分布式發(fā)電與微電網(wǎng)

1、分布式發(fā)電1.1 集中式發(fā)電的定義和分類集中式發(fā)電指的是傳統(tǒng)的規(guī)模化、大容量的發(fā)電方式，所發(fā)出的功率通過(guò)高壓交流或者直流輸電線路輸送到負(fù)荷中心，然后依次經(jīng)過(guò)變電、配電等環(huán)節(jié)為所有用戶提供電力能源。集中式發(fā)電按所用能源的種類分為火電、水電、核電等。1.2集中式發(fā)電的缺點(diǎn)集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的電力系統(tǒng)是目前電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要方式，正在為全世界90%以上的電力負(fù)荷供電。這種容量越來(lái)越大的電網(wǎng)雖有其優(yōu)點(diǎn)，但它也存在一些弊端。隨著負(fù)荷峰谷差的不斷增大，電網(wǎng)的負(fù)荷率正逐年下降，發(fā)電輸電設(shè)施的利用率都有下降的趨勢(shì)。電力系統(tǒng)越龐大，事故發(fā)生的概率越高，大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中，局部事故極易擴(kuò)散，

2、導(dǎo)致大面積的停電。集中式發(fā)電的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為：(1)市場(chǎng)環(huán)境加大了負(fù)荷波動(dòng)、發(fā)電廠投資等因素隨機(jī)變化程度，而大型電力系統(tǒng)不能靈活跟蹤負(fù)荷變化，造成發(fā)輸電設(shè)備投資容量浪費(fèi)。(2)集中式大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)供電造成輸電費(fèi)用過(guò)高。(3)互聯(lián)大電網(wǎng)系統(tǒng)局部事故容易導(dǎo)致大面積停電，嚴(yán)重威脅了系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，并由于電力中斷造成經(jīng)濟(jì)損失。1.4 分布式發(fā)電的定義與起源分布式發(fā)電(Distributed Generation， DG)一般指為滿足終端用戶的特殊需求，接在用戶側(cè)附近的小型發(fā)電系統(tǒng)，而分布式電源(Distributed Resource， DR)是指分布式發(fā)電(DG)與儲(chǔ)能裝置(Energy St

3、orage， ES)的聯(lián)合系統(tǒng)，即DR=DG+ES。它們的規(guī)模一般不大，通常為幾十千瓦至幾十兆瓦。DG所用的能源包括天然氣(以及煤層氣、沼氣等)、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、氫能、風(fēng)能等潔凈能源或可再生能源；而ES主要為蓄電池，還可能采用超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能等。因此，這種發(fā)電技術(shù)是一種可利用多種能源并對(duì)環(huán)境友好的發(fā)電技術(shù)。此外，為了提高能源的利用效率和降低成本，這種發(fā)電技術(shù)往往采用冷、熱、電聯(lián)供(Combined Cooling、Heat and Power， CCHP)的方式，或僅采用熱電聯(lián)產(chǎn)(Combined Heat and Power， CHP或Co-generation)的形式。因此國(guó)內(nèi)外也常

4、常將這種冷、熱、電等各種能源一起供應(yīng)的系統(tǒng)稱為分布式能源電力系統(tǒng)。該系統(tǒng)能大大提高能源利用率、節(jié)能和多樣化地利用各種清潔和可再生能源，未來(lái)分布式能源系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在各種場(chǎng)合和被普遍接受，因而是極有發(fā)展前途的。目前較為多見的是DG直接接入配電系統(tǒng)(380V或10kV配電系統(tǒng)，一般低于66kV電壓等級(jí))并網(wǎng)運(yùn)行，也有直接向負(fù)荷供電而不與電力系統(tǒng)相連，形成獨(dú)立供電吸入(Stand-alone system)，或形成所謂的孤島運(yùn)行的方式(Islanding Operation Mode)。有些電源容量較大(如50MW以上的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組)，盡管它接在負(fù)荷附近，若它直接接入高壓網(wǎng)(如110k

5、V及以上)，并接受電力系統(tǒng)調(diào)度部門的統(tǒng)一調(diào)度，仍屬中央發(fā)電范疇，一般不再稱為分布式發(fā)電(電源)。當(dāng)DG采用并網(wǎng)的方式運(yùn)行時(shí)，一般不需要儲(chǔ)能系統(tǒng)，但采取獨(dú)立(孤島)運(yùn)行的方式時(shí)，為保持小型供電系統(tǒng)的頻率和電壓的穩(wěn)定，儲(chǔ)能系統(tǒng)往往是必不可少的。1.6 分布式發(fā)電系統(tǒng)的主要類型按照DG的一次能源或原動(dòng)機(jī)的不同，分布式發(fā)電系統(tǒng)可分為：小型或微型燃?xì)廨啓C(jī)(MT，Micro/Mini Turbine，又稱微透平或微燃機(jī))發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)等。1.6.1 小型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)將可燃物燃燒后膨脹做功帶動(dòng)曲軸連桿運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋

6、轉(zhuǎn)。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)具有發(fā)電效率較高，發(fā)電容量范圍較寬，運(yùn)行受外界溫度和大氣壓力變化影響小等優(yōu)勢(shì)。但它也有著明顯缺點(diǎn)：運(yùn)行產(chǎn)生較多氮化物易造成環(huán)境污染，同時(shí)運(yùn)行噪音也較大；由于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件較多，系統(tǒng)需要經(jīng)常維護(hù)。20世紀(jì)80年代它們常作為工業(yè)或商業(yè)的自用電源。它們過(guò)去主要以油為燃料，現(xiàn)在發(fā)展到使用燃?xì)?，因天然氣較油要貴許多，實(shí)際仍較多使用油或油氣混合使用。1.6.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)。風(fēng)電的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)風(fēng)能資源豐富。(2)風(fēng)能是可再生能源。(3)清潔無(wú)污染。(4)施工周期短。(5)投資少，投資靈活回收快。(6)設(shè)施占地少，對(duì)土地要求低。(7)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)

7、單。(8)風(fēng)電技術(shù)比較成熟。(9)風(fēng)電具有較高的經(jīng)濟(jì)性，單位發(fā)電成本低。其局限性主要表現(xiàn)在：(1)風(fēng)能的能量密度小。(2)風(fēng)速不穩(wěn)定。(3)風(fēng)能不能大量?jī)?chǔ)存。(4)風(fēng)輪機(jī)的效率較低。(5)對(duì)生態(tài)環(huán)境有一些影響。(6)產(chǎn)生較大機(jī)械和電磁噪聲。(7)接入電網(wǎng)時(shí)，對(duì)電網(wǎng)有不利的影響。目前先進(jìn)的變轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具備效率可調(diào)整和可優(yōu)化的特點(diǎn)，能夠最大限度地利用風(fēng)能。大中型風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，已經(jīng)成為世界風(fēng)能利用的主要形式。所發(fā)電力經(jīng)整流、逆變或與電網(wǎng)直接相連。隨著風(fēng)電并網(wǎng)機(jī)組需求量增長(zhǎng)，機(jī)組更新?lián)Q代加快，單機(jī)容量提高，機(jī)組性能優(yōu)化，生產(chǎn)成本下降，風(fēng)電已經(jīng)逐步具各與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)的能力。出于可持續(xù)發(fā)展要求以

