基于微能源网的多能互补能源系统技术与发展
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能源微网技术的应用及展望随着人们对能源保护的关注度不断提高,越来越多的国家开始大力发展清洁能源及能源微网技术。
所谓能源微网,是指通过对多个小型能源系统之间的互相协调与补充,以及对能源消费的计划、调度和优化,实现对区域内小型电网的自主管理和优化。
它不仅可以支撑企业、学校、医院、社区等小型区域内的用电需求,还可以满足大型工业区、城市集中供电等多样化用电需求。
本文将分别从能源微网的概念出发,阐述其技术原理及应用前景。
一、能源微网的概念能源微网(Microgrid)是一种基于蓄电池、太阳能、微型燃气轮机等新能源技术,通过建立微网系统和智能配电应用系统,实现对区域内小型电网的自主管理和优化。
具有自主发电、自主储能、自主配电和智能化能源管理的特点,为社会和行业的可持续发展提供了可靠、高效、绿色的能源解决方案。
能源微网可以实现分布式能源的互相支持,使电网的应对动态负载变化、瞬时故障以及供电中断等现象的能力大大增强,从而可以提高传统电力系统的治理能力和安全性。
二、能源微网技术原理及应用1. 能源微网的技术原理能源微网最主要的技术原理是“能量管理系统”(EMS)。
EMS 通过管理、测量、控制和操作多种能源资源,实现对电力负载的实时响应和调节,并将不同的能源资源进行优化调度,实现电力的高效利用。
此外,能源微网还包括自主生成系统和自主储能系统两个核心部分。
自主生成系统是指通过太阳能、风能、生物质等可再生能源发电设备,或采用气体发电机等燃料发电设备,实现对分布于多个系统节点中的电力负载的供电。
自主储能系统则是通过蓄电池、超级电容等储能设备,对可再生能源发电设备产生的电力进行蓄能,然后根据需要对各节点进行调度。
2. 能源微网的应用在实际应用中,能源微网可以应用于许多领域。
例如,可以在农村地区或偏远地区建立微型电网,满足当地居民的用电需求。
此外,能源微网还可以用于大型工业园区、商业区等多样化用电场景,用于解决因区域电力供应不足、质量不稳定等问题导致的生产停工等问题。
智慧能源系统中的多能互补技术研究与应用随着全球能源需求的不断增加和对环境保护的日益重视,智慧能源系统已经逐渐成为了未来的发展方向。
智慧能源系统是指在智能化、网络化和信息化的基础上,利用多种能源形式,实现多能互补、高效利用和低碳排放的一种能源分布和管理模式。
其中,多能互补技术作为智慧能源系统的核心技术之一,已经引起了广泛的研究和应用。
本文将从多个角度探讨智慧能源系统中的多能互补技术的研究与应用。
一、智慧能源系统中多能互补技术的基本概念多能互补技术是指在智慧能源系统中利用不同的能源来源,通过智能化的系统配置、协调和管理,实现能源形式、能量密度、稳定性和可靠性等方面的互补和平衡。
多能互补技术主要包括以下几个方面:1、多能互补发电技术:利用水力、风力、太阳能、地热能等不同形式的可再生能源,通过智能化的发电设备和系统配置,实现电能的多能互补和平衡。
2、多能互补储能技术:利用电池、超级电容、氢能等储能设备,通过智能化的储能管理和系统配置,实现能量的多能互补和平衡。
3、多能互补配电技术:利用智能化的配电设备和系统配置,实现不同能源形式的输出和供应的多能互补和平衡。
4、多能互补用电技术:通过智能化的用电设备和系统配置,实现能源的多能互补和平衡,例如,在某些时候使用太阳能电池板发电,而在另一些时候则使用风能风轮发电。
综上所述,多能互补技术是一种在智慧能源系统中广泛应用的技术,具有明显的节能、环保和经济效益。
二、智慧能源系统中多能互补技术的研究进展智慧能源系统中的多能互补技术是目前能源领域中广泛研究的热点方向。
研究者们努力探索多项技术,以实现多能互补在各种能源形式之间的协调。
以下是目前最具代表性的研究进展:1、多能互补发电技术领域的研究进展(1)风光互补发电技术:研究人员通过技术手段将风力和太阳能互补应用在发电中。
通常情况下,太阳能会在夏季主导能源消耗,而风力则会在冬季成为主要的能源来源。
(2)水电、太阳能与风能的互补发电技术:研究人员通过利用火化湖、水库和地下水源等水利资源,将太阳能、风能和水力发电技术进行有效结合,实现了能源的多能互补。
多能互补微电网系统的设计与运行优化多能互补微电网系统的设计与运行优化摘要:随着能源危机和环境保护意识的日益增强,多能互补微电网系统受到越来越多的关注。
本文基于对多能互补微电网系统的研究和分析,提出了设计和运行优化的几个关键问题,并给出了相应的解决方案。
这些解决方案包括多能互补微电网系统的技术配置、能源互补与协调控制等方面。
通过对这些问题的解决,可以实现多能源的高效利用和系统的稳定运行。
关键词:多能互补微电网系统;设计;运行优化;能源互补;协调控制1. 引言多能互补微电网系统(Multi-energy Complementary Microgrid,MECM)是一种将多种能源集成在一起,通过互联互通的方式实现互补与优化运行的电网系统。
它不仅能够提供可靠、稳定的电力供应,还可以提高能源的利用效率,减少环境污染和碳排放。
2. 设计优化2.1 多能互补微电网系统的技术配置在设计多能互补微电网系统时,需要考虑不同能源之间的互补性和可靠性。
通过合理配置太阳能、风能、生物能等多种能源设备,可以最大程度地利用各种能源的优势,确保系统的可靠性和高效性。
2.2 储能技术的应用多能互补微电网系统中的储能技术是实现能源互补的关键。
通过使用电池、超级电容器等储能设备,可以将多余的电力储存起来,以备不时之需。
储能技术的应用可以平衡各种能源的供需差异,提高系统的能源利用效率。
3. 运行优化3.1 能源互补与协调控制多能互补微电网系统中的各种能源之间存在一定的互补关系,通过合理控制和调度各种能源的输出,可以实现能源的互补和优化利用。
