分布式能源资源与微网综述

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1、分布式能源资源与微网综述主要内容简介微网的发展现状微网的组成结构微网的孤岛运行、故障检测、安全分析市场环境下的微网发展1简介随着科技进步及环保要求，在配电系统中出现了一些分布式能源如：内燃机、燃气涡轮发电机、微型燃气轮机、光伏电池、燃料电池、风能。为了解决其应用时所引起的问题，更进一步认识分布式发电和相连的负荷引入了子系统：微型电网。微电源：在微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。微型电网（MicroGrid以下简称MG）：微电网是一组由

2、微电源、负荷、储能系统和控制装置构成单一可控的系统。两种运行方式：（1）并网运行：采用恰当的控制技术，可通过单一的并网接口将微与常规电网并网运行；（2）孤岛运行：电网故障情况下，在微电网智能控制器的控制，微网可配合储能单元稳定自主地脱网运行，可以独立的为所带负荷提供电能。2微型电网的发展现状本文重点介绍了欧洲及日本的微网发展情况：欧洲：目前，欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等，为分布式电源与可再生能源的大规模接入及传统电

3、网向智能电网的初步过渡做积极准备。日本：新能源与工业技术发展组织（NEDO）是日本政府为较好利用新能源而专门成立的，2003年开始了着手于可再生能源和本地配电网之间互联的3个微电网测试平台。分别位于青森县、爱知县、京都地区。其中，在青森县工程中，从开发分布式能源供应系统开始，该系统拥有自己的电力线路，可以向本地区一些特定区域供电，而且不影响与其连接的公共电力系统。在爱知工程中，该区利用燃料电池进行发电3微电网的组成结构微型电网由有以下部分组成：分布式系统通过一个分隔装置（通常是一个叫PCC的静态开关）与辐射型电网相连。并且每条支路都安装有断路器和功率控制器。下

4、图为微网的基本组成结构：下图为微网结构优化结构其中包括了低压网络、负荷（有些是可中断的）可控存储系统、不可控开关系统、存储装置及由可控开关和负荷控制的、通信设施支持的分层管理控制策略。在分级控制的最前端是微网中心控制器（MGCC），第二级是负荷控制器（LC）和微型电源控制器（MC），实现与MGCC交换信息，MGCC通过提供负荷控制器和微型电源控制器的定点来控制微网的运行。微电源包括微型燃汽轮机、风力发电机、光伏电池、光伏板及燃料电池，这些设备都安装在用户端，其成本较低，其电压等级较低并且具有较高的可靠性。储能设备：由于一些MS的响应是一个比较大的时间常数（10

5、~200s）如燃料电池和微型燃气轮机、储能设备必须保证提供系统所需的电量，以此来保证在出现电压扰动或明显的负载变化时，系统能保持平衡。MG的储能形式主要有以下几种：（1）直流母线上每个微源对应的电池或是超级电容器；（2）直流储能设备直接相连的设备（电池、飞轮等等）；（3）使用传统发电机惯性储能。铅酸电池被认为是最适合应用于MG的储能设备。因为，他们能够在一个很短的时间间隔内提供大电流。逆变控制器：由于能源产生的特性，安装在MG的大多数MS技术是不适合直接连接到电网。因此，就需要一些电力电子接口（DC/AC或AC/DC/AC）。两种操作逆变器控制策略：根据控制策

6、略确定逆变器的模型，PQ逆变器控制：逆变器是用来提供一个给定的有功和无功功率设定点。电压源逆变器（VSI）：给定满足负荷的要求电压值和频率值，以此来控制逆变器。下垂控制：它利用分布式电源输出有功功率和频率呈线性关系而无功功率和电压幅值成线性关系的原理而进行控制。（1）电压(V)-无功(Q)下垂特性：电压调节对当地电网的可靠性和稳定性是必要的。如果没有当地电压的电压控制，因为系统中微电源占有较大的比重，这使得系统会出现电压或是无功震荡。而运行点的电压误差引起的环状电流会超过微电源(MS)的额定值。此时就需要一个电压来抵制无功的衰减，随着由MS产生的无功变成容性，

7、运行点的电压将会减少。反之，当无功为感性的，则运行点的电压将会增加。频率(f)-功率(P)下垂特性:在孤岛运行时，逆变器产生的一些小误差,为了匹配负载的变化，系统需要改变运行点功率.在无通讯设备情况下，可以利用功率抵制频率的衰减，当MG从电网分离，每个微源电压相角的改变，导致当地的频率明显减少，频率的减少加上功率的增加，可以使得MS可以提供适当的功率份额。其他控制策略：（1）研究人员还提出了一个多总线MG系统控制器的设计和分析。在MG中，每个分布式发电（DG）系统计划使用一种控制器。该控制器包含内部电压调节、三相逆变器和外部功率控制回路。该控制回路可以控制有功

8、和无功潮流而且可以在发生故障或是MG孤