《微电网运行与控制》PPT课件

采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
谢谢！
一、我国微电网的发展方向
对内：有效接纳分布式电源
包容性 对外：与大电网兼容并提高辅助增值服务
技术上：包容发配用等多方面的先进电力技术
灵活性
可控，灵活调度，可作为备用电源 运行模式切换灵活
定制性
通过对负荷分级，实现分级供电 满足不同用户的多种供电需求
经济性
有利于微网用户的利益 有利于微网建设商的利益
自治性
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
三、单个微电网控制策略
对于输出功率随机的电源，一般需要采用PQ控制，达到能 源最大利用率。
对于功率可调的电源，控制比较容易，可以实现V/f的调 整和控制，可用于保证微电网频率和电压的稳定性。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
一、微电网的发展目的
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
三、微电网控制策略
所有的控制方法都应当满足下列要求： 1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁; 2、能够自主的选择系统运行点; 3、平滑与大电网联网或解耦; 4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的 结构控制。

、电压稳定控制等。功率平衡控制是微电网控制的核心，通过控制分布式电源 和储能装置的输出功率来实现系统功率的平衡；频率稳定控制和电压稳定控制 则是为了保证微电网的稳定运行。
02
微电网中的电力电子技术
电力电子器件及其特性
电力电子器件
包括二极管、晶体管、晶闸管、绝缘 栅双极型晶体管（IGBT）等，用于 实现电能的变换和控制。
储能系统
包括电池储能系统、超级电容储能系统、飞轮储能系统等，可实现电能的储存和 释放。
管理策略
通过对储能系统的充放电管理，实现微电网的稳定运行和优化控制，提高能源利 用效率。
03
微电网的优化控制方法
基于传统控制理论的优化方法
比例-积分-微分（PID）控制
PID控制是一种最常用的传统控制方法，通过调整比例、积分和微分三个参数，使系统输出达到期望的稳态值。 在微电网中，PID控制可用于频率和电压的稳定控制。
某高校校园微电网系统实际运行数据分析
案例3
某地储能与微电网联合调度实际运行数据分 析
案例4
某地基于需求响应的微电网调度实际运行数 据分析
THANKS
感谢观看
微电网的应用场景
微电网可以应用于居民小区、工业园区、商 业中心等场景。它可以作为分布式能源的重 要组成，提供电力和热力的供应，同时也可 以作为储能系统，实现能源的存储和利用，
提高能源的利用效率。
微电网的发展前景与挑战
要点一
微电网的发展前景
随着能源结构的转型和电力市场的开放，微电网的发展前 景非常广阔。它可以促进分布式能源的发展，提高能源的 利用效率，减少环境污染，同时也可以为用户提供更加灵 活和多样化的能源服务。
微电网的特点
微电网具有高供电可靠性、环保 性、经济性等优点，可实现新能 源的高效利用，同时具备自治运 行和并网运行两种模式。

微电网的提出
2015/9/7
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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目录
微电网概念的提出 微电网的定义 微电网的重要意义 微电网国内外的发展状况
微电网中的关键技术及相关研究
1998年1月，由于冻雨使电线冻结折断，加拿大东部 300万人在7余天中失去电力供应；
1999年12月，约360万个法国家庭由于暴风雨而遭遇停 电数日；
2003年8月14日美国东北部部分地区以及加拿大东部地 区出现大范围停电，受影响的人在加拿大有三分之一的 人口即有一千万，在美国有四千万；
我国2008年初春一场历史罕见的冰雪灾害，在全国范 围内造成36740条10kV及以上电网电力线路、2016座 35kV及以上变电站停运,导致3330多万户、约1.1亿人 口停电，给经济、社会和人民生活造成了极为严重的影 响。
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为协调大电网与分布式电源之间的这 种矛盾，充分挖掘分布式能源的潜力， 更好地促进大规模分布式发电技术的 整合与应用，国内外众多的学者提出 了微电网的概念。
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相比传统集中式能源系统微电网的优势
1、微电网接近负荷，不需要建设大 电网进行远距离高压或超高压输电， 可以减少线损，节省输配电建设投资 和运行费用；由于兼具发电、供热、 制冷等多种服务功能，分布式能源可 以有效地实现能源的梯级利用，达到 更高的能源综合利用效率。
5、通过微电网可以实现更佳无功功率控制，减 小谐波污染，提高电能质量，为用户提供“定 制电力技术”服务。
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微电网与大电网结合具有明显的优势