协调控制的方法包括状态估计、优化调度、电力平衡等,可以最大程度地提高系统的能源利用效率和运行稳定性。
3.2 智能优化算法的应用为了实现多能互补微电网系统的运行优化,可以利用智能优化算法来进行系统的优化调度和控制。
这些算法包括遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等,可以通过对系统的多目标优化,提高系统的能源利用效率和运行稳定性。
多能互补与综合能源系统的研究一直是能源领域的热门话题。
随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重,人们对多能互补与综合能源系统的研究和应用越来越重视。
多能互补与综合能源系统是指利用多种能源资源,通过互补和综合的方式,实现能源的高效利用和环境的可持续发展。
本文将从多能互补与综合能源系统的定义、发展历程、技术原理、应用领域和未来发展趋势等方面进行深入探讨。
一、多能互补与综合能源系统的定义多能互补与综合能源系统是指利用多种能源资源,通过互补和综合的方式,实现能源的高效利用和环境的可持续发展的系统。
多能互补与综合能源系统包括多种能源资源,如太阳能、风能、水能、生物能等,通过互补和综合的方式,实现能源的高效利用和环境的可持续发展。
多能互补与综合能源系统是一种综合利用多种能源资源的系统,能够有效解决能源短缺和环境污染等问题。
二、多能互补与综合能源系统的发展历程多能互补与综合能源系统的研究始于20世纪70年代,当时人们开始意识到传统能源资源的有限性和环境问题的严重性,开始探讨利用多种能源资源的方式。
随着科技的不断发展和能源需求的不断增长,多能互补与综合能源系统的研究逐渐得到重视。
在过去的几十年里,多能互补与综合能源系统取得了一系列重要的研究成果,为我国能源领域的发展做出了重要贡献。
三、多能互补与综合能源系统的技术原理多能互补与综合能源系统的技术原理主要包括能源资源的选择、能源转换技术、能源储存技术和能源管理技术等。
在多能互补与综合能源系统中,首先需要选择适合的能源资源,如太阳能、风能、水能、生物能等。
然后通过能源转换技术将能源转化为电能或热能,再通过能源储存技术将能源储存起来,最后通过能源管理技术实现能源的高效利用和环境的可持续发展。
四、多能互补与综合能源系统的应用领域多能互补与综合能源系统在能源领域有着广泛的应用领域,主要包括建筑能源系统、交通能源系统、工业能源系统和农业能源系统等。
在建筑能源系统中,多能互补与综合能源系统可以通过太阳能发电、风能发电等方式为建筑提供能源,实现能源的高效利用和环境的可持续发展。
智能电网中的多能互补微电网系统随着科技的飞速发展和人们对可再生能源的不断追求,智能电网已逐渐成为未来能源系统的发展方向之一。
其中,多能互补微电网系统作为智能电网的重要组成部分,将在未来的能源体系中发挥着重要的作用。
本文将围绕智能电网中的多能互补微电网系统展开论述,从其定义、组成结构、技术特点以及未来发展前景等方面进行分析和探讨。
首先,让我们来了解一下多能互补微电网系统的定义。
多能互补微电网系统是指利用多种可再生能源发电技术,如太阳能、风能、生物能等,通过逆变器等电力转换设备进行互补和平衡,形成一个相互连接的微型电网。
它可以实现能源的自给自足和对外网的互联互通,具备稳定、安全和高效的特点。
多能互补微电网系统的组成结构主要包括几个关键部分。
首先是可再生能源发电装置,如太阳能光伏电池板、风力发电机组、生物质发电装置等。
这些装置通过将自然界的能量转化为可用电能,为微电网系统提供源源不断的电力。
其次是储能设备,如电池储能系统、超级电容器等。
这些设备可以储存过剩的电能,以备不时之需。
再次是逆变器和控制系统。
逆变器可以将直流电能转换为交流电能,并实现与外部电网的互联互通。
控制系统则起着调度和保护的作用,确保整个微电网系统的安全运行。
多能互补微电网系统具有许多独特的技术特点。
首先,它可以利用多种可再生能源进行发电,充分利用自然界的能源资源,减少对传统化石能源的依赖。
其次,多能互补微电网系统具备高度的灵活性和可扩展性,可以根据实际需求进行灵活调整和升级。
再次,它能够实现能源的自给自足,减少对外部电网的依赖,并具备一定的抗灾和应对气候变化的能力。
此外,多能互补微电网系统还具备能源交易和能源共享的功能,可以促进能源的有效利用和地区间的能源互补。
未来,多能互补微电网系统有着广阔的发展前景。
首先,随着可再生能源技术的不断进步和成本的不断降低,多能互补微电网系统的应用将更加广泛。
其次,智能电网建设的不断加强和相关政策的支持将为多能互补微电网系统的发展提供有力保障。
微电网中多能源协调与优化控制研究随着能源需求的不断增加和能源供给的局限性,如化石燃料资源的有限性和环境问题的愈发严重,新型的能源系统逐渐受到关注。
而微电网作为能源系统的一种重要形式,具备着分散化供电、可再生能源利用和弹性调整等特点,成为实现能源可持续发展的重要手段。
然而,微电网中引入多能源系统时,多种能源间的协调和优化控制成为一个重要的研究方向。
在多能源协调与优化控制研究中,需要考虑以下几个方面:第一,多能源的互补性。
在微电网中,不同能源来源具有各自的特点,如太阳能在白天充足,而风能则可能在夜间较为丰富。
因此,多能源间的协调运行将能够最大程度地利用各种能源,提高能源利用率。
第二,能源的经济性。
在微电网中引入多能源系统,不仅要考虑能源间的协调,还需要考虑能源的经济效益。
通过对不同能源的成本、效益、供需情况等因素进行综合考虑,可以形成能源的经济运行模式,降低能源供应成本。
第三,能源的可靠性。
微电网中的多能源系统需要保证供电的可靠性和稳定性。
