微电网技术及应用浅谈

微网孤岛运行状态
微网启动 过度状态
微网停运状态
用户感受不到网络中分布式 微源运行状态的改变及出力 变化而引起的波动
依托于分布式微源接口变换器的控制
ຫໍສະໝຸດ Baidu 二、微电网的系统控制技术
微网的两种控制策略
主从控制（master-slave）
以微网中某个分布式微源作为主控制单元
以上层中心控制器作为主控制单元
三、航天光伏及微电网研究介绍
集聚航天优势资源，建成
了多晶硅、电池片、组件生产 制造和光伏电站系统集成的垂 直一体化航天光伏产业链，初 步形成上海、内蒙、江苏三个 产业基地，构建了“军民融合” 技术创新平台，目前航天光伏 已具备了 500MW 的全产业链
新能源光伏
生产规模，成为太阳能光伏系
统方案解决者。
本地控制层
电源/储能的就地控制器完成分布式电源电源和储能对电压和频率的一次调节 负荷控制器根据系统的电压频率，在必要时切除非关键负荷
就地保护完成微网的故障快速保护
二、微电网的系统控制技术
微网的运行方式
微网联网运行状态
紧急节列控制
微网节列 过度状态
优化协调控制
联网控制
微网联网 过度状态
恢复/联网控制
典型的风光储微网架构
有利于分布式光伏的高效接入 系统安全可靠
50kW储能
三、航天光伏及微电网研究介绍
上海航天汽车机电股份有限公司（简称：航天机电）成立于1998年5 月，同年 6 月在上海证交所挂牌上市，股票代码 600151 ，是中国第 一家以“航天”命名的上市公司，大股东为上海航天局，航天系统持 有股份：43.57% 截止2012年12月31日，公司资产总额111.5亿元
二、微电网的系统控制技术
主从控制和对等控制策略的比较
以一个分布式微源为主控制单元的底层分布式微源的主从控制策略， 整个系统对主单元有较强的依赖性，主控制单元控制失效，整个微网就 会瘫痪，所以常通过多个分布式微源竞争主控制单元的方式提高其可靠 性。
底层分布式微源之间的对等控制，分布式微源之间不需要通信联系就
一、微电网的背景和定义
分布式发电（DG）
利用各种可用和分散存在的能源，如： 太阳能、风能等可再生能源 天然气为燃料的冷/热/电联供系统
分布式发电的特点
位置灵活、分散，适应分散电力需求和资源分布； 与大电网互为备份，改善了供电可靠性； 易满足负荷需求、有利于可再生能源高效和规模化利用；
一级380V母线，线路负荷2500kVA
上海市浦江镇
EMS （调度与控制）
RS-485或以太网
二级380V母线，线路负荷150kVA
AC DC
50kW
AC DC
50kW
AC DC
30kW
AC DC
20kW
AC DC
50kW
负荷
可控 负荷
PV
PV
PV
风机
500V,320Ah
系统组成
130kW屋顶光伏，20kW风电
三、航天光伏及微电网研究介绍
能源局RED项目-中丹微电网技术研究
上海太阳能科技有限公司（牵头单位） 清华大学 奥尔堡大学 项目任务： 分布式电源直流集电系统研究； 微电网控制系统建模、仿真与设 计； 无缝切换技术研究与电能质量控 制； 能源管理平台研究与设计（重
点）；
双向逆变及储能应用技术；
对等控制（peer-to-peer）
利用下垂特性曲线通过测量逆变器输出端口电压的频率和电压幅 值控制分布式微源输出的有功和无功功率 制其端口的频率和电压幅值 微网联网运行 利用下垂特性曲线通过测量逆变器端口输出的有功和无功功率控 微网孤岛运行
二、微电网的系统控制技术
主从控制（Master-Slave）
能实现功率共享，且分布式微源之间的地位对等，控制具有冗余性，故 逐渐受到大家的关注。
以中心控制器为主控制单元的主从控制策略，中心控制其能起到管理
微网的作用，随着微网概念的发展，微网群概念的出现，这种控制策略 是一个很好的选择。
二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用
美国微网示范工程 — CERTS
三、航天光伏及微电网成果介绍
上海神舟新能源微电网示范工程