8、及能源危機(jī)的壓力，歐美主要發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)風(fēng)力等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)非常推崇，各國(guó)相繼制定了各種風(fēng)電計(jì)劃。1.6.3 太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電一般均指光伏發(fā)電，少數(shù)國(guó)家也曾嘗試采用太陽(yáng)能高溫集熱發(fā)電。光伏發(fā)電技術(shù)利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電。1999年我國(guó)累計(jì)只有15MW的光伏發(fā)電裝機(jī)容量。自從實(shí)用性硅電池問(wèn)世以來(lái)，世界上很快就開始了光伏發(fā)電的應(yīng)用。它具有不消耗化石能源、規(guī)模靈活、無(wú)污染、安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是單位容量的光伏電池成本仍高于采用燃?xì)獾雀咝鍧嵒茉窗l(fā)電形式。光伏發(fā)電受制于日光，具有發(fā)電持續(xù)性差、可靠性差等缺點(diǎn)，基本上不能單獨(dú)完成全日發(fā)電。提高光伏轉(zhuǎn)換

9、效率，開發(fā)高效儲(chǔ)能技術(shù)、與其他DG配合使用等是太陽(yáng)光伏發(fā)電研究的重要課題。1.6.4 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)燃料電池是一種在恒定的溫度下，直接將存儲(chǔ)在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，理論上幾乎不存在廢棄物排放，是很有潛力的發(fā)電技術(shù)。它們本質(zhì)上就是電池，但與普通電池相比其燃料幾乎是無(wú)窮無(wú)盡的。因?yàn)樗鼈円詺錇樵希鴼淇梢詮奶烊粴?、丙烷和其他碳水化合物中提取。氫與空氣中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生電壓。目前進(jìn)入商業(yè)試驗(yàn)運(yùn)行的基于燃料電池的DG系統(tǒng)容量從5kW到2MW不等。它們也使用可燃?xì)怏w，但與GT發(fā)電技術(shù)相比，從碳水化合物中分解氫氣的代價(jià)很不經(jīng)濟(jì)，而且燃料電池電站目前的建設(shè)成本

10、過(guò)于昂貴，容量的突破也有一定困難，所以燃料電池目前在燃?xì)庑头植际桨l(fā)電技術(shù)中應(yīng)用并不廣闊。1.6.5 生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)采用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市垃圾和工業(yè)廢棄物為原料的發(fā)電形式。人類使用生物質(zhì)能由來(lái)已久，約15%的能源來(lái)自生物質(zhì)能。它是一種理想的可再生能源，來(lái)源廣泛，每年都有大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)及森林廢棄物產(chǎn)出。即使不被用于生產(chǎn)能源，這些廢棄物的處理也是令人頭疼的事情。目前采用固態(tài)垃圾填埋產(chǎn)生沼氣發(fā)電、固態(tài)垃圾直接焚燒發(fā)電以及液態(tài)污水沉淀物分解產(chǎn)生沼氣發(fā)電在發(fā)達(dá)國(guó)家人口密集的大中城市里應(yīng)用廣泛。1999年我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電的容量約為800MW。1.6.6 微型/小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)GT發(fā)電是

11、將燃料燃燒時(shí)釋放出來(lái)的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電設(shè)施。按容量劃分：大于20MW的屬于大中型GT發(fā)電系統(tǒng)，10002000kW的屬于小型GT發(fā)電系統(tǒng)，而小于1000kW的則為微型GT發(fā)電系統(tǒng)。大中型GT發(fā)電用于熱電站和聯(lián)合循環(huán)電站，采用常規(guī)同步發(fā)電機(jī)以恒速方式運(yùn)行，升壓到110kV以上直接接入輸電網(wǎng)。因GT發(fā)電機(jī)組起?？焖?，發(fā)達(dá)國(guó)家往往將它們作為調(diào)峰、調(diào)頻機(jī)組，在整個(gè)電力產(chǎn)業(yè)中保持著8%12%的比例。我國(guó)因燃?xì)夂褪唾Y源匱乏，大中型GT發(fā)電機(jī)組很少。近年“西氣東輸”捆綁項(xiàng)目在東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)規(guī)劃了十余座GT電站，目前部分項(xiàng)目已在建設(shè)中。1.7 分布式發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)集中式發(fā)電比較，盡管集中式發(fā)電

12、因?yàn)槿萘看?，燃料費(fèi)用便宜而具有規(guī)模效益。但是，隨著分布式發(fā)電技術(shù)水平不斷提高，這種優(yōu)勢(shì)在可預(yù)見的未來(lái)將逐漸減少，并且對(duì)以傳統(tǒng)化石燃料為主要燃料的集中式發(fā)電機(jī)污染控制費(fèi)用也極大減少了其相對(duì)分布式發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，電力改革引起電力工業(yè)所有參與者，無(wú)論是買方，還是賣方對(duì)市場(chǎng)力都更加敏感。通過(guò)安裝DG可以避免傳統(tǒng)集中式發(fā)電帶來(lái)的“擱淺費(fèi)用”。將DG引入電力系統(tǒng)主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下：(1)在偏遠(yuǎn)地區(qū)、負(fù)荷突然增長(zhǎng)地區(qū)，安裝DG可以避免大量的輸配電設(shè)備擴(kuò)容費(fèi)用。(2)通過(guò)合理優(yōu)化分布式電源在電網(wǎng)位置和容量，可以明顯降低電網(wǎng)線路損耗。(3)對(duì)于一些對(duì)可靠性要求較高的工業(yè)和商業(yè)用戶，一些受到輸配電網(wǎng)絡(luò)潮流約

13、束的地區(qū)，或者對(duì)于一些旋轉(zhuǎn)備用邊界正在減小，電力短缺的國(guó)家，DG機(jī)組可以作為后備機(jī)組或者緊急備用機(jī)組提高系統(tǒng)供電可靠性，減少停電損失。(4)發(fā)電系統(tǒng)在將燃料能量轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量熱能，常規(guī)發(fā)電廠經(jīng)常廢棄了這些熱能。分布式發(fā)電通過(guò)建立熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，可在居民區(qū)或商業(yè)區(qū)發(fā)揮供電供熱雙重作用，提高燃料利用效率并減少污染。(5)在峰值負(fù)荷或者峰值電價(jià)時(shí)，允許用戶自行安裝的DG機(jī)組賣電給電網(wǎng)公司，可以發(fā)揮削峰和抑制電價(jià)作用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，并為用戶安裝DG提供了經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī)。(6)應(yīng)用可再生能源或燃料電池等無(wú)污染或少污染的DG技術(shù)，滿足了世界環(huán)保用電，節(jié)能及可持續(xù)發(fā)展要求。(7)DG容量小，體積小

