2024-05-14-中国电气装备-2024智能微网控制保护新技术研究与应用报告_55页_8mb

报告摘要

智能微网控制保护新技术总结

核心内容

智能微电网是新型电力系统建设的重要组成部分，其发展受到国家政策的大力支持，涉及工业园区、源网荷储一体化、增量配网、新能源制氢等多个典型应用场景。微电网通过内部“源-网-荷-储-充”协同调控，能够提升电网稳定性、安全性、能源利用效率，并推动实现绿电和低碳目标。此外，微电网的建设还促进了社会资源的协同参与，为新型电力系统的发展提供了有力支撑。

主要观点

政策支持：2021年以来，国家和行业层面发布了多项政策，强调智能微电网在能源转型、碳达峰、碳中和、电力系统升级等方面的重要性。
技术挑战：微电网的运行方式多样，网架结构复杂，存在频率电压稳定控制、故障特征识别、保护策略适应性、控制保护一体化等技术难题。
应用场景：包括建筑能效管理、工业园区、乡村微电网、绿电制氢、县域级区域、交直流混联微电网和区县多级微电网等，各场景有其独特的系统架构和运行要求。
系统架构：微电网主要分为交流联网、柔性互联、离网自治、交直流混联等类型，适用于不同场景和需求。
技术研究方向：包括源网荷储协同优化、多时间尺度控制、故障自愈与黑启动、高频暂态保护、广域信息保护等，旨在提升系统的稳定性和可靠性。
实践应用：已有多个示范项目落地，如近零能耗建筑、绿色低碳园区、工矿企业微电网、乡村多台区微电网、绿电制氢、县域级区域微电网、交直流混联微电网等，展示了智能微电网的广泛应用前景。

关键信息

国家与行业政策

2021年以来，国务院、国家发改委、国家能源局、工信部等发布了10多项涉及智能微电网的政策文件。
2024年2月，中共中央政治局强调推进智能微电网建设，提高对清洁能源的接纳和调控能力。
各省份如内蒙古、新疆、河南等，已出台智能微电网支持政策，部分省份对项目进行分类管理。

国内外微电网发展现状

美国：最早提出微电网概念，拥有全球最多的微电网示范工程。
欧洲：已形成包含分布式发电和微电网控制、运行、保护等的理论体系。
日本：重点发展海岛微电网项目，已完成多个工程应用。
中国：国家工业和信息化部发布工业绿色微电网典型场景与案例，涵盖多个重点行业。

典型应用场景与系统架构

建筑能效管理微电网：
- 特点：利用建筑本体资源，实现源荷互动与节能降耗。
- 要求：高空间利用率、高碳考核与能效指标、高充换电设施服务率。
工业园区源网荷储微电网：
- 特点：高能耗设备、多能互补、负荷平移。
- 要求：清洁能源供电率不低于20%、多能互补效益不低于5%、用能成本降低率不低于20%。
乡村微电网：
- 特点：分布式可再生能源就地消纳、多台区互联互通。
- 要求：储能配置规模不高于新能源装机功率的50%、时长不高于2小时。
增量配电网源网荷储微电网：
- 特点：就地新能源消纳、与公共电网互动。
- 要求：配置不高于新能源规模15%的集中式储能装置。
绿电制氢微电网：
- 特点：制氢-储氢-运氢-用氢全流程、不与大电网强连接。
- 要求：储能配置不高于风电/光伏装机容量的20%。
县域级区域微电网：
- 特点：高比例新能源就地消纳、多种运行方式切换。
- 要求：储能具有构网型特性，可在离网运行时作为主电源。
交直流混联微电网：
- 特点：交直流母线互联，支持多种能源接入模式。
- 要求：实现交直流柔性控制与源网荷储协同。
区县多级微电网：
- 特点：省地县三级协同控制，支持多微网接入。
- 要求：实现分钟级互励、秒级决策、百毫秒级响应。

技术挑战

系统自治协同控制复杂：需考虑源荷波动性、资源时空特性差异，实现多能互补优化与配微协同。
运行方式灵活组网：需解决离网与开网切换、多子微电网动态组网、故障自愈等难题。
频率电压稳定控制：微电网惯性低，需快速协同多类型可调设备，实现稳定运行。
故障特征难以捕捉：故障电流特性杂乱，传统保护算法难以准确识别故障类型。
涉网保护适应性降低：新能源渗透率高，需重新构建保护与控制策略。
控制保护一体化需求：需实现保护与控制的协同，提升系统可靠性与灵活性。

技术研究

运行控制技术：
- 源荷预测与协同优化。
- 多时间尺度、多元素耦合的实时电力电量平衡控制。
- 分区分段“调”和“控”的快速安全稳定控制。
- 无缝开离网切换技术。
- 基于构网技术的黑启动方案。
继电保护技术：
- 基于高频暂态信息的主保护。
- 基于广域信息的后备保护。
- 保护控制一体化的微电网自愈方案。

实践应用案例

建筑能效管理微电网：
- 项目：某新型电力系统调度大楼项目。
- 战果：实现屋顶光伏、储能、S2G充电桩、直流照明系统的高能效互联，提升能源利用效率和碳排放管理能力。
绿色低碳园区微电网：
- 项目：许继智能电网产业园。
- 战果：实现1.5MWp分布式光伏、200kW/400kWh储能、中央空调优化等，提升园区绿色能源应用水平。
工矿企业源网荷储一体化微电网：
- 项目：某煤矿电力调控中心。
- 战果：实现电网设备数字化、智能化管理，打造“集中监控+无人值班”运行模式。
乡村多台区微电网：
- 项目：某地“四村一镇”农村能源革命示范项目。
- 战果：解决可再生能源就地消纳和配微互动问题，提升乡村电网稳定性。
零碳乡村源网荷储微电网：
- 项目：某村绿色智能微电网。
- 战果：实现全绿电供电，构建村级、邻里级、家庭级三级微电网，探索新型用能模式。
绿电制氢离网型微电网：
- 项目：某地25MW风电离网储能制氢一体化工程。
- 战果：实现安全稳定绿电制氢，降低储能依赖，提升绿氢产量。
县域级区域微电网：
- 项目：某地新能源装机容量244MW的微电网。
- 战果：实现全年新能源独立供电时间占比超70%，新能源供电量占比超80%。
交直流混联微电网：
- 项目：某地8MW光伏、10kW风电、250kW/1MWh储能项目。
- 战果：实现交直流柔性控制，支持多种能源接入模式，国内首次实现商业化运营。
区县多级微电网：
- 项目：某地省地县三级协同控制示范工程。
- 战果：实现分钟级互励、秒级决策、百毫秒级响应，支持多微网接入。