微电网及分布式电源并网标准体系介绍_中国电科院_20160330
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分布式发电和微电网综诉摘要:本文对分布式发电,微电网的简述,发展,存在的问题以及技术等方面的研究进行了较深入的论述探讨,同时对微电网中的分布式发电技术的应用,存在的优缺点等进行了论证与综合概述,并提出了解决方案。
针对急剧增长的用电负荷和用户越来越高的安全、可靠性供电要求,结合可再生洁净能源的开发和利用,分布式发电以其投资省、发电方式灵活等特点与大电网联合运行带来了巨大的经济与环保效应,同时也对传统的电力系统规划与运行造成不容忽视的影响,随着其影响的广受关注,微电网的研究方兴未艾。
微电网以系统的观点看问题,将一系列负荷和微电源联系在一起,看作一个单一可控系统,向用户提供电能和热能,微电网中的分布式发电技术的发展应用进行了分析研究。
1分布式发电简述1.1 分布式发电的定义由于分布式发电近几年才受到如此广泛的关注,国际上关于分布式发电技术尚无统一定义。
一般认为分布式发电是指功率在几十千瓦到几十兆瓦范围内、模块式的、分布在负荷附近的清洁环保发电设施,能够经济、高效、可靠地发电。
分布式发电是区别于传统集中发电、远距离输电、大互联网络的发电形式。
分布式发电以燃气轮机、微型燃气轮机、燃气发电机等为动力,以天然气、氢气、太阳能、风能、生物质能等为能源,可实现冷、热、电联供,是一种新型的发电和能源综合利用方式。
目前,我国已经在部分地区建立了分布式发电的应用工程。
北京的燃气集团指挥调度中心的CCHP 项目和上海的浦东机场分布式发电项目,都采用了燃气轮机、利用燃气轮机排出高温燃气产生蒸汽的余热锅炉和使用蒸汽供冷的制冷机来实现冷、热、电的联供,取得了很好的效果。
另外,在全国各地,特别是风能丰富的地区,也已开发了很多风力发电项目。
1.2 几种典型分布式发电技术(1)微型燃气轮机技术微型燃气轮机是以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型汽轮机。
其发电效率可达30%,如实行热电联供,效率可提高到75%。
微型燃气轮机的特点是体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单。
微电网标准体系建设微电网在全国范围发展迅速,亟需标准化工作给予技术支撑和规范。
微电网改变了电力系统在中低压层面的结构和运行方式。
与微电网的电网运营企业和设备供应商们熟悉的传统原则受到挑战。
迫切需要国家层面的标准化工作支撑,很多时候我们一些供电原则、保护原则等受到挑战,迫切需要从国家层面标准化工作的支撑,必须要有国标才方便管理层面,甚至政府、法院认可的程度。
微电网的标准体系急需统一的规划和顶层设计,微电网和分布式电源并网涉及发电、电网、用户等多个领域,系统复杂性突出。
需要将微电网作为一个相对独立单元,对相关技术领域开展系统分析。
对不同应用场景下微电网、分布式电源功能进行定位和系统边界区分。
从系统的角度辨识标准缺失和可能出现的重复甚至矛盾的地方,识别亟需制定的标准,制定微电网标准化路线图和标准体系。
这是我们标委会在做的工作。
目前定的标准,包括微网建模及仿真、微网并网、微源接入微网、微网规划设计、微网运行特性测试、微网调试及验收、微网运行维护、微网内发电侧管理、微网内需求侧管理、微网内储能管理、微网保护、微网信息与通讯、微网监控系统功能、微网黑启动、微网运行评价。
在标准领域都有很多工作急需要做,没有这些标准支撑很难形成大规模网站化推广。
针对微电网建设的难题,北京群菱专注于微电网研究试验平台的开发,推出多个微电网实验平台:1.微电网仿真试验研究平台2.微电网监控及能量调度管理系统3.微电网电缆阻抗模拟系统4.多源互补智能微电网供电系统5.开放式交直流电力电子研究与试验平台以上平台均为群菱能源专业设计制造,详细技术方案请联系群菱获取。
试验平台可以满足交直流混合微电网的关键设备检测、功能性验证试验、能量调度管理及控制策略研究、微电网之间的相互影响及调度控制技术研究、微电网储能研究以及风光储科学配比优化研究与高渗透率研究。
群菱能源微电网仿真实验室成功案例:中国电科院“先进配电自动化与配电网优化控制联合实验室”、“电力需求侧管理和智能用电仿真实验室”,中科院电工研究所“多能互补发电系统运行和保护性能测试系统”,国网智能电网研究院“交/直流电网物理仿真试验平台”,河南电科院“智能配电网新能源接入研究平台”,浙江工业大学“智能微电网试验、测试与储能系统”,南昌大学“微电网仿真模拟试验平台”等数十家科研院所,为我国微电网标准体系建设贡献出一份力量。
微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统(必要时含储能装置)。
根据建设目的和经济环境的不同,微网的形状结构可能各不相同,但是技术架构大体类似。
下面南京研旭简要探讨下微电网的基本组成。
