電子發(fā)燒友App
4.微電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)
微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。
（1）微電網(wǎng)的硬件研究
微電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要有先進(jìn)的設(shè)備作支持。這包括微電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。為此，需要開(kāi)發(fā)智能電表、向量測(cè)量單元、廣域測(cè)量系統(tǒng)等，研發(fā)合適的硬件設(shè)備，使微電網(wǎng)具有即插即用的能力。研發(fā)新型的分布式能源控制器，以保證微電網(wǎng)的高效運(yùn)行。
?。?）微電網(wǎng)建模研究
開(kāi)發(fā)可用于對(duì)逆變器控制的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具;建立微電網(wǎng)內(nèi)部各元件的模型，包括分布式電源和負(fù)荷的模型;建立微電網(wǎng)整體模型，包括總體模型結(jié)構(gòu)、等效靜態(tài)模型、等效電機(jī)模型等。
?。?）微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響研究
微電網(wǎng)的接入必然會(huì)對(duì)大電網(wǎng)造成影響，需要研究：微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島運(yùn)行下的穩(wěn)定性分析;微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)運(yùn)行的影響，包括地區(qū)性的和大范圍的影響;微電網(wǎng)能給電網(wǎng)在供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗和環(huán)境等方面帶來(lái)的改善;微電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)電網(wǎng)發(fā)展的影響等。
微電網(wǎng)中的微電源，如風(fēng)電、光伏發(fā)電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設(shè)備的引入很可能會(huì)帶來(lái)一些諧波方面的問(wèn)題。對(duì)于微電網(wǎng)諧波問(wèn)題需要做進(jìn)一步的探討和研究。
（4）微電網(wǎng)的控制策略
微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間存在一種最優(yōu)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下微電網(wǎng)和大電網(wǎng)都能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行。對(duì)微電網(wǎng)的控制的目標(biāo)就是讓微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。為此，必須研究微電網(wǎng)控制技術(shù)，其中包括：各微電源之間的協(xié)調(diào)控制、電力電子設(shè)備的智能控制和最優(yōu)控制、微電網(wǎng)和主網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制等，研究孤島和互聯(lián)的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、基于先進(jìn)通信技術(shù)的控制策略等;研究創(chuàng)造新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，包括新型保護(hù)方案的應(yīng)用等。
?。?）其它
電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)還需要很多方面的支持：需要制定微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);需要做好各種微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的整合;需要做好現(xiàn)有的小發(fā)電機(jī)組并入微電網(wǎng)的可行性分析;需要建立微電網(wǎng)示范工程及實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)等。
5.微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
微電網(wǎng)的出現(xiàn)將從根本上改變傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的方式，其在降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性等具有巨大潛力。目前，微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。
5.1微電網(wǎng)的控制功能