上海神舟新能源发展有限公司 上海太阳能科技有限公司 通过中丹一期项目、八院核攀项目 成果消化、吸收，建成一座 200kW 风光储微电网示范工程， 配置 130kW 光伏、 20kW 风力、 50kWh 的锂电池储能系统，采用 了PCC快速开关技术和能源调度管 理技术，通过EMS能源管理系统对 各分布式能源调度以及各节点电能 质量监测，搭建了一个稳定、高效、 优质电能的微电网供电系统。
技术研发 •上海太阳能工程技术研发中心 •上海空间电源研究所 •内蒙古硅材料研究开发中心
系统集成 •上海太阳能科技有限公司<系统集成> •航天光伏北美有限责任公司 •环球科技太阳能有限责任公司 •上海航天光伏电力西班牙有限责任公司
产品销售 •上海申航进出口有限公司
嘉峪关电站 •上海太阳能科技有限公司
一、微电网的背景和定义
能源危机呼唤可再生能源
据统计，目前全球 石油已知储量可开 采约为40年，原煤 约为 200 年，天然 气约为50年，而我 国可采储量的原油 仅20.1年，原煤 114.5 年，天然气 仅49.3年。
能源危机正逐渐蔓延到世界的任何一个角落，成为经济社会发展的一个瓶颈， 也成为全球政治、军事冲突的重要因素。全球性的能源危机已非常突出。
三、航天光伏及微电网成果介绍
航天八院核攀项目-微电网关键技术研究与示范
上海太阳能科技有限公司 清华大学 本课题以城市微网技术为研究 对象，结合城市建筑区域式分 布的特点以及多能互补的微网 发展趋势，解决微电网系统在 城市的大规模推广应用的技术 瓶颈。为微电网系统从应用示 范阶段走向全面推广阶段提供 技术支持。 200kW微网工程建设场地
一、微电网的背景和定义
微电网的定义
美国CERTS对于微电网的定义 微网是由负荷和微电源组成并可提供电能和热能的系统 内部的微电源通常基于电力电子装置进行能量的转换，
并进行灵活的控制
微网相对于大电网表现为单一受控的单元，并满足用户 的可靠性和安全性的需求
一、微电网的背景和定义 欧盟对于微电网的定义
三、航天光伏及微电网研究介绍
航天光伏产业链之——系统集成及应用
上海太阳能科技有限公司
由上海航天汽车机电股份有限 公司、上海申能新能源投资有限 公司、上海空间电源研究所合资 成立的股份公司，正式注册成立 于2000年元月，是中国最早从事 光伏相关业务的企业之一，主要 承担独立和大型并网光伏电站、 BIPV独立光伏系统工程及相关系 统产品的设计研制、开发、销售、 施工和服务。
微网方式运行的优点：
可提高分布式电源的有效运行时间 电网灾变情况下重要用户持续供电 降低用户对传统电网供电可靠性的要求 可再生能源综合优化利用
发展微电网技术对经济与社会意义巨大！
二、微电网的系统控制技术
微网的控制系统架构
配电网调度层
微网可对电网提供有效支撑 参与电网经济运行调度
纯阻性负荷
示范目的
本地下垂控制策略 微网的暂态电压和频率调整 并网和孤岛之间的无缝切换
二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用
欧盟微网示范工程 — Kythnos
示范目的
提高供电可靠性
上层调度管理
希腊爱琴海基克拉迪群岛
智能负荷管理
子系统1：三相系统
10kW光伏，53kW蓄电池，9kVA柴油机 负荷为12户家庭
三、航天光伏及微电网研究介绍
目前，航天光伏已建成了从多晶硅、电池片、组件生产和光伏电站
系统集成及应用的500MW能力的航天光伏垂直一体化产业链。
拉晶/铸锭、切片 •内蒙古中环光伏材料有限公司 硅材料生产 •内蒙古神舟硅业有限责任公司
电池片、组件 •上海神舟新能源发展有限公司 •上海太阳能科技有限公司 •连云港神舟新能源有限责任公司
微网是由分布式电源、储能和 负荷构成的可控储能系统，可平滑
接入大电网和独立自治运行，是发
挥分布式电源效能的有效方式。
微电网的特征
• 以分布式发电技术为基础，融合 储能、控制和保护装置 • 接入电压是配电网电压等级 • 能够运行在联网和孤岛两种模式 • 分布式电源之间有一定地理距离
一、微电网的背景和定义
三、航天光伏及微电网成果介绍 援疆项目—喀什莎车县图文信息综合服务中心微电网项目
喀什莎车县图文信息综合服务中心 上海太阳能科技有限公司 配置了 170kW 光伏系统、 30.72kWh锂电池储能系统，
一级380V母线，线路负荷2500kVA