微电网分为并网型微电网和独立型微电网,可实现自我控制和自治管理。
并网型微电网既可以与外部电网并网运行,也可以离网独立运行;独立型微电网不与外部电网连接,电力电量自我平衡。
微电网的基本组成包括以下几个部分:电源:在所有微电网系统中,基本的组成部分是电源。
电源要满足微网内负荷的需求,例如容量,以及其他技术层面、经济层面的种种考虑。
其中,分布式光伏受到广泛关注。
尤其是近年来光伏电池模块价格的下降,让基于分布式光伏的微网的经济可行性上升。
对于位于偏远地区的基于光伏的微网来说,挑战主要来自系统的维护和储能系统的要求。
一方面,当暴露在高温高湿的环境中时,光伏电池的性能会下降。
另一方面,由于能量来源(太阳光)具有间断性,储能设备便必不可少,而它的投资占系统支出的很大一部分,对系统经济性影响较大,并且光伏电池装机容量越大,储能系统容量也要相应增大。
除了分布式光伏,常见的能量来源还包括:分布式风能,燃料电池,微型涡轮机,往复式内燃机,以及其他分布式发电技术(小型水电,小型潮汐发电,小型波浪发电,地热发电,分布式核能发电等)。
电力管理系统:电力管理系统主要负责电力从电源输送到用电设备。
具体功能包括:一是,将电源处各形式的电能转换成符合出所需要的形式,例如使用逆变器将光伏产生的直流电转换成通常负荷所需要的50Hz交流电。
二是,作为储能设备的界面,来使微网内的电力供需达到平衡。
现代微网通常融入了软件和控制系统,例如智能电表,从而实现微网的高效和稳定运行。
储能系统:储能系统对微网的重要性不言而喻。
它可以让微网实现内部的电力供需平衡,从而维持电压和频率的稳定。
也可保证用户的用电需求随时能得到满足。
微网系统中常见的储能设备为:电池,燃料电池+电解池,超级电容以及飞轮等。
分布式电源与微电网并网的运营管理分析摘要:分布式电源具有能耗低、污染小、供电灵活等优势,但也存在随机性、间歇性、波动性等特征,给电力系统的运行和控制带来不利影响。
为了充分发挥分布式发电的优势,克服分布式发电的缺点,人们提出了微电网的概念。
微电网整合多种类型的分布式电源为当地负荷提供电能、热能。
如何实现微电网的优化运行,削减发电成本、降低输电网损、减少环境污染以及改善供电可靠性是亟需解决的关键问题。
因此,本文对分布式电源与微电网并网的运营管理进行了分析。
关键字:分布式电源;微电网并网;运营管理1分布式电源与微电网相关概念1.1分布式电源布式电源可以充分利用太阳能、风能、地热能等分散的可再生能源、提高清洁能源利用效率,有效解决环境、能源与经济发展之间日益突出的矛盾。
在当今全球能源和环境压力日益增加的背景下,世界各国纷纷把发展分布式电源放在重要位置。
我国幅员辽阔,可再生能源种类繁多,分布广泛,如能充分利用,将有效的补充电力供应,促进节能减排。
分布式电源将作为我国大电网的重要能源补充,与大电网同步发展,缺一不可。
分布式电源相对于传统集中式电源的优势在于可以充分利用用户附近各种分散的能源,提高能源利用率,同时减少因远距离输送电力产生的线路损耗,具有经济、环保意义。
分布式电源可以根据用户需要独立于配电网运行,也可并入配电网,作为电力的补充,提高供电可靠性及电能质量,具有灵活、高效的特点。
1.2微电网微电网是由分布式电源、储能装置、能量转化设备以及保护装置所组成的一个小型的配电系统,其可以实现自行控制,既可以接入电网之中,又可以作为独立电源进行供电。
将分布式发电系统以微电网形式接入电网之中可以更为高效率的发挥分布式发电能源,其在提升分布式电源的利用效率的同时也可以在电网负荷大是进行持续供电,是未来可持续能源使用中的重点技术。
简单微电网是微电网的基本组成部分,其结构仅包括一类分布式电源和管理设备,一般针对一类负荷进行功能。
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战一、概述随着全球能源结构的转型和可持续发展的迫切需求,分布式发电、微网与智能配电网技术已成为电力系统领域的研究热点与实践方向。
分布式发电(Distributed Generation,DG)指的是在用户端或靠近用户端的小型、模块化、分散的发电设施,它们能够与大电网互为补充,提供稳定可靠的电力供应。
微网(Microgrid)则是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统,能够在孤岛或并网模式下运行,提高电力系统的灵活性和可靠性。
智能配电网(Smart Distribution Network)则通过先进的通信、测量和控制技术,实现对配电网的实时监控、优化调度和故障自愈,提高电力系统的运行效率和供电质量。
这些技术的发展和应用,对于缓解能源危机、优化能源结构、提高能源利用效率、减少环境污染等方面具有重要意义。
随着技术的快速发展和应用的不断深化,也面临着诸多挑战,如系统稳定性、经济性、安全性、环境保护等方面的问题,需要我们在实践中不断探索和创新,推动这些技术的持续发展和优化。