为了实现此目标,需要进行多能源系统的优化调度和控制,以保证微电网系统能够正常运行,并对故障进行迅速的响应和修复。
第四,能源的环境友好性。
多能源协调与优化控制的研究也需要从环境保护的角度进行考虑。
通过合理设计能源供应方案,降低能源的排放和污染,实现微电网的低碳、清洁发展。
为了实现微电网中多能源协调与优化控制的研究,可以采用以下几个方法:第一,建立能源模型。
通过建立微电网中各种能源来源的数学模型,可以对能源进行准确描述和分析,为后续的协调与优化控制提供基础。
第二,优化调度算法。
利用现代优化算法,设计出适用于微电网多能源协调与优化控制的调度算法。
通过对能源供需的分析和调度,实现能源的最优利用。
第三,系统控制与调节。
通过设计合理的控制策略和调节机制,实现微电网多能源系统的稳定运行和快速响应。
例如,可以采用分布式控制系统,对微电网中的能源进行实时监测和调节。
第四,智能决策与管理。
多能互补微电网的设计与运行优化随着能源需求的不断增长和对环境保护的要求日益严格,多能互补微电网作为一种新型的能源供应方式,受到了广泛关注。
多能互补微电网是一种将不同类型的能源与传统电网相结合,形成一个相互连接且相互补充的小型电力系统。
它可以通过合理设计和运行优化,实现对可再生能源的高效利用和供应可靠性的提高。
本文将从设计和运行两个方面对多能互补微电网进行深入研究。
首先,设计是多能互补微电网实现高效运行的基础。
在设计阶段,需要考虑到多种因素,包括可再生能源类型、负荷需求、传输线路、储能系统等。
首先是可再生能源类型选择。
根据当地资源情况和环境条件选择适合发展的可再生资源类型,如太阳光、风力等。
其次是负荷需求预测与调度策略确定。
通过对负荷需求进行准确预测,并制定相应调度策略来保证供应与需求之间的平衡。
其次是传输线路的设计。
传输线路的设计直接关系到多能互补微电网的供电可靠性和经济性。
合理选择传输线路的布置和容量,能够减少输电损耗和提高供电可靠性。
此外,还需要考虑到多能互补微电网与传统电网之间的互联问题。
通过合理设计接口,实现多能互补微电网与传统电网之间的无缝连接,实现双向供能。
另外一个关键问题是储能系统的设计。
储能系统在多能互补微电网中起到了至关重要的作用。
通过合理选择储能技术和容量大小,可以实现对可再生能源波动性的平滑调节,并提高供应可靠性。
常见的储能技术包括锂离子电池、超级电容器、压缩空气储能等。
在运行优化方面,需要考虑到多种因素,包括经济性、环保性和供应可靠性等方面。
首先是经济优化问题。
通过对多种因素进行综合考虑,并采用适当的调度策略来降低运行成本和提高经济效益。
其次是环保优化问题。
通过对可再生资源进行有效利用和减少二氧化碳排放等措施,实现对环境的保护和可持续发展。
最后是供应可靠性优化问题。
通过合理的供应调度策略和储能系统的运行控制,提高多能互补微电网的供电可靠性,确保用户正常用电。
综上所述,多能互补微电网的设计与运行优化是实现对可再生能源高效利用和供应可靠性提高的关键。
多能互补分布式能源关键技术发展研究随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提升,分布式能源已成为当前能源领域研究的热点之一。
而多能互补分布式能源作为分布式能源的一种形式,其开发与利用已经成为我们当前重要的课题。
多能互补分布式能源系统是指由多种能源相互组合并协同工作,以实现在不同时间、不同地点满足不同负载需求的分布式能源系统,其发展涉及多种技术,下面将对多能互补分布式能源关键技术发展进行研究。
多能互补分布式能源系统的关键技术之一是能源混合优化技术。
能源混合优化技术是指在多种能源之间进行协同优化配置,使得能源系统运行效率最大化。
通过科学合理地组织并管理各种能源,将风能、光能、水能等清洁能源与传统化石能源进行有效整合,实现能源资源的最优配置,降低系统的运行成本,提高系统的能量利用率。
这需要对各种能源的特性进行深入研究和了解,以找到最佳的组合方式,并建立合理的调度策略,以确保不同类型的能源在系统中的协同运行。
多能互补分布式能源系统的关键技术之一是电力信息化技术。
电力信息化技术是指通过信息技术手段对能源系统进行监控、管理、调度、分析和运行,以提高多能互补分布式能源系统的智能化水平,使得能源系统运行更加稳定、有效。
这需要采用先进的信息技术手段,包括大数据、人工智能、物联网等技术,对能源系统进行全面信息化建设,实现能源的动态监测和分析,提高系统的响应能力和应变能力,确保系统运行的安全稳定。
多能互补分布式能源系统的关键技术之一是储能技术。
储能技术是指通过一定的设备将多余的电能转化储存,以便在需要时再次释放,以实现能源的闲置减少,调峰填谷,供需平衡。
在多能互补分布式能源系统中,由于各种能源之间存在着不同的发电特性和随机性,因此需要充分考虑储能技术的运用。
包括电池储能、超级电容储能等技术的研究和应用,以提供多能源的储能服务,在系统的运行过程中起到灵活调度的作用,确保多种能源的有效利用。
多能互补分布式能源系统的发展需要解决多种技术挑战,包括能源混合优化技术、电力信息化技术、储能技术和智能微网技术等方面的研究。
综合能源多能互补关键技术研究现状及发展趋势作者:王文坦周全侯强戴安周静王哲来源:《长江技术经济》2024年第02期摘要:综合能源多能互补系统通过整合多种可利用能源,实现多种形式能量流的协调优化和高效互补,是新型能源体系的重要组成部分,对于提高可再生能源消纳比例和能源综合利用效率具有重要意义。
简述了综合能源多能互补系统的发展背景,重点从多能互补系统分析规划技术、协调优化控制技术、储能技术和能量管理技术等方面梳理了多能互补系统关键技术的研究现状,对我国多能互补系统的应用案例进行了分析,对多能互补系统技术的研究和发展趋势进行了展望。
