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盘点微电网关键技术与国内外发展现状

作者:易发棋牌最新网站 发布时间:2020-08-06 20:56 点击数:

  近日国家发改委、能源局关于印发《推进并网型微电网建设试行办法》的通知,这是本月继绿证交易平台正式推出之后国家对光伏产业的又一项支持举措。

  微电网为什么走进大家视线?众所周知,化石能源是不可再生的,能够利用太阳能、风能这类取之不尽的能源发电,对能源的可持续发展和环保都有着巨大的现实意义! 然而,太阳能、风能等新能源的利用具有不可预测性,一旦条件不允许就可能导致电网网络的不稳定,严重的甚至会导致电网系统的崩溃,微电网就在这样的背景下诞生了。

  那么微电网到底是什么呢?专业的解释是:微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。这么说是不是让人有点蒙圈,看不懂又记不住?别急,小编来给大家简单解释下。说白了,微电网其实就是内部可以正常的配送电的电网系统,只不过在电不够用时,可以向电网买电,产电过多时,也可以把多余电卖给电网。

  1) 分布式发电(DG):DG可以是以新能源为主的多种能源形式,如光伏发电、风力发电、水力发电、燃料电池、电动汽车电池等;可以是柴油机发电;也可以是热、冷、电联产形式存在,就地向用户提供热能,提高DG利用效率和灵活性。

  3) 储能装置:储能装置可采用各种储能方式,包括物理储能、化学储能、电池储能等,用于新能源发电的能量存储、负荷的削峰填谷等。

  4) 控制装置:由控制装置构成控制系统,实现分布式发电控制、储能控制、并离网切换控制、微电网实时控制、微电网能量管理等。

  此外,微电网还是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,可以依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。哇塞,好强大的体验!

  微电网内部的电来自于天然气、光伏及风电等分布式能源。在西北之类风光资源充足的地方,修建大型风电场、光伏电站,用户(工业园区、商业区、学校、医院甚至大型的地产项目)在接入小型的风机、光伏、储能、燃气轮机等电源设备时,就能使电能就近消纳,省去了在电网中传输的损耗,提高了能源的使用效率。

  微电网与电网系统之间电能交流,是通过微电网与电网系统的公共连接点连接,避免了多个分布式电源与电网系统直接连接。微电网主要用于区域内部的供电,不向外输送或输送很小的功率,对电网系统的影响可以忽略不计。

  微电网采用先进的控制方式以及大量电力电子装置,将分布式电源、储能装置、可控负荷连接在一起,使得它对于电网系统成为一个可控负荷,并且可以施行并网和独立两种运行方式,充分维护了微电网和大电网的安全稳定运行。

  1) 微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必要的控制。

  2) 微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。

  3) 微电网存在两种典型的运行模式:正常情况下微电网与常规配电网并网运行,称为联网模式;当检测到电网故障或电能质量不满足要求时,微电网将及时与电网断开而独立运行,称为孤岛模式。两者之间的切换必须平滑而快速。

  并网运行就是微电网与公用大电网相连,微网断路器闭合,与主网配电系统进行电能交换。光伏系统并网发电。储能系统可进行并网模式下的充电与放电操作。并网运行时可通过控制装置转换到离网运行模式。

  离网运行也称孤岛运行,是指在电网故障或计划需要时,与主网配电系统断开,由DG、储能装置和负荷构成的运行方式。储能变流器PCS工作于离网运行模式为微网负荷继续供电,光伏系统因母线恢复供电而继续发电,储能系统通常只向负载供电。

  近年来,许多国家如美国、日本、澳大利亚等纷纷开展了对微电网技术的研究,并且解决了一部分微电网技术中的运行、保护、经济性等理论问题。

  美国是最先提出了微电网概念的国家,1999年美国可靠性技术解决方案协会,首次对微电网在结构、控制、经济等方面进行了研究并于2002年正式提出了相对完整的微电网概念,并且是目前微电网概念中最权威的一个。

  欧洲国家于2005年提出“Smart Power Networks”计划,随后便出台该计划的技术实现方略。“Smart Power Networks”计划作为欧洲2020年及后续的电力发展目标表明了未来欧洲电网需具备以下特点:灵活性、可接入性、可靠性及经济性。