EMS （调度与控制）
RS-485或以太网
二级380V母线，线路负荷150kVA
AC DC
50kW
AC DC
50kW
AC DC
30kW
AC DC
20kW
AC DC
50kW
负荷
可控 负荷
微网集中控制层
PV
PV
PV
风机
500V,320Ah
主网与微网间的接口，与配电网调度层交互信息 实现对分布式电源/储能/负荷层的优化控制策略，实现微网在联网/孤岛状态 的稳定运行和平滑切换
三、航天光伏及微电网成果介绍
广东猛狮电源科技股份有限公司行政楼光储微电网示范工程
广东猛狮电源科技股份有限公司 上海太阳能科技有限公司 依托太阳能科技公司在光伏系
统集成、 BIPV 设计、微电网控
制等方面的综合技术优势，为 广东猛狮电源科技股份有限公
司的新建行政大楼建设一座微
电网示范工程，通过太阳能公 司微网核心技术，保证客户稳 定持续不间断的供电能力，开 辟商用微电网技术应用的实例。
我国可再生能源发电模式是集中发电远距离输电与 分布式发电相结合的方式
一、微电网的背景和定义
分布式发电的形式 分布式发电的缺点
单机接入成本高，控制困难
系统故障退出运行
间歇性影响周边用户 能源综合优化困难
对电网运行调度提出了挑战
为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分利用分布式电源
为电网和用户带来的价值和效益，提出了微网（ Microgrid） 的概念
微网是利用分布式能源、储能装置和可控负荷共同组成
的低压网络 容量范围从几百千瓦到几个兆瓦 能够与配电网并联运行，在上一级电网故障时可脱网自 治运行，故障恢复后可重新并网
日本对于微电网的定义
微网是在一定区域内利用可控的分布式电源根据用户需 求提供电能的小型系统
一、微电网的背景和定义 国网电科院对于微电网的定义
二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用
日本微网示范工程 — Kyoto
系统组成
4台100kW的内燃机
250kW的燃料电池 100kW的铅酸蓄电池 2组光伏电站，50kW风机
日本京都市
示范目的
微网的能量管理
微网的电能质量控制
二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用
我国微网示范工程 — 神舟新能源
上海太阳能科技有限公司
Shanghai Solar Energy Science&Technology Co.Ltd
微电网技术及应用浅谈
上海太阳能科技有限公司
Shanghai Solar Energy Science&Technology Co.Ltd
1
微电网背景和定义
2
微电网系统控制技术浅谈
3
航天光伏简介
子系统2：单相系统
2kW光伏，32kW蓄电池
用于通讯设备的供电
二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用
欧盟微网示范工程 — Zutphen
系统组成
335kW光伏，大容量蓄电池
提供200幢别墅电力 400V，50Hz系统
荷兰的Zutphen度假村
示范目的
联网和孤岛模式的自动切换 维持孤岛运行24小时 蓄电池智能充放电管理 黑启动能力
以微网中的某个分布式电源作为主控制单元
联网运行 PQ控制
分布式微源
孤岛运行 V/f控制
以上层中心控制器作为主控制单元
二、微电网的系统控制技术
对等控制（Peer-to-Peer）
分层控制
第一层控制：实现逆变器的有功和无功下垂控制 第二层控制：在微网孤岛运行时，实现对并网点的二次调频和调压 第三层控制：在微网联网运行时，实现逆变器的有功功率和无功功率控制
系统组成
三台60kW燃气轮机
三条馈线，负荷可分为一般负荷，可控 负荷和敏感负荷
哥伦布的Dolan技术中心
示范目的
CERTS的下垂控制策略
分布式电源的并联运行 敏感负荷的高质量供电问题
二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用
美国微网示范工程 — Wisconsin大学
系统组成
两台位置对等的直流稳压电源