14、的特征使其安裝便捷，投資時(shí)間短，降低了安裝費(fèi)用和投資風(fēng)險(xiǎn)。然而，DG的引入使配電網(wǎng)中各支路的潮流不再是單方向地流動(dòng)，因此將會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)帶來(lái)深刻的影響。其影響主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。1.對(duì)系統(tǒng)潮流和網(wǎng)絡(luò)損耗的影響在配電網(wǎng)中的負(fù)荷近旁接入分布式發(fā)電系統(tǒng)，整個(gè)配電系統(tǒng)的功率流向?qū)l(fā)生變化。分布式發(fā)電可能增大也可能減小系統(tǒng)損耗，這取決于分布式電源的位置、其與負(fù)荷量的相對(duì)大小以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素。如果配電網(wǎng)中含有風(fēng)力發(fā)電或光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)，由于它們的輸出受天氣的影響很大，具有隨機(jī)變化的特性，使系統(tǒng)的潮流具有隨機(jī)性，傳統(tǒng)的潮流算法將不再適用。2.對(duì)電壓的影響分布式電源主要接入配電網(wǎng)，在接入DG之后

15、，配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流的大小和方向有可能發(fā)生巨大改變，使配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓也發(fā)生變化，原有的調(diào)壓方案不一定能滿是接入分布式電源后的配電網(wǎng)電壓要求。以上討論的都是分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的影響。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)后，由于風(fēng)電場(chǎng)輸入風(fēng)能變化的隨機(jī)性，并且風(fēng)力發(fā)電大多采用異步發(fā)電機(jī)，需從電網(wǎng)吸收大量無(wú)功功率，故很容易引起整個(gè)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定問(wèn)題，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓崩潰，而并不局限于所在配電系統(tǒng)。例如美國(guó)加利弗利亞洲Bakersfield的Seawest風(fēng)電場(chǎng)就經(jīng)常出現(xiàn)電壓穩(wěn)定問(wèn)題導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)法接受風(fēng)電，強(qiáng)迫風(fēng)電場(chǎng)停機(jī)。3.對(duì)電能質(zhì)量的影響分布式發(fā)電是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)之上的，大量

16、的電力電子轉(zhuǎn)換器增加了大量的非線性負(fù)載，將會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)的諧波污染，但是分布式發(fā)電也存在改善電能質(zhì)量的潛力，當(dāng)電網(wǎng)關(guān)聯(lián)負(fù)載較大時(shí)，分布式發(fā)電可以快速投入使用，使系統(tǒng)盡可能減少故障，提高整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而保證了電能質(zhì)量。4.對(duì)系統(tǒng)保護(hù)的影響配電網(wǎng)中大量的繼電保護(hù)裝置早已存在，不可能為了新增的DG而做大量改動(dòng)，因此DG必須與之配合并適應(yīng)它。當(dāng)配電網(wǎng)中接入了分布式電源之后，放射狀網(wǎng)絡(luò)將變成遍布電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，潮流也不再單向地從變電站母線流向各負(fù)荷，因此，分布式發(fā)電將對(duì)配電網(wǎng)原有的繼電保護(hù)產(chǎn)生較大的影響：(1)DG運(yùn)行時(shí)可能會(huì)引起繼電保護(hù)的失效。DG產(chǎn)生的故障電流

17、可能會(huì)減小流過(guò)饋線繼電器的電流，從而使繼電保護(hù)失效。(2)DG接入配電網(wǎng)后可能會(huì)使繼電保護(hù)誤動(dòng)作。相鄰饋線的故障有可能會(huì)使原本沒有故障的饋線跳閘。(3)改變了配電網(wǎng)的故障水平。故障水平提高還是降低取決于運(yùn)行的分布式電源數(shù)量和種類，故障水平的提高要求開關(guān)設(shè)備的升級(jí)，故障水平的降低可能會(huì)給過(guò)電流保護(hù)帶來(lái)問(wèn)題。因此，若某配電區(qū)域的分布式電源容量很大，而使故障電流產(chǎn)生大幅度的變化，則必須提高其斷路器的容量和升級(jí)保護(hù)裝置。5.對(duì)可靠性的影響如果DG僅作為備用電源則可以提高系統(tǒng)供電的可靠性，但如果DG與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，就可能降低系統(tǒng)的可靠性，例如對(duì)于含有大量DG的系統(tǒng)，如果DG間相互協(xié)調(diào)不好，DG就會(huì)降低系

18、統(tǒng)的可靠性。另外，在系統(tǒng)中出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，由于DG的高度不確定性(如受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度影響的光伏電池)，也可能降低系統(tǒng)的可靠性。6.對(duì)故障電流的影響雖然在許多情況下DG接入配電網(wǎng)側(cè)裝有逆功率繼電器，正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)向電網(wǎng)注入功率，但當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短路瞬時(shí)會(huì)有DG的電流注入電網(wǎng)，增加了配電網(wǎng)開關(guān)的短路電流水平，可能使配電網(wǎng)的開關(guān)短路電流超標(biāo)。如圖所示，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，多個(gè)DG都會(huì)提供短路電流。目前配電網(wǎng)的短路電流水平已經(jīng)接近了開關(guān)設(shè)備的額定電流，所以故障等級(jí)的提高要求電力系統(tǒng)增加投資成本改進(jìn)開關(guān)設(shè)備。7.引起非計(jì)劃孤島在某些情況下(如跳閘、斷線等)，一部分電網(wǎng)突然與大系統(tǒng)斷開，這部分小電網(wǎng)

19、內(nèi)的DG將臨時(shí)向負(fù)荷獨(dú)立供電， 這種狀態(tài)就是非計(jì)劃的孤島運(yùn)行，如圖所示。由于非計(jì)劃孤島的出現(xiàn)具有不可預(yù)知性，運(yùn)行條件缺乏事先規(guī)劃，因而絕大多數(shù)不能滿足電力系統(tǒng)安全可靠性的要求，將會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題：(1)電能質(zhì)量下降。孤島小系統(tǒng)內(nèi)功率不平衡，頻率和電壓都發(fā)生變化，很難保證電能質(zhì)量。(2)威脅公眾及運(yùn)行人員的安全。由于非計(jì)劃孤島的范圍不確定，不能明確系統(tǒng)元件、線路是否帶電，造成了對(duì)維修人員、運(yùn)行人員、公眾的安全威脅。(3)影響自動(dòng)重合閘。形成孤島運(yùn)行后，分布式電源可能仍對(duì)跳閘線路的另一端供電，造成檢無(wú)壓重合閘失敗，或因孤島與主系統(tǒng)失步，檢同期合閘失敗，從而引起不必要的停電。8.對(duì)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、