微電網(wǎng)控制功能基本要求包括：新的微電源接入時(shí)不改變?cè)械脑O(shè)備，微電網(wǎng)解、并列時(shí)是快速無(wú)縫的，無(wú)功功率、有功功率要能獨(dú)立進(jìn)行控制，電壓暫降和系統(tǒng)不平衡可以校正，要能適應(yīng)微電網(wǎng)中負(fù)荷的動(dòng)態(tài)需求。微電網(wǎng)的控制功能主要有以下幾種：
（1）基本的有功和無(wú)功功率控制（P-Q控制）。由于微電源大多為電力電子型的，因此有功功率和無(wú)功功率的控制、調(diào)節(jié)可分別進(jìn)行，可通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的電壓幅值來(lái)控制無(wú)功功率，調(diào)節(jié)逆變器電壓和網(wǎng)絡(luò)電壓的相角來(lái)控制用功功率。
?。?）基于調(diào)差的電壓調(diào)節(jié)。在有大量微電源接入時(shí)用P-Q控制是不適宜的，若不進(jìn)行就地電壓控制，就可能產(chǎn)生電壓或無(wú)功振蕩。而電壓控制要保證不會(huì)產(chǎn)生電源間的無(wú)功環(huán)流。在大電網(wǎng)中，由于電源間的阻抗相對(duì)較大，不會(huì)出現(xiàn)這種情況。微電網(wǎng)中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產(chǎn)生大的無(wú)功環(huán)流，使微電源的電壓值超標(biāo)。因此要根據(jù)微電源所發(fā)電流是容性還是感性來(lái)決定電壓的整定值，發(fā)容性電流時(shí)電壓整定值要降低，發(fā)感性電流時(shí)電壓整定值要升高。
?。?）快速負(fù)荷跟蹤和儲(chǔ)能。在大電網(wǎng)中，當(dāng)一個(gè)新的負(fù)荷接入時(shí)最初的能量平衡依賴于系統(tǒng)的慣性，主要為大型發(fā)電機(jī)是慣性，此時(shí)僅系統(tǒng)頻率略微降低而已（幾乎無(wú)法覺(jué)察）。由于微電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)的慣量較小，有些電源（如燃料電池）的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)又很長(zhǎng)（10~200s）因此當(dāng)微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列成孤島運(yùn)行時(shí)，必須提供蓄電池、超級(jí)電容器、飛輪等儲(chǔ)能設(shè)備，相當(dāng)于增加一些系統(tǒng)的慣性，才能維持電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
?。?）頻率調(diào)差控制。在微電網(wǎng)成孤島運(yùn)行時(shí)，要采取頻率調(diào)差控制，改變各臺(tái)機(jī)組承擔(dān)負(fù)荷比例，以使各自出力在調(diào)節(jié)中按一定的比例且都不超標(biāo)。
5.2微電網(wǎng)的保護(hù)
微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)繼電保護(hù)提出了一些特殊的要求，必須考慮的因素主要有以下幾點(diǎn)：①配電網(wǎng)一般是放射形的，由于有了微電源，保護(hù)裝置上流經(jīng)的電流就可能有單向變?yōu)殡p向;②一旦微電網(wǎng)孤島運(yùn)行，短路容量會(huì)有大的變化，影響了原有的某些繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行;③改變了原有的單個(gè)分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的方式，構(gòu)成微電網(wǎng)的初衷之一是盡可能地維持一些重要負(fù)荷在電網(wǎng)故障時(shí)能正常運(yùn)行而不使其供電中斷，這些必須采用一些快速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)，以代替原有的相對(duì)動(dòng)作較慢的開(kāi)關(guān)。這些均可能使原有的保護(hù)裝置和策略發(fā)生變化。
5.3微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行
要根據(jù)微電網(wǎng)中負(fù)荷的需求來(lái)確定保護(hù)的方案，也即要根據(jù)負(fù)荷（如半導(dǎo)體制造工業(yè)負(fù)荷或一般商業(yè)性負(fù)荷）對(duì)電壓變化的敏感程度和控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置保護(hù)。如故障發(fā)生在配電網(wǎng)中，則要采用高速開(kāi)關(guān)類隔離裝置（SeparationDevice，SD），將微電網(wǎng)中的重要敏感性負(fù)荷盡快地與故障隔離。此時(shí)，微電網(wǎng)中的DR（或DER）是不應(yīng)該跳閘的，以確保故障隔離后仍能對(duì)重要負(fù)荷正常供電（供熱）。當(dāng)故障發(fā)生在微電網(wǎng)中時(shí)，除了上述隔離裝置協(xié)調(diào)，以免影響上一級(jí)饋線負(fù)荷。一旦配電網(wǎng)恢復(fù)正常，就應(yīng)通過(guò)測(cè)量和比較SD兩側(cè)電壓的幅值和角度，采用自動(dòng)或手動(dòng)的方式將微電網(wǎng)重新并網(wǎng)運(yùn)行。如果微電網(wǎng)內(nèi)僅有一個(gè)微電源，當(dāng)然允許采用手動(dòng)的方式再同步并網(wǎng);但若在微電網(wǎng)內(nèi)多個(gè)地點(diǎn)有多個(gè)地點(diǎn)有多個(gè)微電源，則必須考慮采用自動(dòng)的方式再同步并網(wǎng)。
