【武汉大学】智能微电网建设的关键技术_19页_12mb

智能微电网建设的关键技术总结

核心内容

智能微电网是现代电力系统发展的重要方向，其建设涉及多项关键技术，包括分布式发电、微电网结构、与智能电网的关系以及能量管理、保护控制等。本文从概念、分类、国际标准、发展现状及关键技术等方面进行了系统阐述。

主要观点

• 分布式发电是智能微电网的重要组成部分，其特点是在用户现场或附近配置小型发电机组，满足特定需求。
• 微电网是一种将小型发电设备与负荷连接，并可与主电网联网运行的微型电力系统，具备灵活的运行模式。
• 智能微电网是智能电网的最小“细胞”，其发展有助于提升电网的安全性、可再生能源利用率和用户用电效率。
• 智能微电网的建设需要解决网络规划、能量管理、保护控制等关键技术问题。

关键信息

1. 分布式发电的概述

1.1 分布式发电及分布式电源的概念

• 分布式发电（DG）：指在用户现场或靠近用电现场配置的小型发电机组（一般低于30MW），用于满足特定需求。
• 分布式电源（DR）：包括DG、热电联产、冷热电联产以及各种电能存储技术。

1.2 分布式发电的分类

• 基于化石燃料：包括往复式发动机、微型燃气轮机、燃料电池。
• 基于可再生能源：包括太阳能光伏、风力发电、小水电、生物质发电。
• 混合式：由两种或两种以上的发电技术和储能装置组成。

1.3 国际标准IEEE1547

• IEEE1547标准规定了DG在主电网失电时应具备的反孤岛保护功能，即DG在无计划孤岛时需尽快断开。

2. 微电网简介

2.1 微电网的概念

• 微电网是将小型发电设备与负荷连接，并可与主电网联网运行的系统。
• 可在主电网供电不足时独立运行，也可在本地发电富余时向主电网回馈电能。

2.2 国际发展情况

• 美国：早期微电网多由小型微电源与负荷构成，采用电力电子控制技术。
• 欧洲：强调分布式能源与智能技术的结合，鼓励社会参与电力市场。
• 日本：关注能源供给多样化、污染减少及用户个性化需求，将微电网分为大、中、小三类。

2.3 微电网结构

• 典型结构包括：微电源本地控制器（MC）、本地控制器（LC）、微电网中央控制器（MGCC）和分布管理系统（DMS）。
• 微电网中的元件多为小型机组和储能装置，如微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、超级电容、飞轮、蓄电池等。

3. 智能微电网与智能电网的关系

• 智能电网研究目标包括：保障电网安全、促进可再生能源利用、提高资产利用率、提升用户用电效率与电能质量、推动电力市场化。
• 智能微电网是智能电网的最小可控单元，是实现智能电网功能的基础。

4. 智能微电网研究的关键技术

4.1 网络规划设计标准

• 微电网是一个单一可控单元，可并网运行，也可孤网运行。
• 孤网运行标准：
  1. 发电量与负荷需求需保持基本平衡，具备足够的备用容量；
  2. 电压稳定和动态无功容量充足；
  3. 系统需具备暂态稳定性，内部故障应内部处理。
• 并网运行标准：
  1. 主电网安全稳定运行时，微电网才能并网；
  2. 微电网需与主电网保持电压、频率和相角同步。

4.2 智能化能量管理技术

• 微电网运行方式、DER单元类型、渗透率、能源政策、负荷特性及电能质量等与传统电网有显著差异。
• 需研究合理的控制策略，实现微电网内部、与主电网之间及多个微电网之间的能量调度与优化管理。
• 储能子系统在高DER渗透率下对平抑波动、维持系统稳定具有重要作用。

4.3 保护控制一体化技术

• 与传统配电网保护的不同：
  • 潮流双向流通；
  • 短路电流在并网和孤网运行时差异显著。
• 与传统配电网控制的不同：
  • 需要校验频率、电压控制方法在微电网中的适用性；
  • 需适应不同类型微电源（如基于变流器与非变流器、可控与间歇性）的运行和控制；
  • 需采用更加先进、智能的控制策略。

结语

智能微电网作为智能电网的重要组成部分，其发展对提升能源利用效率、保障电网安全、促进可再生能源应用具有重要意义。关键技术的研究与应用是推动智能微电网建设的核心，需从网络规划、能量管理、保护控制等方面综合考虑，实现系统的高效、安全与可靠运行。