20、控制和調(diào)節(jié)的影響原先配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制和調(diào)度是由供電部門統(tǒng)一來(lái)執(zhí)行的，由于原配電網(wǎng)是一個(gè)無(wú)源的放射型電網(wǎng)，信息的采集、開關(guān)的操作、能源的調(diào)度等相應(yīng)比較簡(jiǎn)單。DG的接入使這些過(guò)程復(fù)雜化，需要增加哪些信息，這些信息是作為監(jiān)視信息、還是作為控制信息，由誰(shuí)來(lái)執(zhí)行等，均需要依據(jù)定，并通過(guò)具體DG的并網(wǎng)協(xié)議最終確定。9.其他影響由于DG安裝在負(fù)荷中心，遠(yuǎn)離發(fā)電控制中心，為了保證DG高效可靠運(yùn)行，必須增加大量分散控制設(shè)備，這樣往往比安裝輸配電設(shè)備更復(fù)雜并增加了它的服務(wù)費(fèi)用；對(duì)于應(yīng)用燃料的分布式發(fā)電機(jī)，可能造成大量的燃料運(yùn)輸費(fèi)用；一些新興的DG技術(shù)如微汽輪機(jī)缺乏實(shí)際運(yùn)行性能數(shù)據(jù)，投資者對(duì)它的運(yùn)行可靠性、

21、安全性缺乏了解而持謹(jǐn)慎態(tài)度，它們的推廣應(yīng)用仍然具有一定風(fēng)險(xiǎn)；聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用計(jì)算、收取標(biāo)準(zhǔn)難以制定。DG接入系統(tǒng)可能會(huì)帶來(lái)備用等輔助服務(wù)需求，它自由接入或者退出網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)使配電公司對(duì)DG投資商收費(fèi)比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)復(fù)雜，而且聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)設(shè)置太高容易導(dǎo)致DG和T&D系統(tǒng)投資水平不高。第9章微網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)9.1微電網(wǎng)的定義9.1.1 微電網(wǎng)概念的提出進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界范圍內(nèi)的能源供應(yīng)持續(xù)緊張，合理開發(fā)利用綠色能源已經(jīng)成為一個(gè)重要課題。越來(lái)越多地利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等的分布式電源(Distributed Generation， DG)被應(yīng)用于現(xiàn)有電網(wǎng)，但DG的迅速滲透同時(shí)也產(chǎn)生了一些不良影響：(1)DG使得線路

22、調(diào)壓復(fù)雜化。(2)DG使得繼電保護(hù)選型和配置困難。(3)DG使得電網(wǎng)短路容量增大，發(fā)生故障容易毀壞設(shè)備。(4)DG對(duì)電能質(zhì)量有較大干擾。當(dāng)然DG還會(huì)影響接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，當(dāng)總?cè)萘窟_(dá)到一定量后，可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)頻率以及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因容量小、運(yùn)行不確定性強(qiáng)，DG可能不會(huì)直接受電力系統(tǒng)調(diào)度。部分DG受制自然條件，缺少靈活可控的特點(diǎn)。為了解決電力系統(tǒng)與分布式電源間的矛盾，充分發(fā)揮分布式電源為電力系統(tǒng)和用戶所帶來(lái)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性、可控性和經(jīng)濟(jì)性，以及更好地滿足電力用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電可靠性的更高要求，微電網(wǎng)(Micro-grid)概念應(yīng)運(yùn)而生。9.1.2 微電網(wǎng)的定義目前，國(guó)

23、際上對(duì)微網(wǎng)的定義各不相同。美國(guó)電氣可靠性技術(shù)解決方案聯(lián)合會(huì)(CERTS-Consortium for Electric Technology Solutions)給出的定義為：微網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成系統(tǒng)，它可同時(shí)提供電能和熱量；微網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必需的控制；微網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等的要求。歐盟微網(wǎng)項(xiàng)目(European Commission Project Micro-grid)給出的定義是：利用一次能源；使用微型電源，分為不可控、部分可控和全控三種，并可冷、熱、電三聯(lián)供；配有儲(chǔ)能裝置；使用

24、電力電子裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。美國(guó)威斯康星麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)的R. H. Lasseter給出的概念是：微網(wǎng)是一個(gè)由負(fù)載和微型電源組成的獨(dú)立可控系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)?shù)靥峁╇娔芎蜔崮?。這種概念提供了一個(gè)新的模型來(lái)描述微網(wǎng)的操作；微網(wǎng)可被看作在電網(wǎng)中一個(gè)可控的單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)反應(yīng)來(lái)滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求；對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，微網(wǎng)可以滿足他們特定的需求：增加本地可靠性，降低饋線損耗，保持本地電壓，通過(guò)利用余熱提供更高的效率，保證電壓降的修正或者提供不間斷電源。盡管對(duì)微網(wǎng)的定義不盡相同，但國(guó)際上基本認(rèn)為：微網(wǎng)是由各種分布式電源/微電源、儲(chǔ)能單元、負(fù)荷以及監(jiān)控

25、、保護(hù)裝置組成的集合；具有靈活的運(yùn)行方式和可調(diào)度性能，即能在并網(wǎng)運(yùn)行和孤島(自主)運(yùn)行兩種模式間切換；通過(guò)相關(guān)控制裝置間的協(xié)調(diào)配合，可以同時(shí)向用戶提供電能和熱能；根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)容量一般為數(shù)千瓦至數(shù)兆瓦；通常接在低壓或中壓配電網(wǎng)絡(luò)中。9.2微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)9.2.1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的劃分微電網(wǎng)一般設(shè)在配電站下級(jí)，可以包括一個(gè)配電站，網(wǎng)內(nèi)有多根配電線和負(fù)載群。每根配電線有多個(gè)斷路器，網(wǎng)內(nèi)潮流控制器和電壓控制器給電源提供控制信號(hào)，調(diào)節(jié)配電線潮流和母線電壓，使其處在能量管理器要求的水平。隔離裝置實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和微電網(wǎng)間的連接和隔離。微電源(或DG)均通過(guò)電力電子裝置與系統(tǒng)相連接，為當(dāng)?shù)刎?fù)載提供電力及電壓支撐

26、。在正常工作模式下，微網(wǎng)與公共系統(tǒng)(STS)在公共連接點(diǎn)通過(guò)固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)相連。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行高速隔離。一旦隔離，分布式發(fā)電系統(tǒng)成為唯一的電源，因此DG必須能調(diào)節(jié)負(fù)載電壓，提供不間斷電源，并按預(yù)先確定的DG功率進(jìn)行分配，在微電網(wǎng)內(nèi)分擔(dān)負(fù)載；當(dāng)故障清除后，微網(wǎng)需要與公用電網(wǎng)重新同步，由STS重新接通，并平滑返回系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)正常的并網(wǎng)運(yùn)行。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同產(chǎn)生了四種微電網(wǎng)的體系架構(gòu)：(1)單個(gè)設(shè)施級(jí)微網(wǎng)，指所帶負(fù)荷量小于2MW，應(yīng)用于小型工業(yè)或商業(yè)建筑、大的居民樓以及醫(yī)院等單幢建筑物的網(wǎng)絡(luò)。(2)多個(gè)設(shè)施級(jí)微網(wǎng)，指所帶負(fù)荷量在25MW范圍內(nèi)，應(yīng)用于包含多種建筑物、多樣負(fù)荷類型