关键词:综合能源系统;多能互补;多能流;协调控制;能量管理中图分类号:TM61;TK01 文献标志码:A0 引言党的二十大报告提出,要深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系。
新型能源体系是以清洁、低碳、可再生能源为基础,利用先进技术和系统来实现能源的高效利用和可持续发展的能源体系。
作为新型能源体系的重要组成部分,综合能源系统是一种新型能源供应和管理系统,具有源网荷储一体化、多能互补、供需协调等特点[1],可以通过整合区域内不同形式的可利用能源,实现多种形式能量的协调优化和高效互补,提升可再生能源开发消纳水平和非化石能源消费比重,满足区域内终端用户对电、热、冷、气等多方面的能量需求,提高能源综合利用效率。
相较于单一的传统能源生产和应用模式,综合能源系统的关键特征在于多能互补,通过有机整合不同供能主体和不同能源形式,连通原本相互独立的能源孤岛,利用多主体、多能流之间的互补效应,平抑供需关系变化以及随机性能源接入带来的冲击,实现能源的削峰填谷和高效利用[2]。
2020年,国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部共同发布《关于扩大战略性新兴产业投资,培育壮大新增长点增长极的指导意见》[3],将综合能源系统的规划建设列为战略性新兴产业之一。
发展多能互补的综合能源系统是国家能源体系转型升级的战略需求。
电力系统中多能互补技术的研究在当今能源需求不断增长和环境压力日益增大的背景下,电力系统中的多能互补技术逐渐成为研究的热点。
多能互补技术旨在整合多种不同类型的能源资源,实现能源的高效利用和稳定供应,以满足社会对电力的持续增长需求,并减少对传统化石能源的依赖,降低对环境的不良影响。
多能互补技术的概念涵盖了多种能源形式的协同利用,包括但不限于传统的化石能源(如煤炭、石油、天然气)、可再生能源(如太阳能、风能、水能、生物能)以及储能技术等。
其核心思想是通过合理的规划、配置和调度,使不同能源在时间、空间和特性上相互补充,从而提高能源系统的整体性能和可靠性。
太阳能作为一种广泛应用的可再生能源,具有清洁、无污染、可持续的特点。
然而,其发电受到天气条件和昼夜交替的影响,存在间歇性和不稳定性。
风能同样是一种潜力巨大的可再生能源,但风力的大小和方向也具有不确定性。
为了克服这些可再生能源的波动性,储能技术成为多能互补系统中的关键环节。
常见的储能技术包括电池储能、超级电容器储能、飞轮储能和抽水蓄能等。
这些储能装置能够在能源供应过剩时储存能量,在能源供应不足时释放能量,起到平衡供需的作用。
在多能互补技术的实际应用中,微电网是一个重要的实现形式。
微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷等组成的小型发配电系统,既可以与大电网并网运行,也可以在大电网故障时孤岛运行。
在微电网中,通过对不同能源的优化配置和智能控制,可以实现能源的高效利用和可靠供应。
例如,在一个偏远的山区村庄,可能会建设一个以太阳能和风能为主要电源,配以电池储能系统的微电网,为当地居民提供稳定的电力供应。
多能互补技术在电力系统中的应用带来了诸多优势。
首先,它提高了能源供应的可靠性和稳定性。
通过多种能源的互补,当某一种能源出现供应不足或故障时,其他能源可以迅速补充,减少停电事故的发生。
其次,多能互补技术促进了可再生能源的大规模接入和消纳。
由于可再生能源的间歇性和不稳定性,单纯依靠其供电存在一定困难。
Telecom Power Technology设计应用技术新能源供电多能互补发电系统的设计及应用金光哲,黄凯鑫(上海海洋大学,上海201306为促进新能源行业的可持续发展,首先分析新能源供电系统的背景和意义,指出其在能源转型和可持续探讨新能源供电系统的设计原理和关键技术,通过充分利用不同能源之间的互补性和协同作用,实现能源的高效利用和减少对传统能源的依赖。
最后,阐述新能源供电系统在实际应用中具有的节能减排、提高能源供应可靠性和促进可持续发展的积极应用效果。
研究结果可为相关人员提供实践参考,推动新能源供电多能互补发电系统的设计与应用,助力能源领域实现可持续发展。
Design and Application of New Energy Power Supply and Multi-energy ComplementaryPower Generation SystemJIN Guangzhe, HUANG Kaixin(Shanghai Ocean University, Shanghai 201306sustainable development of 2023年9月10日第40卷第17期Telecom Power TechnologySep. 10, 2023, Vol.40 No.17金光哲,等:新能源供电多能互补发电系统的设计及应用信等相关技术的发展,并带动相关产业链的完善和壮大,促进社会经济的可持续发展。
新能源供电多能互补发电系统在提高能源利用效率、促进能源转型、保护环境、提高电网可靠性、降低能源成本以及推动技术创新和产业发展等方面具有重要意义,是实现可持续能源发展和构建绿色低碳社会的关键路径之一。
2 新能源供电多能互补发电系统的设计策略2.1 能源资源整合(1)多能源选择与配置。
根据可再生能源和清洁能源的特点和实际情况,选择合适的能源类型进行整合。
例如,太阳能光伏和风能发电可以作为主要的可再生能源,而水能或生物能可以作为辅助能源(整体结构如图1所示)。
科技与创新|Science and Technology & Innovation2024年第07期DOI:10.15913/ki.kjycx.2024.07.055多能源互补建筑微网系统的开发与应用*瞿明(兰州资源环境职业技术大学,甘肃兰州730021)摘要:以办公实训楼为研究对象,建立以光伏、水电、储能为一体的建筑微网系统。
