分布式電源與微電網(wǎng)的關鍵技術

微電網(wǎng)一般由分布式電源、儲能系統(tǒng)、以及負荷側等構成，本文分析了分布式電源和微電網(wǎng)的關鍵技術，在此分享。

分布式電源

盡快分布式發(fā)電技術在一些發(fā)達國家已經(jīng)成熟，并在一些領域得到推廣應用，但國際上尚未形成分布式電源的統(tǒng)一定義，不用國家、地區(qū)和組織對于分布式電源的界定不盡相同。其中，國家能源局的定義是：在用戶所在場地附近建設安裝、運行方式以用戶端自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)，在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調節(jié)為特征的發(fā)電設備或有電力輸出的能量綜合梯級利用多聯(lián)供。

微電網(wǎng)技術

微電網(wǎng)技術的提出與分布式電源技術的應用與發(fā)展密切相關。為實現(xiàn)電網(wǎng)和分布式電源的協(xié)調發(fā)展，充分挖掘分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來的價值和效益，減少分布式電源并網(wǎng)對電能質量、控制保護、可靠運行帶來的不利影響，上世紀末和本世紀初，歐美國家提出了微電網(wǎng)的概念，并開展了實踐研究工作。

微電網(wǎng)具有以下幾個特征：

微型

微電網(wǎng)電壓等級一般在10kV以下;系統(tǒng)規(guī)模一般在兆瓦級及以下;與終端用戶相連，電能就地利用。

清潔

微電網(wǎng)內部分分布式電源以清潔能源為主，或是以能源綜合利用為目標的發(fā)電形式。天然氣多聯(lián)供系統(tǒng)綜合利用率一般在70%以上。

自治

微電網(wǎng)內部電力電量能實現(xiàn)基本自平衡，與外部電網(wǎng)的電量交換一般不超過總電量的20%。

友好

可減少大規(guī)模分布式電源接入對電網(wǎng)造成的沖擊，可以為用戶提供優(yōu)質可靠的電力，能實現(xiàn)并網(wǎng)/離網(wǎng)模式的平滑切換。

從分布式發(fā)電到微電網(wǎng)

需要重點解決的幾個問題

?大規(guī)模分布式發(fā)電的并網(wǎng)給系統(tǒng)運行管理帶來挑戰(zhàn)。

?為減小分布式發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)帶來的沖擊，目前大電網(wǎng)通常采取隔離的方式。

?協(xié)調電網(wǎng)和分布式電源的矛盾，解決大量位置分散、形式多樣、特性各異的分布式電源簡單并網(wǎng)運行對電網(wǎng)和用戶造成的沖擊。

?充分挖掘分布式發(fā)電為電網(wǎng)和用戶帶來的價值和效益，提高可再生能源利用率，促進節(jié)能減排。

還面臨哪些問題?

?產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需標準化工作支撐

微電網(wǎng)在世界范圍內發(fā)展迅速，亟需標準化工作給予技術支撐和規(guī)范。

?微電網(wǎng)并網(wǎng)改變了電力系統(tǒng)在中低壓層面的結構和運行方式;

?與微電網(wǎng)和分布式電源并網(wǎng)息息相關的電網(wǎng)運營企業(yè)和設備供應商們熟悉的傳統(tǒng)原則受到挑戰(zhàn)。

?標準體系亟需統(tǒng)一規(guī)劃和頂層設計

微電網(wǎng)和分布式電源并網(wǎng)涉及發(fā)電、電網(wǎng)、用戶等多個領域，系統(tǒng)復雜性突出。

?需將微電網(wǎng)作為一個相對獨立單元，對相關技術領域開展系統(tǒng)分析;

?對不同應用場景下微電網(wǎng)功能進行定位和系統(tǒng)邊界區(qū)分;

?從系統(tǒng)的角度辨識標準缺失和重復情況，識別亟需制定的標準，制定微電網(wǎng)標準化路線圖和標準體系。

微電網(wǎng)關鍵技術

微電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃綜合評價指標體系

微電網(wǎng)運行控制架構

控制系統(tǒng)采用集中管理和分層控制的思想，對整個系統(tǒng)中的設備進行分層/分級控制。解決分布式光伏、儲能及負荷的協(xié)調控制和整個微網(wǎng)優(yōu)化運行的問題。

分布式發(fā)電/微電網(wǎng)關鍵裝備

分布式電源運營管理系統(tǒng)

?對分布式電源進行并網(wǎng)動態(tài)分析、業(yè)務流程跟蹤、營業(yè)過程監(jiān)控和安全運行管理;

?對分布式電源進行安全運營分析、經(jīng)營效益分析、態(tài)勢發(fā)展分析;

?對分布式電源進行信息互動服務、輔助支撐服務和專家知識共享。

根據(jù)分布式電源的基本信息、接入信息、建設情況等，按照管理單位進行統(tǒng)計分析，展現(xiàn)不同區(qū)域范圍、不同類型的分布式電源的分布情況、發(fā)展趨勢預測。

采集檢測分布式電源并網(wǎng)電壓、電流、發(fā)電量、用電量、環(huán)境參數(shù)等信息。對監(jiān)測結果進行統(tǒng)計顯示，對運行狀態(tài)異常的分布式電源進行標注。掌握區(qū)域內分布式電源的運行情況。

保護控制一體化微電網(wǎng)調度平臺，包括微電網(wǎng)中央控制器(MGCC)及微網(wǎng)雙向自適應保護控制器及微網(wǎng)運行監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)。

微電網(wǎng)中央控制器(MGCC)

?基于Niagara AX開放性軟件架構，二次開發(fā)維護便利;

?具有微電網(wǎng)通信管理、并離網(wǎng)運行控制、自動同期、低頻減載等多種控制功能;

?具有獨立運行及主站調度兩種工作方式，實現(xiàn)“暫穩(wěn)態(tài)”條件下控制策略“兼容性”;

?具備WEB服務特性，可進一步實現(xiàn)主站功能集成，滿足設備小型化，功能集成化要求。

微網(wǎng)雙向自適應保護控制器

針對分布式電源接入后的雙向潮流特性，配置正反向兩套整定值，可根據(jù)電流相位自動切換;設備針對分布式電源出力特性對動作角度設置了靈敏度限制，可有效提高含分布式電源/微電網(wǎng)的配電網(wǎng)故障應對能力。

微網(wǎng)運行監(jiān)控與能量管理平臺設計

?具備微網(wǎng)功率預測、運行監(jiān)控、電能質量分析、安全分析、經(jīng)濟調度、輔助決策等功能

?支持IEC61850、IEC61970/61968通信協(xié)議

?系統(tǒng)采用平臺化設計，支持高級應用無縫集成