27、的網(wǎng)絡(luò)，如校園、軍事基地、工業(yè)和商業(yè)綜合區(qū)及居民區(qū)等。(3)饋線級(jí)微網(wǎng)，容量在510MW范圍內(nèi)，它管理一條配電網(wǎng)母線內(nèi)所有單元的運(yùn)行。這種類型的微網(wǎng)可能由多個(gè)包含單一或多樣化單元的較小型的微網(wǎng)組合而成，這種微網(wǎng)適用于公共設(shè)施、政府機(jī)構(gòu)及監(jiān)獄等場(chǎng)合。(4)變電站級(jí)微網(wǎng)，容量在510MW范圍內(nèi)，管理連接到配電網(wǎng)變電站的所有發(fā)電和/或負(fù)荷單元的運(yùn)行情況。這種類型的微網(wǎng)可能包括一些變電站內(nèi)的發(fā)電單元以及一些饋線級(jí)和設(shè)施級(jí)的微網(wǎng)。在日本的微網(wǎng)研究中，除了可再生能源外，還將以化石能源為燃料的獨(dú)立電力系統(tǒng)納入其中，這大大擴(kuò)展了微網(wǎng)的容量，使應(yīng)用于工業(yè)區(qū)大規(guī)模微網(wǎng)的容量可達(dá)到上干兆瓦。9.2.2 CERTS提

28、出的微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)下圖是美國(guó)電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)(CERTS)提出的微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)。圖中包括3條饋線A，B和C及1條負(fù)荷母線，網(wǎng)絡(luò)整體呈輻射狀結(jié)構(gòu)。饋線通過(guò)主分隔裝置(通常是一個(gè)靜態(tài)開關(guān))與配電系統(tǒng)相連，可實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)與并網(wǎng)運(yùn)行模式間的平滑切換。該開關(guān)點(diǎn)即PCC所在的位置，一般選擇為配電變壓器的原邊側(cè)或主網(wǎng)與微電網(wǎng)的分離點(diǎn)。IEEEP1547標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定：在PCC處，微電網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)必須滿足預(yù)定的規(guī)范。負(fù)荷端的饋線電壓通常是480V或更低。該圖展示了光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池等微電源形式，其中一些接在熱力用戶附近，為當(dāng)?shù)靥峁嵩?。微電網(wǎng)中配置能量管理器和潮流控制器，前者可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)

29、微電網(wǎng)的綜合分析控制，而后者可實(shí)現(xiàn)對(duì)微電源的就地控制。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，潮流控制器根據(jù)本地頻率和電壓信息進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)匚㈦娫聪鄳?yīng)增加或減少其功率輸出以保持功率平衡。該圖還示范了針對(duì)3類具有不同供電質(zhì)量要求的負(fù)荷的個(gè)性化微電源供電方案。對(duì)于連接在饋線A上的敏感負(fù)荷，采用光伏電池供電；對(duì)于連接在饋線C上的可調(diào)節(jié)負(fù)荷，采用燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)混合供電；對(duì)于連接在饋線B上的可中斷負(fù)荷，沒有設(shè)置專門的微電源，而直接由配電網(wǎng)供電。這樣，對(duì)于敏感負(fù)荷和可調(diào)節(jié)負(fù)荷都是采用雙源供電模式，外部配電網(wǎng)故障時(shí)，饋線A、C上的靜態(tài)開關(guān)會(huì)快速動(dòng)作使重要負(fù)荷與故障隔離且不間斷向其正常供電，而對(duì)于饋線B上的可中斷負(fù)荷，系統(tǒng)

30、則會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率平衡的需求，在必要時(shí)將其切除。9.2.3 微電網(wǎng)的特點(diǎn)上述結(jié)構(gòu)初步體現(xiàn)了微電網(wǎng)的基本特征，也揭示出微電網(wǎng)中的關(guān)鍵單元。(1)每個(gè)微電源的接口、控制：分布式發(fā)電和微電網(wǎng)用分布式發(fā)電控制器進(jìn)行有功和無(wú)功的控制。當(dāng)網(wǎng)壓出現(xiàn)不平衡或負(fù)載變化時(shí)，與DG耦合的功率和電壓控制器能快速響應(yīng)，無(wú)需與上級(jí)系統(tǒng)通信。(2)能源管理器：為每個(gè)分布式發(fā)電控制器設(shè)定工作點(diǎn)(功率和電壓工作點(diǎn))，提供運(yùn)行控制功能，其響應(yīng)時(shí)間以分鐘計(jì)算。整個(gè)微電網(wǎng)的能量管理器，解決電壓控制、潮流控制和解列時(shí)的負(fù)荷分配、穩(wěn)定及所有運(yùn)行問(wèn)題。(3)繼電保護(hù)：包括各個(gè)微電源及整個(gè)微電網(wǎng)的保護(hù)控制。微電網(wǎng)內(nèi)的保護(hù)通過(guò)電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)并

31、與電網(wǎng)接口，因此需要采用單獨(dú)的解決方案，以提供所需要的功能。微電網(wǎng)雖然也是分散供電形式，但它并不是對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展初期的孤立系統(tǒng)的簡(jiǎn)單回歸。微電網(wǎng)采用了大量先進(jìn)的現(xiàn)代電力技術(shù)，如快速的電力電子開關(guān)與先進(jìn)的變流技術(shù)、高效的新型電源及多樣化的儲(chǔ)能裝置等，而原始孤立系統(tǒng)根本不具有這樣的技術(shù)水平。此外，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)是有機(jī)整體，可以靈活連接、斷開，其智能性與靈活性遠(yuǎn)在原始孤立系統(tǒng)之上。9.3微電網(wǎng)的控制微電網(wǎng)存在兩種經(jīng)典的運(yùn)行模式：與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行。并網(wǎng)模式是指在正常情況下，微電網(wǎng)與常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)向電網(wǎng)提供多余的電能或由電網(wǎng)補(bǔ)充自身發(fā)電量的不足。孤島運(yùn)行模式是指當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量