2013年9月10日星期二
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§1-2 微电网背景
2.燃料电池 燃料电池效率高，污染物排放低，但目前价格较高。 主要的燃料电池有：磷酸盐燃料电池、高温固体氧化物熔融 碳酸盐燃料、低温质子交换膜(PEM)燃料电池等。 燃料电池效率高，与内燃发动机结合具有较低的污染排放。 3.可更新能源发电 光伏发电系统 风力发电系统 生物燃料微型发电系统 4.能量存储系统 蓄电池、超级电容 、超导电磁线圈和高速飞轮储能系统。 能量存储系统在微型发动机的直流母线上可提供当系统负荷 改变时所需要的容量。 5.热能回收技术 为使微电网能够持续发展，应用于热电联产系统中的热能回 收技术十必不可少的 。如低温和高温热交换技术等。
2013年9月10日星期二 7－3
§1-1 引言
微电网的结构应该遵守电网的运行规约以及除了对已存在的 用户具有可接受的影响外没有任何危害。 微电网应能够提供不间断电源的性质。 五、微电网的优点 为配电网提供电能阻塞的缓解作用，延缓新发电设备或输电 容量的投资以及跟随负荷变化和局部电压的支持等。 从电网的观点来看，微电网主要优点是能够在电力系统中作 为一个集中的负荷运行，从而可将其视为可控制的实体。 用户可从微电网受益，微电网的设计和运行不仅可满足本地 用户的电能和热能的需要，还可实现不间断电源的功能，增 强本地供电可靠性，减少线路损耗和维持本地电压等。
第一章 绪论
§1-1 引言 §1-2 微电网背景
2013年9月10日星期二
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§1-1 引言
一、分布式发电系统的起源 传统电力系统的规约和运行环境的发展变化 小型发电系统如微型涡轮发电机组、燃料电池、光伏发电系 统和生物燃料发电系统等的涌现 分布式发电系统包括各种类型的小型发电机、能量存贮系统、 负荷控制以及小型发电机和大电网之间的先进的电力电子接 口装置。 二、微电网的定义 微电网可以定义为一组负荷和微型发电系统作为一个单一的 系统运行，为用户同时提供电能和热能，微电网中大部分微 型发电系统必须基于电力电子接口，从而保证作为单一集合 系统运行时提供一定的适应能力。 微电网采用自适应控制，允许微电网呈现到大电网时，作为 一个单一的控制单元，满足局部电力系统的可靠性和安全性 的需要。

微电网的结构和组成
电源：分布式电源，如光伏、 风电等
储能装置：电池储能、超级电 容储能等
负荷：工业、商业和居民用电 负荷
控制系统：用于监控和控制微 电网的运行
微电网的特点和优势
独立性：微电网能够独立运行，不受大电网故障的影响。 高效性：微电网能够实现能源的优化配置，提高能源利用效率。 灵活性：微电网能够根据用户需求进行灵活调整，满足多种场景的应用需求。 环保性：微电网采用可再生能源，具有环保、低碳的特性，符合可持续发展要求。
独立运行方式
定义：微电网在孤岛上运行，与外部电网断开连接 特点：独立控制、自我平衡、频率稳定 适用场景：偏远地区、海岛等 优势：提高能源利用效率、减少对外部电网的依赖
切换运行方式
并网运行：微电网与 大电网相连，利用大 电网作为备用电源， 实现电能的互补。
孤网运行：微电网断 开与大电网的连接， 独立运行，通常在紧 急情况下使用。
优化运行的目标： 降低运行成本，提 高经济效益
关键技术：需求响 应管理、储能技术、 智能调度等
优化策略：根据实 时电价、用户需求 等因素进行动态调 整
经济效益：提高能 源利用效率，减少 对传统电网的依赖 ，降低能源费用
微电网的可靠性分析
微电网的可靠性评估方法 微电网的可靠性影响因素 提高微电网可靠性的措施 微电网可靠性分析的实际应用
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
技术创新：微电网技术不断创新， 将进一步提高能源利用效率和系统 稳定性。
应用领域拓展：微电网不仅应用于 居民和商业领域，还将逐渐拓展到 工业和交通领域。
汇报人：
微电网在可再生能源利用方面的作用
整合可再生能源：微电网能够将多种可再生能源整合到一个系统中，实现能源的优化配置和利 用。