结合实际设计,在建筑微网系统中对能源进行互补控制与优化,有效减少了建筑物中碳的排放,实现对多能源的高效管理和利用。
该设计案例的探索,将对降低建筑能耗起到积极作用。
关键词:建筑微网;多能源;优化控制;减排中图分类号:TK01;TM615 文献标志码:A 文章编号:2095-6835(2024)07-0188-03太阳能、风能等绿色新能源的大规模发展和利用,使得能源的供给使用日趋多样化。
利用多种能源之间的耦合联系进行互补高效的使用是目前的技术热点。
建筑物作为人们生活和工作的主要区域,是多种能源使用和消耗的主体,对建筑中多能源的优化利用有着积极意义。
建筑微网指建筑按照以电能为主体,配以燃气、热能、可再生能源构成综合能源系统,实现对这些能源的产生、输送、管理等环节控制的系统 [1]。
多种能源系统之间相互联系,构成了建筑综合能源控制系统。
能源控制系统能够实现能源互补,提高对可再生能源的利用效率,为“双碳”政策的实现起到积极作用[2-4]。
2016年,国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》积极推动大规模可再生能源并网、大电网柔性并网、多用户供需交互用电的“智能电网”建设[5]。
2017年,国家能源局发布了《首批多能互补集成优化示范工程的通知》,要求2020年新建的产业园区一体化能源供给系统占比达到50%,实现国家级风光火水储多能互补示范工程的弃风和弃光率分别控制在5%和3%[6]。
本文以电力供给为主,辅以光、水、储能源的建筑为研究对象,实现对多能源系统的开发及应用。
1 项目概况1.1 建筑情况对现有的6层办公建筑进行设计应用,该办公实训楼建筑高度为25.5 m,总建筑面积约为3 000 m2,屋顶可利用空地面积约为300 m2,该建筑的主要能耗为照明、办公、实训设备、空调等电能消耗。
微电网光伏发电直流电网系统的研究现状与发展趋势引言:近年来,随着能源需求的不断增加和环境问题的日益严重,清洁能源已成为全球关注的热点之一。
光伏发电作为一种可再生能源,具有优势明显,已经成为清洁能源发展的重要组成部分。
而微电网光伏发电直流电网系统作为一种新型的能源系统,它不仅可以提高能源的可靠性和稳定性,还可以促进清洁能源网络的发展。
本文将对微电网光伏发电直流电网系统的研究现状和发展趋势进行探讨。
一、研究现状1. 微电网的概念及特点微电网是指由多种不同类型的分布式能源和负载所组成的小型电网系统,具有自治性、去中心化和灵活性等特点。
光伏太阳能作为微电网系统中的一部分,可以将太阳能转化为电能并注入电网中。
2. 光伏发电直流电网系统光伏发电直流电网系统是一种以直流为主的微电网系统,其主要特点是通过高效的太阳能光伏电池将太阳能直接转化为电能,并将直流电能注入直流电网中,进而供电给负载。
3. 微电网光伏发电直流电网系统的关键技术目前,微电网光伏发电直流电网系统的关键技术主要包括能量管理系统、直流微电网互联与控制、光伏发电系统以及直流负载等。
其中,能量管理系统是微电网中最关键的技术之一,其主要功能是实现光伏发电和直流电网的高效协调运行。
二、发展趋势1. 能量管理系统的智能化目前,能量管理系统已经在微电网光伏发电直流电网系统中得到广泛应用。
未来的发展趋势将更加注重能量管理系统的智能化,通过引入人工智能等先进技术,实现对微电网系统中能量的高效管理和优化调度。
2. 直流电能存储技术的创新直流电能存储技术是微电网光伏发电直流电网系统的重要组成部分,其性能的提升将直接推动系统的发展。
未来的发展趋势将更加注重直流电能存储技术的创新,提高储能效率和存储容量,以满足对电能存储的更高需求。
3. 多能源互补与协同发电随着能源多元化的发展趋势,未来微电网光伏发电直流电网系统将与其他清洁能源系统相互补充,实现多能源互补与协同发电。
例如,与风能、储能等系统相结合,从而提高能源利用效率,进一步推动清洁能源发展。
新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势新能源并网发电系统是指将风能、太阳能、地热能等新能源与传统能源发电系统进行联合并网,实现新能源和传统能源的协同发电,以提高能源利用效率,降低环境污染和碳排放。
随着全球对新能源的发展和利用越来越重视,新能源并网发电系统技术的研究和发展也日益受到重视。
本文将从关键技术和发展趋势两个方面进行分析和探讨。
关键技术1. 多能源互补协调控制技术新能源并网发电系统一般是由风能、太阳能、水能、生物质能等多种新能源组成,每种能源的发电特性和输出波动性都有所不同。
多能源互补协调控制技术是新能源并网发电系统的关键技术之一,通过对多种能源的发电特性进行分析和预测,实现多能源之间的协调配合,提高整个系统的可靠性和稳定性。
2. 高效能源储存技术新能源的波动性和间歇性是其发展和利用的重要障碍之一,如何有效地进行能源储存和调峰削峰是新能源并网发电系统面临的一大挑战。
高效能源储存技术包括电池储能技术、压缩空气储能技术、抽水蓄能技术等,这些技术的研究和应用对于提高新能源并网发电系统的运行效率和稳定性具有重要意义。
3. 智能能源调度管理技术随着新能源并网发电规模的不断扩大,系统的复杂性和变动性也在增加,传统的发电调度管理技术已经无法满足系统对于灵活性和智能化的需求。
智能能源调度管理技术包括大数据分析、人工智能、物联网等技术的运用,通过数据的实时监测和分析,实现系统的智能调度和管理,提高系统运行的灵活性和效率。
发展趋势1. 多能源互补并网目前的新能源并网发电系统主要依靠风能和太阳能,并网发电,而其他新能源如生物质能、地热能等在并网发电方面的应用还比较有限。