32、不滿足要求時(shí)，微電網(wǎng)可以與主網(wǎng)斷開形成孤島模式，由DERs向微電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷供電。在微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)得到的結(jié)果表明：采用合理的控制策略時(shí)，微網(wǎng)可以并網(wǎng)或孤網(wǎng)運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)行狀態(tài)的平滑過(guò)渡和轉(zhuǎn)換。微網(wǎng)的孤網(wǎng)運(yùn)行為系統(tǒng)提供了更高的供電可靠性和供電不可間斷性。相對(duì)主網(wǎng)，微網(wǎng)可作為一個(gè)模塊化的可控單元，對(duì)內(nèi)部電網(wǎng)提供滿足負(fù)荷用戶需求的電能。實(shí)現(xiàn)這些功能必須具有性能良好的微網(wǎng)控制和管理系統(tǒng)，主要控制設(shè)備有DERs控制器、可控負(fù)荷管理器、中央能量管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置。在運(yùn)行控制過(guò)程中，微網(wǎng)可以基于本地信息對(duì)電網(wǎng)中的事件做出快速獨(dú)立的響應(yīng)，當(dāng)網(wǎng)內(nèi)電壓跌落、故障、停電時(shí)，微型分布式發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)該利用本地信息自

33、動(dòng)有效地轉(zhuǎn)換到獨(dú)立運(yùn)行方式，不再接受傳統(tǒng)方式的統(tǒng)一調(diào)度。微網(wǎng)控制的主要目標(biāo)如下：(1)調(diào)節(jié)微網(wǎng)內(nèi)的饋線潮流，對(duì)有功和無(wú)功功率進(jìn)行獨(dú)立解耦控制。(2)調(diào)節(jié)每個(gè)微型電源接口處的電壓，保證電壓的穩(wěn)定性。(3)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，確保每個(gè)微型電源能快速響應(yīng)，并分擔(dān)用戶負(fù)荷。(4)根據(jù)故障情況或系統(tǒng)需要，平滑自主地與主網(wǎng)分離、并列或?qū)崿F(xiàn)兩者的過(guò)渡轉(zhuǎn)化運(yùn)行。9.3.1 分布式電源的控制方法分布式電源分為三類：傳統(tǒng)發(fā)電模式，如柴油發(fā)電機(jī)、小水電等；新興的發(fā)電模式，如微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等；可再生能源發(fā)電模式，包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電。一般地，分布式電源都是通過(guò)電力電子接口與電網(wǎng)連接。對(duì)燃料電池發(fā)電、光伏電池發(fā)電以及

34、蓄電池等，產(chǎn)生的是直流，經(jīng)過(guò)DC/AC變換為50Hz的交流電；而風(fēng)力發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)等通常先經(jīng)過(guò)AC/DC變?yōu)橹绷?，然后再?jīng)過(guò)DC/AC變換為工頻交流電。因此，電力電子技術(shù)尤其是逆變技術(shù)在分布式發(fā)電中占有很重要的地位。逆變電源的一般結(jié)構(gòu)通常如圖所示，主要部件包括能源、直流電容器、電壓或電流型逆變器以及連接電感。為了簡(jiǎn)化建模過(guò)程，做一些假設(shè)：若直流電源為光伏電池，將它看作恒流源；若直流側(cè)為燃料電池，將它看作恒壓源。由于燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等電源的時(shí)間常數(shù)較大，在10200s之間。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)電源功率輸出不能及時(shí)增大或減小，因此直流側(cè)電容器能夠起到功率調(diào)節(jié)的作用；當(dāng)電源發(fā)出功率大于負(fù)載功率時(shí)電

35、容器充電；而當(dāng)電源發(fā)出功率小于負(fù)載功率時(shí)電容器放電，以平衡瞬時(shí)功率變化。有時(shí)電容器可以用蓄電池代替，但暫態(tài)穩(wěn)定性不如電容器好。1.PQ控制法逆變器作為微電源與交流電網(wǎng)之間的接口，最基本的功能就是控制輸出的有功和無(wú)功功率。電壓源逆變器能夠控制輸出的電壓幅值和相角，而逆變器輸出的電壓相量與交流側(cè)電壓以及連接電感共同決定了直流側(cè)到交流側(cè)的有功和無(wú)功功率，公式如下當(dāng)(V-E)足夠小時(shí)，有功P主要由(V-E)決定，而無(wú)功功率Q主要由電壓幅值決定。因此，有功無(wú)功的控制就簡(jiǎn)化為逆變器輸出電壓的幅值和相角控制。電壓型逆變器PQ控制的基本電路見圖。其中，Pref、Qref分別為有功無(wú)功定值，分別與測(cè)量到的交流側(cè)

36、的有功、無(wú)功做差，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器，分別控制逆變器的相角和幅值，從而達(dá)到控制輸出有功和無(wú)功的目的。連接電感L的大小對(duì)控制也有很大的影響，根據(jù)下圖的逆變電源輸出的功角特性知道，為了保證功率與相角之間的線性關(guān)系， (V-E)最好小于30。一般地，連接電感L取110mH。另外，微電源組成的系統(tǒng)的最大問(wèn)題是沒有“熱備用”，對(duì)負(fù)載瞬時(shí)變化的響應(yīng)速度慢。在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，發(fā)電機(jī)存在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子可以降低轉(zhuǎn)速?gòu)亩诡l率略微減小以滿足初始時(shí)的功率平衡。但是在逆變器接口的電網(wǎng)中，不存在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。如前所述，一種解決方案就是利用蓄電池來(lái)實(shí)現(xiàn)快負(fù)荷跟蹤或者使用電容器來(lái)增強(qiáng)暫態(tài)穩(wěn)定性。由于直流側(cè)電容或蓄電池

37、蓄能裝置有相應(yīng)的控制和保護(hù)來(lái)保證直流側(cè)電壓的穩(wěn)定性并且能夠迅速跟蹤負(fù)荷功率變化，因此我們將重點(diǎn)放在逆變器的控制上。2.有功-電壓(PV)控制法有功-電壓控制法的原理框圖如圖所示。PV控制法用來(lái)調(diào)節(jié)輸出有功大小并且保持母線電壓維持在一定的水平上。有功控制通過(guò)一個(gè)閉環(huán)控制，與前面的PQ控制法類似，電壓調(diào)節(jié)是通過(guò)測(cè)量值與給定值的比較，然后通過(guò)PI調(diào)節(jié)器來(lái)控制逆變器的輸入電壓幅值V。由最大電壓和最小電壓限制，兩者分別對(duì)應(yīng)無(wú)功需求的最大和最小值。其中直流側(cè)與連接電感的問(wèn)題與PQ控制里所述相同。3.電壓-頻率控制法電壓-頻率控制法主要控制逆變器輸出的電壓和頻率為給定值。由于微電網(wǎng)不僅要并網(wǎng)運(yùn)行，而且也要求