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（一） 主从控制
主从控制就是微网的控制系统中存在某一个控制器为主控制 器，其余为从控制器，主从控制器之间一般需要通信联系， 且从控制器服从主控制器。
以分布式电源作为主控制器 以中心控制器作为主控制器
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3.1 微电网运行状态
• 并网状态 运行于联网模式时，母线电压频率和负载由大电网支撑。 微网一般被要求控制为一个“好公民”或者“模范公民”。 作为“好公民”时，微网在与配电网连接时需满足配电网 的接口要求，同时不参与主电网的操作。此时，微网应能 实现减少电能短缺、提高当地电压质量和不造成电能质量 的恶化等目标。 作为“模范公民”时，要求微网能为大电网提供一些辅助 操作，例如：参与大电网的电压和频率调节，参与维持整 个电网稳定运行，提高故障承受能力等等
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第三章 微电网基本控制方法
3.1 微电网的运行状态 3.2 微电网控制方式
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当微网从孤岛模式重连到大电网，如何与电网同步是其 主要问题。目前，储能装置对缺少惯性的微网是维持其暂 态能量平衡的必要元件。
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（2）对等控制策略。即基于电力电子的“即 插即用（Plug and Plug）”和“对等（Point to Point）”的控制。系统中各个分布式电源 是“平等”的关系，不存在从属关系。根据微 电网的控制目标，灵活的设定下垂系数，调节 受控微电源，保证整个微电网的电压稳定、频 率稳定以及电能的供需平衡，具有简单可靠的 优点。但是对等控制策略只考虑了一次调频， 而忽略了传统电网的二次调频问题，即没有考 虑微电网系统电压和频率的恢复问题，因此， 在微电网受到大扰动时，很难保证系统的频率 质量，不能保证负荷的正常运行。另外，此方 法是针对有电力电子技术的微电源的控制，没 有考虑传统发电机如微型燃气轮机与微电网之 间的协调控制。
（4）基于多代理技术的控制。该方法将传统 电网的多代理技术应用到微电网控制系统。该 控制策略综合了多种控制方式，能够随时插入 某种控制，实现了微电网的经济优化调度，保 证了微电网系统安全稳定运行。多代理技术具 有很好的自愈能力，响应能力强等特点可很好 的满足微电网的分散控制的需要。但目前多代 理技术在微电网中的应用还处于起步阶段，还 只是集中对微电网的系统频率、电压等进行控 制的层面，因此要使多代理技术在微电网的控 制中发挥更大的作用，还需要大量的研究工作。
如图4.4所示Droop控制有功-频率（P-f）和 无功-电压（Q-U）呈线性关系，当微电源输 出有功、无功增加时，运行点由A点移动到 B点，达到一个新的稳定运行状态，该控制
方法不需要各微源之间通信联系就可以实
施控制，所以一般采取对微电源接口逆变 器控制。
图4.4 频率、电压下垂特性
4.2 微电网的逆变器控制
4.2.2 微电网中逆变器的控制方法
微电源的控制是微电网控制的基础，而微 电网中大多数微电源通过三相电压型逆变 器（VSI）接入系统，所以对微电源的控制 就是对逆变器的控制。如图4.5，微电源逆 变器控制系统拓扑结构可分为内环控制器 和外环控制器，内环控制器动态响应快， 可以用来提高逆变器输出的电能质量，外 环控制器的动态响应速度较慢，用以体现 不同的控制目的，并产生内环所需的控制 信号。

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2008年的那一场雪
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1.2 为什么要提出微电网？
集中式电网不足
能源短缺和环境污染
提供电网接纳分布式发电能力
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1.2 为什么要提出微电网？
能源短缺和环境污染
石油：资源的储量为10195亿桶，可供开采43年，高成本油田可供人类开采240年； 天然气：埋藏量为144万亿立方米，可开采63年，高成本气田可供开采452年； 煤炭：埋藏量10316亿吨，可开采231年； ------------------------------------ 华丽的分割符-------------------------------------------------核燃料：铀已探明储量436万吨，可供72年使用(海水中的铀可供使用1万年，利用 钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年)；利用热核反应，海水中的锂能源可开采 年限为1600万年(DT反应)，而利用重水的DD反应，则开采年限为60亿年，将成为 人类取之不尽、用之不竭的新型能源。 水能：可再生能,可开采3.8亿千瓦，已开发0.72亿千瓦. 风能：可再生能,是目前世界上增长最快的能源，年增长率达27%,2.5亿千瓦. 太阳能：可再生能,620大卡/平方厘米· 年，平均年日照2000小时。
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三、微电网现状
（2）微电网分类
1、按接入电压等级
低压微电网（接入电压等级380V） 高压微电网（接入电压等级10KV）
2、按功能需求
单一微电网； 多种类设备微电网； 公用微电网：
凡是满足一定技术条件的分布式发电和微电网都可以接入，它根据用户对可靠性的 要求进行负荷分级，紧急情况下首先保证高优先级负荷的供电