未来的发展趋势是将多种新能源进行互补并网,实现不同能源之间的优势互补,提高系统的整体效率和可靠性。
3. 跨区域并网发电目前新能源并网发电系统主要是局部范围的发电系统或者是地区范围的发电系统,未来的发展趋势是跨区域并网发电,实现不同地区之间的新能源互补发电和能源输送,实现新能源的可持续利用和优化配置。
微电网技术的发展现状与未来趋势近年来,随着能源需求的不断增长和对可再生能源的关注,微电网技术逐渐成为人们关注的焦点。
微电网是一种能够独立运行的小型电网系统,通过多种能源互补和储能技术实现电力供应,能够提供可靠、高效、环保的能源解决方案。
本文将探讨微电网技术的发展现状和未来趋势。
一、微电网技术的发展现状微电网技术的发展已取得了显著的成果。
各国在微电网技术的研究和应用方面都投入了大量的资源。
目前,微电网已成为国际能源领域的研究热点,许多国际组织和科研机构都在积极推进相关技术的研究和应用。
在技术方面,微电网技术已经实现了从传统能源向可再生能源的转型。
许多微电网系统利用太阳能、风能等可再生能源作为主要能源,通过光伏发电和风力发电技术实现电力供应。
同时,微电网系统还采用了储能技术,如锂离子电池、超级电容器等,以解决可再生能源供应的不稳定性和间歇性。
在应用方面,微电网技术已广泛应用于工业、商业和农村地区。
一些污染严重的工业园区利用微电网技术实现了能源清洁化和高效利用。
商业建筑物则通过微电网系统实现了对电力负荷的有效控制和管理。
农村地区利用微电网技术可以解决传统能源供应的困难,实现能源的可持续发展。
二、微电网技术的未来趋势微电网技术的未来发展趋势将朝着以下几个方向发展:1. 智能化:随着人工智能和物联网技术的不断发展,微电网系统将实现更高水平的智能化。
未来的微电网将具备自主学习和优化能力,能够根据电力需求和能源供应状况进行灵活调整,实现电力系统的最优化配置。
2. 多能源协同:未来微电网系统将更加注重不同能源的协同运行和互补利用。
除了太阳能和风能外,生物质能、地热能等可再生能源也将得到更广泛的应用。
同时,微电网系统还将与传统电网进行有机连接,实现能源的双向流动。
3. 规模化应用:随着技术成本的不断降低和政策的支持,微电网技术将逐渐向更大规模的应用发展。
未来,微电网系统将应用于城市能源供应、巨型工业园区等大型领域,能够满足大规模电力需求,同时实现能源的可持续发展。
2024年微电网技术市场发展现状引言随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重,微电网技术逐渐成为解决能源供应和环境保护的重要手段。
微电网技术市场发展迅速,为能源行业带来了新的商机。
本文将对2024年微电网技术市场发展现状进行分析,并探讨其未来趋势。
微电网技术市场概述微电网是由分布式能源资源、能量存储装置和先进的电力电子设备等组成的小型独立电力系统。
与传统的中心供电系统不同,微电网能够更加灵活地适应不同的能源供需场景,提高能源利用效率并降低对传输线路的依赖。
微电网技术的市场主要包括以下几个方面:1.分布式能源资源微电网技术的核心是分布式能源资源的利用,包括太阳能、风能、生物质能等。
随着可再生能源技术的快速发展,分布式能源的装机容量逐年增加。
2.能量存储装置能量存储装置是微电网技术中的关键组成部分,用于平衡供需之间的差异,提供短时和长时的能量储备功能。
目前,电池储能、压缩空气储能等技术正在得到广泛应用。
3.电力电子设备电力电子设备用于微电网系统中各个组件之间的能量转换和控制,例如逆变器、变频器等。
随着电力电子技术的不断进步,微电网系统的稳定性和可控性得到了显著提升。
2024年微电网技术市场发展现状目前,微电网技术市场发展处于初级阶段,但已经取得了一定的成就。
以下是2024年微电网技术市场发展现状的一些关键方面:1.政策支持微电网技术得到了国家和地方政府的大力支持,出台了一系列鼓励和支持微电网建设的政策。
政策的推动对于推进微电网技术的市场化发展起到了重要作用。
2.项目示范在全国范围内,许多微电网技术示范项目被纷纷启动,为微电网技术的商业化应用提供了宝贵经验。
这些项目的不断推进将进一步促进微电网技术市场的发展。
3.市场推广微电网技术的市场推广工作正在稳步进行。
能源公司、设备制造商、能源服务提供商等行业参与者正在积极推动微电网技术的市场化应用,推出了一些成功的商业模式。
4.技术挑战尽管微电网技术市场发展迅猛,但仍然面临一些技术挑战。
新闻多能互补微网——分布式能源发展的新动力多能互补微网并非分布式光伏、分布式风电及燃气发电、储能等几种能源的简单拼凑,如何进行合理的容量配置、如何进行智能控制都是需要进行计算、设计和产品配置的。
例如,由分布式能源、储能装置、能量变换装置和负载调配及监控、保护装置等构成的微电网系统,既可以与外部电网并行运行,也可以离网独立运行,需要经过能量管理系统实现功率平衡、运行优化、故障检测与自动保护、电能质量控制等功能。
Pic1微电网的案例图示科诺伟业是国内最早涉足微电网技术的公司之一,先后建成了青海玉树14MW水光互补微网电站、西藏光伏建筑一体化2MW微网系统、浙江2MW光伏/储能系统等,营房车30千瓦微网系统等项目,还在武汉大学、北方工业大学等一些高校建设了示范微电网系统,有直流微网也有交流微网。
为了更好的进行系统技术和设备研发,科诺伟业还在河北保定建设了微网实验室。
赵栋利团队正在尝试将可再生能源在微网体系内的渗透率和电量自给率提升到一个新的高度,“超过50%没有问题,正在向更高的比例迈进。
”Pic2微网平台拓扑图在技术研发方面,科诺伟业承担了多项国家科技部863和支撑课题,参与起草了三项微网国家及行业标准,。
经过多年的积累,科诺伟业形成了光储微电网、风光柴储微电网、多能互补冷热电三联供微网等系统解决方案,成功研制微网变流器、充电控制器、微网控制器、能量管理系统等等核心设备。