38、能夠在孤島運(yùn)行模式下運(yùn)行。在后一種模式下，必須至少有一個(gè)電源作為主電源來(lái)給整個(gè)孤立的微型電網(wǎng)提供電壓和頻率參考值，保證電壓和頻率水平。其中電壓控制和前面的PV控制類似，頻率控制通過(guò)測(cè)量值與給定工頻值50Hz做差，然后同樣需要經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出來(lái)控制逆變器相角。頻率測(cè)量通過(guò)一階鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)，如圖所示。4.不同類型微電源的控制方法PQ控制法一般用于控制最大功率輸出方式或者接入點(diǎn)的恒功率潮流運(yùn)行；PV控制法控制DG輸出最大有功功率或者恒定有功，同時(shí)保證負(fù)載端電壓恒定；而Vf控制法控制DG輸出以保證負(fù)載的電壓和頻率保持恒定。因此可以看出，Vf控制法對(duì)DG的要求最高，用于微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)作為主發(fā)電單元提供

39、參考電壓和頻率，要求微電源具有一定的容量，同時(shí)功率輸出具有持久性和穩(wěn)定性。一般，燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、小水電等可以作為參考單元。風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電由于受天氣影響大，輸出功率隨機(jī)性較大且不連續(xù)，因而可以采用PQ或PV控制法在并網(wǎng)方式下運(yùn)行，或者與參考DG配合在孤島運(yùn)行方式下為負(fù)載提供功率。在并網(wǎng)運(yùn)行條件下，所有的DG根據(jù)控制要求采用PQ或者PV控制法提供恒定潮流或者恒定電壓。9.3.2 微電網(wǎng)控制策略1.主從控制模式主從控制模式，是指在微網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式時(shí)，其中一個(gè)DG(或儲(chǔ)能裝置)采取定電壓和定頻率控制(簡(jiǎn)稱Vf控制)，用于向微網(wǎng)中的其他DG提供電壓和頻率參考，而其他

40、DG則可采用定功率控制(簡(jiǎn)稱PQ控制)，如圖所示。采用Vf控制的DG(或儲(chǔ)能裝置)控制器稱為主控制器，而其他DG的控制器則稱為從控制器，各從控制器將根據(jù)主控制器來(lái)決定自己的運(yùn)行方式。適于采用主控制器控制的DG需要滿足一定的條件。在微網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式時(shí)，作為從控制單元的DG一般為PQ控制，負(fù)荷變化主要由作為主控制單元的DG來(lái)跟隨，因此要求其功率輸出應(yīng)能夠在一定范圍內(nèi)可控，且能夠足夠快地跟隨負(fù)荷的波動(dòng)。在采用主從控制的微網(wǎng)中，當(dāng)微網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，所有DG一般都采用PQ控制，而一旦轉(zhuǎn)入孤島模式，則需要作為主控制單元的DG快速由PQ控制模式轉(zhuǎn)換為Vf控制模式，這就要求主控制器能夠滿足在兩種控制

41、模式間快速切換的要求。常見的主控制單元選擇包括下述幾種：(1)儲(chǔ)能裝置作為主控制單元。這類典型示范工程包括荷蘭Continuon微網(wǎng)、希臘NTUA微網(wǎng)、日本W(wǎng)akkanai微網(wǎng)等。以儲(chǔ)能裝置作為主控制器，在孤島運(yùn)行模式時(shí)，因失去了外部電網(wǎng)的支撐作用，DG輸出功率以及負(fù)荷波動(dòng)將會(huì)影響系統(tǒng)的電壓和頻率。由于該類型微網(wǎng)中多采用不可調(diào)度單元，為維持微網(wǎng)的頻率和電壓，儲(chǔ)能裝置需通過(guò)充放電控制來(lái)跟蹤DG輸出功率和負(fù)荷的波動(dòng)。由于儲(chǔ)能裝置的能量存儲(chǔ)量有限，如果系統(tǒng)中負(fù)荷較大，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)一直處于放電狀態(tài)，則其支撐系統(tǒng)頻率和電壓的時(shí)間不可能很長(zhǎng)，放電到一定時(shí)間就可能造成微網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率的崩潰。反之，如果系統(tǒng)

42、的負(fù)荷較輕，儲(chǔ)能系統(tǒng)也不可能長(zhǎng)期處于充電狀態(tài)。因此，將儲(chǔ)能系統(tǒng)作為主控制單元，微網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式的時(shí)間一般不會(huì)太長(zhǎng)。(2)DG為主控制單元。當(dāng)微網(wǎng)中存在像微燃機(jī)這樣輸出穩(wěn)定且易于控制的DG時(shí)，由于這類DG的輸出功率可以在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定且易于控制，將其作為主控單元可以維持微網(wǎng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。如果微網(wǎng)中存在多個(gè)這類DG，可選擇容量較大的DG作為主控制單元，這樣的選擇有助于微網(wǎng)在孤島運(yùn)行模式下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。(3)DG加儲(chǔ)能裝置為主控制單元。這類典型示范工程包括德國(guó)MVV微網(wǎng)等。當(dāng)采用微燃機(jī)等DG作為主控制單元時(shí)，在微網(wǎng)從并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式過(guò)渡過(guò)程中，由于系統(tǒng)響應(yīng)速度以及控制模式

43、切換等方面的制約，很難實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，有可能造成系統(tǒng)的頻率波動(dòng)較大，部分DG有可能在低頻或低壓保護(hù)動(dòng)作下退出運(yùn)行，不利于一些重要負(fù)荷的可靠供電。在對(duì)電能質(zhì)量要求非常高的負(fù)荷情況下，可以將儲(chǔ)能系統(tǒng)與DG組合起來(lái)作為主控制單元，充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速充放電功能和微燃機(jī)這類DG所具有的可較長(zhǎng)時(shí)間維持微網(wǎng)孤島運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)。采用這種模式，儲(chǔ)能系統(tǒng)在微網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤島運(yùn)行時(shí)可以快速為系統(tǒng)提供功率支撐，有效抑制由于微燃機(jī)等DG動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢所引起的電壓和頻率的大幅波動(dòng)。2.對(duì)等模式所謂對(duì)等控制模式，是指微網(wǎng)中所有DG在控制上都具有同等的地位，各控制器間不存在主、從的關(guān)系，每個(gè)DG都根據(jù)接入系統(tǒng)點(diǎn)電壓和頻率的就地信息進(jìn)

44、行控制，如圖所示。對(duì)于這種控制模式，DG控制器的策略一般選取下垂特性(Droop)控制法。對(duì)于常規(guī)電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率與系統(tǒng)頻率、無(wú)功功率和端電壓之間存在一定的關(guān)聯(lián)性：系統(tǒng)頻率降低，發(fā)電機(jī)的有功功率輸出將加大；端電壓降低，發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率將加大。DG的下垂控制方法主要也是參照這樣的關(guān)系對(duì)DG進(jìn)行控制，典型的下垂特性如圖所示。在對(duì)等控制模式下，當(dāng)微網(wǎng)運(yùn)行在孤島模式時(shí)，微網(wǎng)中每個(gè)采用Droop控制策略的DG都參與微網(wǎng)電壓和頻率的調(diào)節(jié)。在負(fù)荷變化的情況下，自動(dòng)依據(jù)下垂系數(shù)分擔(dān)負(fù)荷的變化量，亦即各DG通過(guò)調(diào)整各自輸出電壓的頻率和幅值，使微網(wǎng)達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)輸出功率的合理分