本文将从分布式发电、微网和智能配电网的基本概念出发,深入探讨这些技术的发展历程、现状以及未来趋势,并分析其在应用中面临的主要挑战和解决策略。
期望能够为相关领域的学者和实践者提供参考和启示,共同推动电力系统的智能化、绿色化和可持续发展。
1. 分布式发电、微网与智能配电网的概念及重要性分布式发电(Distributed Generation,DG)指的是在电力系统中,将小型的、模块化的发电设施分散地布置在用户侧或接近用户侧,通常包括风能、太阳能、生物质能、小水电、燃料电池等多种类型。
这种发电方式与传统的大型集中式发电站不同,具有投资小、灵活性强、环境友好等特点。
通过分布式发电,可以实现对电能的近距离供应,降低传输损耗,提高电力系统的效率和可靠性。
微网(Microgrid)则是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统,可以在并网和孤岛两种模式下运行。
微电网系统目录1.微电网系统概述1.1 微电网系统微电网系统是一种新型网络结构,是由分布式电源、负载、储能系统和控制装置构成的系统单元。
微电网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。
微电网系统是相对传统大电网系统的一个概念,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,并通过开关连接至常规大电网。
微电网系统中的核心装备即分布式电源以及储能系统,包括光伏并网逆变器、风力并网逆变器、柴油机、PCS以及BMS等。
1.1.1 光伏并网逆变器①光伏并网逆变器的发展概况光伏并网逆变器的发展源来已久,如今已经发展的十分成熟,其作用在于将PV组件产生的直流电转换为与电网同频同相的交流电,在传统的光伏发电系统有着广泛的应用。
近年来,随着微电网系统的快速发展,并网逆变器又被赋予了一种新的定义:分布式光伏电源。
它可以作为微电网系统的主电源,成为整个微网系统最核心的技术之一,又由于其电源性质的特殊性(电流源),它又可作为微网系统的补充电源。
②光伏并网逆变器的类型划分并网逆变器的拓扑结构纷繁复杂,一般分为半桥、全桥、两电平、多电平,以及单级式、双级式等类型,按照控制方式亦可分为SPWM控制型、SVPWM 控制型、CSPWM控制型等,按照电气隔离类型又可分为隔离型与非隔离型。
③三相光伏并网逆变器运行原理介绍图1三相并网逆变器控制框图图1所示为单级式非隔离三相并网逆变器的主电路拓扑及控制算法,本文所搭建的三相三电平并网逆变器的主电路及控制拓扑结构图如图1所示,由MPPT算法计算出最大功率点时的PV电压,然后控制系统使PV组件的电压维持在该电压处以保证系统能够输出最大功率(电压外环)。
并网电流经过dq 坐标变换后转变为Id与Iq分量,图1中Iq*即为有功功率轴的电流给定值,Id*即为无功功率轴的电流给定值,改变Iq*与Id*的值即可改变逆变器的输出有功功率与无功功率,而Iq*由电压外环产生,Id*由人为给定。
微电网介绍范文微电网的介绍微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统(必要时含储能装置)。
微电网分为并网型微电网和独立型微电网,可实现自我控制和自治管理。
并网型微电网既可以与外部电网并网运行,也可以离网独立运行;独立型微电网不与外部电网连接,电力电量自我平衡。
我们现在的电力系统是一个大电网,所有的发电厂(火电、水电、核电、新能源等)都是并联在一起的,所有的负载都并接在大点网上。
电力的特点是发电、用电功率每时每刻都是平衡的。
大电网,每一个具体的发电机组或负载的功率占比都很小,某一个发电机组的故障或某一个大容量负载突然启动、卸载对系统都不会造成什么影响,稳定性高。
但是大电网输配电成本高,线路损耗高,电能从发电厂到用户终端需要经过升压,降压及上百公里的线路传输。
尤其是一些偏远的无电地区,如青海,等地区,因地域辽阔,人口稀少,建设大电网具有相当高的成本。
微电网具有小型化特点,对建设所要求不高,不占用输电走廊,施工周期短,能够迅速应付短期激增的电力需求。
微电网就是相对大电网而言的小电网,微电网电压等级一般在35kV及以下,用电负荷最大容量小于20MW。
微电网一般是在用电负荷周边就近建设发电厂,所以火电、核电等有污染的发电厂不适合,微电网可再生能源装机容量至少为负荷最大容量的50%。
并网型微电网全年与外部电网交换的电量要小于年用电量的50%。
微电网为什么要上储能:因为光伏、风电等新能源发电功率是间歇性的、不可预测的,用电负荷的功率曲线也有很大的随机性,微电网在独立运行时,发电功率和用电功率必须依靠电池来平衡。
电网相当于一个无穷大电源和无穷大的负载,微电网在并网运行时,可由电网来平衡发、用电的有功、无功功率,电压和频率完全由电网来维持稳定;微电网独立运行时,由电池充当电网的角色,所以电池容量越大系统越稳定。
这时必须由能量管理系统EMS来平衡有功、无功,稳定系统电压和频率。