能性。 2、对等控制 微网的对等控制是基于电力电子技术的“即插即用”与“对等”的控制思想，微网中各DG之间是“平等”的，各控制器间不存在主、从的从属关系。所有DG以预先设定的控制模式参与有功和无功的调节，从而维持系统电压频率的稳定。对等控制中采用基于下垂特性的Droop控制策略。 在对等控制模式下，当微网孤岛运行时，每个采用Droop控制模型的DG都