5.4微電網(wǎng)孤島運(yùn)行
當(dāng)電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，為了使所隔離的故障區(qū)盡可能小，微電網(wǎng)中保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)尤為重要。特別需要指出的是，由于微電網(wǎng)的電源大多為電力電子型設(shè)備，所發(fā)出的電力通過(guò)逆變器與網(wǎng)絡(luò)連接，故障時(shí)僅提供很小的短路電流（例如2被于正常負(fù)荷電流），難以啟動(dòng)常規(guī)的過(guò)電流保護(hù)裝置。因此，保護(hù)裝置和策略就應(yīng)相應(yīng)地修改，如采用阻抗型、零序電流型、差分型或電壓型繼電保護(hù)裝置。此外，微電網(wǎng)的接地系統(tǒng)必須仔細(xì)設(shè)計(jì)，以免微電網(wǎng)解列時(shí)繼電保護(hù)誤動(dòng)作。
5.5微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)
微電網(wǎng)被定義為發(fā)電和負(fù)荷的集合，而通常負(fù)荷不僅包括了電負(fù)荷，還包括熱和冷負(fù)荷，即熱電聯(lián)供和熱電冷三聯(lián)供。因此，微電網(wǎng)不僅要發(fā)電，而且要利用發(fā)電的余熱以提高總體效率。能量管理系統(tǒng)（EnergyManagementSystem，EMS）的目的即為作出決策以最優(yōu)地利用發(fā)電產(chǎn)生的電和熱（冷）。該決策的依據(jù)為當(dāng)?shù)卦O(shè)備對(duì)熱量的需求、氣候的情況、電價(jià)、燃料成本等。
能量管理系統(tǒng)的調(diào)度控制功能：能量管理系統(tǒng)是為整個(gè)微電網(wǎng)服務(wù)的，即為系統(tǒng)級(jí)的，由此首要任務(wù)是將設(shè)備控制和系統(tǒng)控制加以明確區(qū)分，使各自的作用和功能簡(jiǎn)單明了。微型汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、頻率、機(jī)端電壓、發(fā)電機(jī)（微電源）的功率因數(shù)等應(yīng)由微電源來(lái)控制，他們依據(jù)就地信號(hào)。CERTS的模型中，EMS只調(diào)度系統(tǒng)的潮流和電壓。潮流調(diào)度時(shí)需考慮燃料成本、發(fā)電成本、電價(jià)、氣候條件等。EMS僅控制微電網(wǎng)內(nèi)某些關(guān)鍵母線的電壓幅值，并由多個(gè)微電源的控制器配合完成，與配電網(wǎng)相聯(lián)的母線電壓應(yīng)由所聯(lián)上級(jí)配電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)來(lái)控制。
除了上述基本功能外，EMS還具有其他一些功能，如當(dāng)微電網(wǎng)與配電網(wǎng)解列后微電網(wǎng)應(yīng)配備快速切負(fù)荷的功能，以使微電網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電與負(fù)荷平衡;由于微電源同時(shí)供給電、熱等負(fù)荷，調(diào)度時(shí)應(yīng)同時(shí)兼顧，一般情況下往往采取“以熱定電”的原則，即滿足用戶對(duì)熱負(fù)荷需求的條件下再進(jìn)行電量的調(diào)度;微電網(wǎng)中應(yīng)配備一些儲(chǔ)能設(shè)備，如蓄電池、超級(jí)電容、飛輪等。
EMS的功能自然首先應(yīng)針對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)需求，如潮流和電壓調(diào)度、電能質(zhì)量和可靠性、提高運(yùn)行的效率和經(jīng)濟(jì)性、降低污染排放等，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看它還可對(duì)配電網(wǎng)提供一些輔助服務(wù)和可靠性服務(wù)，特別是微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的一個(gè)組成部分，可起到一定的負(fù)荷響應(yīng)的作用。此外，由于微電網(wǎng)本身位于用戶側(cè)，這些用戶可能為中心商業(yè)區(qū)（CBD）、學(xué)校、工廠等，它們本來(lái)就有供熱、通風(fēng)、空調(diào)等過(guò)程控制系統(tǒng)，未來(lái)的EMS有可能成為這些系統(tǒng)以及當(dāng)?shù)匕l(fā)電、儲(chǔ)能等的總調(diào)度系統(tǒng)。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論