让微电网的大脑更灵活为了实现多种电力和能源的有效匹配及运行效益最大化,微网系统需要能量管理系统(EMS)对系统运行进行监视和管理,例如通过EMS进行分布式电源能量调度、储能系统管理、负荷能效分析、并网/孤岛模式自动切换、系统地潮流稳定控制等。
能量管理系统主要功能包括:SCADA:具有通信、模拟量测量显示、告警、控制、事件记录功能、参数整定和操作权限管理、对时和视频监视功能数据分析:可对年、月、日用电量、发电量进行统计分析发电预测:预测分布式发电(风力发电、光伏发电)的短期和超短期发电功率负荷预测:预报未来电力负荷情况,分析系统的用电需求经济运行:按电价规律进行功率调度,实现最优控制功率调度:大电网配合实现“削峰填谷”的作用,降低系统电压和频率的波动故障保护:电气采集量发生越限、数字量变位时,输出报警信号电能质量检测:对微电网的电能质量进行全面检测WEB发布:系统发布到互联网,实现信息的远程浏览在赵栋利看来,微网变流器(PCS)是微电网的最核心设备。
Dynamical Systems and Control 动力系统与控制, 2018, 7(1), 74-84Published Online January 2018 in Hans. /journal/dschttps:///10.12677/dsc.2018.71008The Technology and Development ofMulti-Energy Complementary EnergySystem Based on the Micro Energy NetworkZhe Chen1, Feng Tian1, Xiaojing Lv2, Zemin Bo2, Yiwu Weng21Electric Power Research Institute, Guangdong Power Grid Co, Ltd., Guangzhou Guangdong2Power Machinery and Engineering Key Laboratory of Ministry of Education, Shanghai Jiao Tong University,ShanghaiReceived: Dec. 24th, 2017; accepted: Jan. 11th, 2018; published: Jan. 31st, 2018AbstractThe complementary hybrid micro power network system based on PV and micro gas turbine can improve the absorption rate and reliability of photovoltaic power, and has the advantages of low emission, high efficiency and good fuel adaptability. It has become the best prospect for develop-ment distributed power system of the CCHP micro power network. In this paper, the status and the development of micro energy network system based on solar photovoltaic and micro gas turbine at home and abroad are presented, then the challenge and development potentials are analyzed from several aspects including the planning & design of micro energy network system, energy op-timization and management and the maintenance and protection. The development direction and key technology of multi-energy hybrid system based on photovoltaic power generation and micro gas turbine are summarized. The results can provide the important reference for this field from theoretical research to practical application.KeywordsPhotovoltaic Power Generation, Micro Gas Turbine, Multi-Energy Complementary,Micro-Energy Network基于微能源网的多能互补能源系统技术与发展陈哲1,田丰1,吕小静2,薄泽民2,翁一武21广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州2上海交通大学,动力机械与工程教育部重点实验室,上海陈哲 等收稿日期:2017年12月24日;录用日期:2018年1月11日;发布日期:2018年1月31日摘要光伏发电与微型燃气轮机互补形成混合微能源网系统,不仅能提高光伏发电的消纳率和可靠性,同时具有排放少、效率高及燃料适应性好等优点,已成为冷热电联供微网中最有发展前景的分布式电源系统。