  并且提出微电源输出端逆变器相应控制策略:PQ控制VSI(voltage source inverter)控制策略。同时提出优化约束方程,并对超额发出热能的弃用制订了惩罚方案。最后,在满足微电网电、热双重需求的条件下,以系统燃料耗量最低为目标,提出了优化的功率分配方案。

  2008年初,冰雪天气导致我国发生大面积停电,只有少数小电网在支撑重要用户运行。这暴露了我国现有的网架结构在保障用户供电方面所存在的薄弱环节同时也将微型电网的作用充分展示了出来,并促使我国加快了对微型电网的研究步伐。

  2009年,中国国家科技部通过“973”计划项目,专门资助了分布式发电供能系统的相关基础研究。

  次年,中国国家科技部通过《国家高科技研究发展计划(863)》立项了近十个有关微电网方面的研究课题。

  “十二五”期间,我国将在太阳能、风能占优势的地区建设成微电网示范区,同时还将推动建设100座新能源示范城市。

  我国微电网的发展虽尚处于起始阶段,但微电网的特点适应我国电力发展的需求和方向,具有广阔的发展前景。

  1、基于电力电子技术等概念的控制方法。该方法根据微电网的控制要求与发电机的下垂特性将不平衡功率动态分配给各机组承担,具有简单、可靠、易于实现的优点。

  2、基于能量管理系统的控制。该方法采用不同的控制模块分别对有功和无功进行控制,很好地满足了微电网的多种控制要求,此外该方法针对微电网中对无功的不同需求,功率管理系统采用了不同的控制方法从而提高了控制性能。

  3、基于多代理技术的微电网控制。该方法将计算机领域的多代理技术应用到微电网,代理的自治性、自发性等特点能够很好地适应和满足微电网分散控制的要求。

  微电网的保护方法与传统配电网的保护方法不同,主要是微电网的多电源特性,使得两者区别很大。主要难点在潮流的双向流动、并网和孤立运行时短路容量的变化方面。因此,传统配电网在低压侧集中无功补偿的方法已经不适合微电网。

  大部分的新能源发电技术所发出的电能在频率和电压水平上不能满足现有互联电网的要求,因此无法直接接入电网,需通过电力电子设备才能接入。为此要大力加强对电力电子技术的研究,研制一些新型的电力电子设备作为配套设施,如并网逆变器、静态开关和电能控制装置。

  太阳能、风能等可再生能源接入电网给电力系统带来了非常大的影响,虽然相对于传统的能源发电,可再生能源的成本并不低,但是其新型的发电技术对于电网的发展起到了关键的作用。

  储能技术在微电网中是特别重要的一项技术,它具有削峰填谷的作用从而提高了间歇式能源的利用效率,该技术的关键在于超导储能技术,超级电容等方面。

  微电网作为分布式发电优化集成的一种方式,已经成为世界各国研究的重点,微电网将在未来占有重要的地位。微电网虽然具有很多优点,但在大规模应用之前,还有许多问题需要解决。

  所以中国微电网技术的发展还将面临着更多挑战。但是近年来国家已出台新的政策积极鼓励新能源的发展并且方便新能源接入配电网,相信中国的微电网技术会走上高速发展的道路。

  相信很多像小编一样关心新能源电力发展的小伙伴内心也不禁冒出这样一个疑问:随着微电网的发展,其覆盖的电压等级越来越高,容量越来越大,这么大规模的电网,还是微电网吗?

  在这里我们就得明确一点,微电网区别于传统大电网的本质的突出的特征:支持分布式新能源发电,能够独立组网运行,不以支持传统的集中式的大型火电、水电等,通过远距离输电到负荷中心为目标。微电网的电源是分散的,负荷也是分散的,电力以就地消纳为主。

  虽然每一个子微电网相对较小,但是,众多的微电网组织在一起,就形成微电网群,总体规模也可以很大。在接入问题上,微电网的入网标准只针对微电网与大电网的公共连接点(PCC),而不针对各个具体的微电源。因此,广义上来讲,微电网的规模也可以做的很大,只要符合微电网的突出特征,就可以称为微电网。


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