第4章 微电网运行与控 制技术
简介：
微电网主要以分布式电源为主，由于分布式电源的容量一般不 大，但是却数目众多，从而使微电网的控制不能像传统电网那 样由电网调度中心统一控制以及处理故障，这就对微电网的运 行和控制提出了新的要求。如：根据电网需求或者电网故障情 况，能够实现自主与主电网并列、解列或者是两种运行方式的 过渡转换运行，同时实现电网有功和无功的控制、频率、电压 控制，可实现微电网与主电网的协调优化运行以及对主电网的 安全支撑等。微电网相对于主电网可作为一个可控的模块化单 元，其可对内部负荷提供电能，满足负荷用户的需求，这就需 要良好的微电网控制和管理能力。微电网的运行控制应该能够 做到基于本地信息对电网中的事故作出快速、独立的响应，而
当外界主电网发生故障停电或者出现电能质量
问题时，微电网通过静态开关切断与主电网的
联系，孤网运行。微电网的负荷由微电源承担， 馈线C可通过母线从母线得到电能并维持正常运 行。如果孤网运行模式下无法保证电能的供需 平衡，可切断馈线C的负荷，停止对非重要负荷 供电。故障消除后，主断路器重新合上，微电
网恢复并网运行模式。通过有效的控制方式实
（3）基于功率管理系统的控制。该控制方式 采用不同的控制模块，分别对有功和无功进行 解耦控制。较好的满足了微电网P/Q、v/f等多 种控制方式的要求，尤其是对于功率平衡的调 节，应用了频率恢复算法，可以很好地满足系 统对频率质量的要求。针对微电网中各用户对 无功的不同需求，功率管理系统采用了多种控 制方法并加入了无功补偿装置，提高了系统的 控制能力，同时也提高了控制的灵活性。但是 该方法没有考虑含有调速和励磁系统的常规发 电，特别是没有考虑含电力电子接口的微电源 间的协调控制
4.1.2 微电网的控制方式
目前，微电网的控制方式主要有以下几种： （1）主从控制。即对各微电源采取不同的控制

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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
以中心控制器作为主控制单元
上层中心控制器 根据分布式电源原动 机的输出功率和微网 内的负荷需求变化调 节底层分布式电源控 制器的稳态设置点和 切联负荷。
微网内供需平衡 动态调节依靠底层分 布式电源控制器来完 成。底层的分布式电 源控制器可以采用主 从控制也可采用对等 控制。
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
恒功率控制
控制目的是使分布式电源输出的有功功率和无功功率等于其参考功率。
有功功率控制器调整频率下垂特性曲线使分布式电源输出的有功功率始终维持在参考 值附近；无功功率控制器则调整电压下垂特性曲线使无功功率也维持在相应 的参考值附近。
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3.2、微电网控制方式
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3.1 微电网运行状态
• 切换状态 微网运行在两种模式之间切换的暂态时，维持微网稳定
是其最主要的问题。 如果微网在联网运行时吸收或输出功率到电网，当微网
突然从联网模式切换到孤岛模式时，微网产生的电能和负荷 需求之间的不平衡将会导致系统不稳定，此时设计合理微网 结构和采用恰当的控制方法是非常重要的。
当系统的频率减小，且分布式电源的端口电压幅值减 小，分布式电源运行点将由 B 点向 C 点移动，输出的有功 和无功依然为 Pref、Qref；
该控制方法需要系统中有维持电压和频率的分布 式电源或电网
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
以中心控制器作为主控制单元
上层管理系统管理底层多个分布式电源和各类负荷的一种控制方法 ，所以底层分布式电源与上层管理系统之间亦需要通信联系。但是这种 通信联系是弱联系，即使短时间通信失败，微网仍能正常运行。