本文以国内外的太阳能光伏与燃气轮机微能网系统的发展现状为出发点,分别从微能源网系统在规划设计、能量优化和调度管理、以及维护和保护等方面面临的挑战和发展空间进行剖析,进而梳理出光伏发电与微型燃气轮机组多能互补系统的关键技术未来发展方向,所得结果可为该领域从理论研究到实际应用提供重要的借鉴作用。
关键词光伏发电,微型燃气轮机,多能互补,微能源网Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言随着全球经济的快速发展,能源紧缺和环境问题日趋严重,如何确保能源可持续供应和环境污染的协调发展,已成为目前世界共同关注的热点[1] [2]。
作为新能源接入的一种解决方案,21世纪初学者们提出了微网概念[3] [4] [5]。
微网从系统观点出发将负荷、发电设备、储能装置及控制装置等结合,形成一个有序可控的单元,同时把电能和热能提供给用户。
微电源是微网中的主要电源,即带电力电子界面的小型机组,包括风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机、燃料电池等。
微网不仅可以与公共电网相连并网运行,也可在大电网发生故障或需要时与公共电网断开单独运行[5]。
其中,光伏发电以资源丰富、分布广泛、清洁等特点成为最具开发潜力的可再生能源之一,由于光伏发电具有明显间歇性,输出功率受天气变化影响大,为了提高光伏发电的可靠性,减小并网时对大电网的影响,需要加入可控微源(如微型燃气轮机等)与光伏发电互补形成混合微网,能提高光伏发电的可靠性和消纳率。
在可控微源中,微型燃气轮机发电能同时供应冷热电负荷,具有排放少、效率高及燃料适应性好等优点,已成为冷热电联供微网中最有发展前景的分布式电源,因此对太阳能光伏与微型燃气轮机组成的混合微网系统的发展现状和关键技术进行剖析具有重要的指导意义[2] [6] [7]。
目前,美国、欧盟、日本等发达国家以及我国在太阳能光伏与微型燃气轮机多能互补系统方面的理论模型建立与求解[8] [9] [10]、运行特性与控制[11] [12] [13]、智能优化策略与负荷预测[14] [15] [16]、运行管理以及工程示范[17] [18] [19]等方面进行了很多研究,但取得的研究成果大多集中在微能源网中单个发电单元方面,如太阳能光伏发电技术、天然气分布式发电、冷热电联供技术、储能和储电等,对于多能互补微能网系统的整体规划设计以及运行关键技术等方面的发展还很欠缺,在微能源网系统综合建模、机理分析、能量优化和调度管理等方面面临着巨大的挑战[6] [7] [20],制约了太阳能/天然气互补分布式供能微能源网的成功示范以及大规模商业化应用。
本文以国内外的太阳能光伏与燃气轮机微能网系统的发展现状为出发点,分别从微能源网系统在规陈哲等划设计、能量优化和调度管理、以及维护和保护等方面面临的挑战和发展空间进行剖析,最后梳理出光伏发电与微型燃气轮机组多能互补系统的关键技术未来发展方向,所得结果可为该领域从理论研究到实际应用提供重要的借鉴作用。
2. 多能互补微能源系统技术2.1. 系统集成规划设计技术基于微能源网的光伏发电与微型燃气轮机多能互补系统相对于传统电网而言,其复杂程度和不确定性都大大增加。
1) 在微能源系统的确定性分析[21][22][23]和不确定性分析[24][25][26][27]方面。
确定性分析主要是指微电网规划设计中所涉及到的风、光等资源情况与负荷需求等信息来源于历史记录数据。
不确定分析主要是基于概率统计理论对可再生能源与负荷的变化特性进行建模。
微能源系统中的太阳光具有间歇性和随机性,可用性取决于自然条件、气候、环境等多种因素,同时用户冷热电负荷受到用户类型、工作(生活)习性、春夏秋冬和日夜的影响很大,存在着大量的不确定性。
如图1所示,不同月份微能源系统中负荷分布受外界环境条件影响。
2) 在系统规划设计方面,包括了:综合建模和优化设计两方面。
在综合建模方面,光伏发电和微型燃气轮机组成的多能互补的微能源网系统的各个子系统的动态特性时间尺度相差悬殊,在同一个时间尺度下进行仿真分析和协调控制难度较大,难以建立统一精度数学模型。
在多能互补微能源网系统中,燃气轮机发电系统具有惯性延迟动态特性,蒸汽机发电延迟惯性更明显,需用非线性微分方程来描述,并且涉及启动、运行、扰动等动态环节[28]。
电力网络功率瞬间平衡,其动态需由微分-代数方程描述。
其他发电设备的动态特性,冷热的转换过程最为缓慢,通常以分、时来表述动态过程[29]。
这样导致热、电等各能源子系统动态过程的时间尺度相差悬殊,在同一个时间尺度下进行仿真分析和协调控制难度较大。
这些多能互补微能网系统中的子系统非线性、强耦合动态复杂过程,在统一框架下若均采用精确模型进行详细仿真建模是一个非常耗时的过程,且计算精度也无法有效保证。
在规划设计的优化方面,文献[30][31]研究了规划设计软件PDMG,针对分布式发电多种应用场景,Figure 1. Load distribution of micro energy power system图1. 微能源系统中负荷分布情况陈哲等实现了间歇性数据分析、分布式电源规划设计、储能系统规划设计等功能,可以按场景自动生成目标曲线、逆变器结构设计、混合储能设计。
文献[32]研究了基于牛顿-拉夫逊法的微网潮流计算方法,得出了微网适合的接入容量、对配网的渗透率、接入配网的电压等级及推荐采用的接线模式,考虑分布式电源负荷变化的微网规划方法。
美国National Renewable Energy Laboratory开发的HOMER,以微电网全寿命周期成本最低为优化目标,利用枚举法可确定微电网中分布式电源的最优容量配置[33]。
文献[34]针对多分布式电源低渗透率并网的规划问题,构建了分布式电源投资和运行成本、系统有功网损和负荷节点电压偏移均最小的优化目标函数,提出了集成实数编码量子遗传算法和多目标优化策略的多目标混沌量子遗传算法。