分布式电源与微网

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1、刘志超分布式电源(DistributedGeneration)微网(MicroGrid)智能电网(SmartGrid)——“3G”面临的机遇与挑战分布式电源（DG）分布式发电系统（DG）:利用各种分散存在的能源进行发电的系统。如:风能等可再生能源发电系统；天然气为燃料的冷/热/电联供系统（简称：CCHP）优点：可利用丰富的清洁和可再生能源。缺点：一些可再生能源具有间歇性和随机性。海洋能其他形式新能源太阳能天然气风能生物质能分布式能源(分布—集中)分布式发电技术具有广阔的应用前景2007年：全球利用风力、太阳能

2、等可再生能源发电的投资达到710亿美元（不包括大型水利发电）；(世界银行报告)2020年：美国太阳能光伏发电将占发电装机增量的15%左右，累计安装量达到3600万千瓦；欧盟国家可再生能源发电量将占总量的30%；（美国能源部;德国乌帕塔尔气候环境与能源研究院）2020年：我国风力发电3000万千瓦，太阳能发电180万千瓦，生物质能3000万千瓦。（国家发改委）大型电厂升压变配电变压器枢纽变电站配电变压器常规电网配电变压器工厂企业内燃机居民光伏电池燃料电池商业建筑商业建筑内燃机飞轮储能燃气轮机燃气轮机分布式电源接

3、入常规电网并网运行，易满足负荷需求，有助于可再生能源高效和规模化利用时间轴/h0123456789101112131415161718192021222324KW100020003000400005000负荷需求曲线DG输出功率常规电网补充功率差额分布式电源并网运行面对的问题电源特性决定：不可调度（可再生能源）功率波动（电源间歇性）需要备用（不提供备用）双向潮流导致：电压调节保护协调能量优化分布式电源并网技术分布式电源并网运行方式优点：接入方便，运行简单缺点：系统故障退出运行间歇性影响周边用户能源综合优化困难

4、对电网运行调度提出了挑战上述缺点将制约了DG的发展以分布式电源（DG）为单元输电网络高压配网110KVGGGG中压配网35/10KV低压配网0.4KV负荷负荷DGDGDGDGDG微网（MG）微网(MG)：是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。大型电厂升压变配电变压器枢纽变电站配电变压器常规电网配电变压器工厂企业内燃机居民光伏电池燃料电池商业建筑商业建筑内燃机燃料电池飞轮储能燃气轮机分布式发电微网系统燃气轮机能源高效

5、利用、满足用户多种能源需求、提高供电可靠性；保证重要用户供电不间断，并为大电网崩溃后的快速恢复提供电源支持。相对于单DG接入方式，微网的优势：微网结构特征直流与交流微网系统直流微网系统-辐射形直流微网系统-环形交流微网系统交直流混合微网系统微网结构特征简单结构与复杂结构微网简单结构微网复杂结构微网逆变接口的DG电源与大型发电机组的区别分布式电源与接入大电网的电源特性明显不同，后者为同步发电机，具有自同步性，前者很多采用电力电子逆变装置上网，不具自同步性。储能单元影响。逆变器前的电容在暂态时可以提供电能，其作用

6、部分的相当于同步发电机的转轴提供的旋转储能维持暂态能量平衡，能量要少很多。采用逆变器接口的分布式电源输出电压电流的频率是由接口逆变器的控制策略决定，而其输出电压幅值由其直流侧电容电压幅值和接口逆变器的控制策略共同决定。相对同步机而言，DG的控制问题需要重点研究逆变器的特性。DG的控制策略☞主从与对等主从控制：上层控制器（MGCC）提供下层单元的参考电压值，有功无功设置点等。这样上层和下层之间就存在通信联系，但这些通信不需要实时性。下层从控制单元（slave）需要获得主控制单元（master）的电压的频率支持，

7、需要频率检测装置。难点在于DG控制器之间需要通信和约定对等控制：这是针对即插即用式微网提出的控制方式。对微网的每个设备以对等的和即插即用模式进行自动控制。即插即用微网中的每一个微型源是完全对等的关系（peertopeer），接入或去掉其中一个不会对微网中其它微型源产生影响。对等的概念确保没有如主控制器和中央存储单元这样的组成设备对微网起关键作用。这意味着微网在丧失任何一个设备和电源的情况下都能继续运行。即插即用意味着在电力系统的任何地方都可以安装一个微网单元而不需要对控制部分重新设计；当微网为并网运行模式时，

8、控制逆变器为受控电流源，即输出恒定的功率；而在孤岛运行模式时，控制逆变器为受控电压源，两种模式切换时进行两种控制策略的切换。难点在于状态切换时的稳定问题美国的研究重点在于“即插即用”的DG；而欧盟重点在于主从控制的DGDG的控制策略☞PQ控制控制目的是使DG输出的有功功率和无功功率等于其参考功率例如当系统频率为50Hz、DG的端口电压为额定值时，DG运行在B点，输出的有功功率和无功功率分别为Pref