45、配。顯然，采用Droop控制可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率變化在DG之間的自動(dòng)分配，但負(fù)載變化前后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電壓和頻率也會(huì)有所變化，對(duì)系統(tǒng)電壓和頻率指標(biāo)而言，這種控制實(shí)際上是一種有差控制。與主從控制模式相比，在對(duì)等控制中的各DG可以自動(dòng)參與輸出功率的分配，易于實(shí)現(xiàn)DG的即插即用，便于各種DG的接入，省去了昂貴的通信系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)成本。同時(shí)，由于無(wú)論在并網(wǎng)運(yùn)行模式還是在孤島運(yùn)行模式，微網(wǎng)中DG的Droop控制策略可以不加變化，系統(tǒng)運(yùn)行模式易于實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換。在一個(gè)采用對(duì)等控制的實(shí)際微網(wǎng)中，一些DG同樣可以采用PQ控制，在此情況下，采用Droop控制的多個(gè)DG共同擔(dān)負(fù)起了主從控制器中主控制單元的控制任務(wù)：通過(guò)D

46、roop系數(shù)的合理設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)外界功率變化在各DG之間的合理分配，從而滿是負(fù)荷變化的需要，維持孤島運(yùn)行模式下對(duì)電壓和頻率的支撐作用等。目前，采用對(duì)等控制的微網(wǎng)系統(tǒng)大多數(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段(如美國(guó)Wisconsin微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、新加坡南洋理工微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、比利時(shí)Katholieke微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、西班牙Catalunya大學(xué)微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等)。應(yīng)用于實(shí)際的示范工程相對(duì)較少，僅有的示范工程都對(duì)系統(tǒng)參數(shù)提出了比較嚴(yán)格的要求。以CERTS微網(wǎng)示范工程為例，其DG采用了3臺(tái)規(guī)格、容量完全一致的60kW微型燃?xì)廨啓C(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)等控制。3.分層控制模式分層控制模式一般都設(shè)有中央控制器，用于向微網(wǎng)中的DG發(fā)出

47、控制信息。日本微網(wǎng)展示項(xiàng)目包括愛知微網(wǎng)、京都微網(wǎng)、八戶微網(wǎng)等，提供了一種微網(wǎng)的2層控制結(jié)構(gòu)，如圖所示。中心控制器首先對(duì)DG發(fā)電功率和負(fù)荷需求量進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后制定相應(yīng)運(yùn)行計(jì)劃，并根據(jù)采集的電壓、電流、功率等狀態(tài)信息，對(duì)運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，控制各DG、負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置的啟停，保證微網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定，并為系統(tǒng)提供相關(guān)保護(hù)功能。在歐盟多微網(wǎng)項(xiàng)目“多微網(wǎng)結(jié)構(gòu)與控制”中，提供了3層控制結(jié)構(gòu)，方案如圖所示。最上層的配電網(wǎng)絡(luò)操作管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)根據(jù)市場(chǎng)和調(diào)度需求來(lái)管理和調(diào)度系統(tǒng)中的多個(gè)微網(wǎng)；中間層的微網(wǎng)中心控制器(MGCC)負(fù)責(zé)最大化微網(wǎng)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化微網(wǎng)操作；下層控制器主要包括DG控制器和負(fù)荷控制器，負(fù)

48、責(zé)微網(wǎng)的暫態(tài)功率平衡和切負(fù)荷管理，整個(gè)分層控制采用多代理(Agent)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。9.4微電網(wǎng)的保護(hù)微電網(wǎng)的保護(hù)問(wèn)題與傳統(tǒng)保護(hù)有著極大不同，典型表現(xiàn)有：潮流的雙向流通；微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行兩種工況下，短路電流大小不同且差異很大；微網(wǎng)中電源與負(fù)荷電氣距離較近；電壓等級(jí)較低。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電源特性及電壓等級(jí)上的差異使得微網(wǎng)故障電流的大小、方向及持續(xù)時(shí)間與傳統(tǒng)閉式輸電網(wǎng)和輻射型配電網(wǎng)的情形存在較大差別。在孤網(wǎng)情況下，微網(wǎng)內(nèi)分布式電源所能提供的故障電流大小僅為正常電流的2倍或更小，傳統(tǒng)的電流保護(hù)裝置已不能做出正常響應(yīng)或需要幾十秒才能做出反應(yīng)，這無(wú)法滿足微網(wǎng)保護(hù)的要求，因此需要采用更先進(jìn)的故障診斷方式。

49、下面將具體討論分布式電源的接入對(duì)繼電保護(hù)造成的影響。9.4.1 保護(hù)誤動(dòng)如圖所示，保護(hù)B2所在線路末端發(fā)生短路故障時(shí)，由于DG的接入，保護(hù)B2檢測(cè)到的電流IB2將增大，并且DG的容量越大，IB2越大，IB2有可能大于電流保護(hù)段整定值Iset2，造成保護(hù)誤動(dòng)。由下圖可見，BC線路末端發(fā)生三相短路故障，當(dāng)DG容量大于6MVA時(shí)，保護(hù)B2檢測(cè)故障電流將大于其速斷保護(hù)整定值，引起誤動(dòng)作。保護(hù)的誤動(dòng)還有另外一種情況。如下圖所示，當(dāng)相鄰線路發(fā)生三相短路故障時(shí)，保護(hù)B1將檢測(cè)到DG提供的反向電流，此時(shí)保護(hù)B1可能誤動(dòng)，切除DG所在線路。由圖可見，相鄰線路離母線較近的位置發(fā)生三相短路故障時(shí)，由于DG的作用，本

50、線路保護(hù)可能誤動(dòng)，造成DG所在線路的無(wú)故障跳閘。下圖是相鄰線路短路時(shí)B1檢測(cè)到的故障電流隨DG容量的變化。9.4.2 保護(hù)的靈敏度降低下圖中線路BC發(fā)生短路故障，與原配電網(wǎng)相比，在接入DG的情況下，保護(hù)B1檢測(cè)到的故障電流IB1減小，靈敏度將變低。由下圖可知，隨著DG容量的增大，B1檢測(cè)到的故障電流迅速減小，過(guò)電流保護(hù)靈敏度將明顯降低。當(dāng)DG容量超過(guò)55MW時(shí)，B1處的故障電流小于其過(guò)電流保護(hù)整定值，此時(shí)如果B2速斷保護(hù)故障，B1將拒動(dòng)，故障無(wú)法隔離。9.4.3 保護(hù)可能無(wú)法識(shí)別故障如下圖所示，DG接入配電網(wǎng)末端，短路發(fā)生于距離DG較遠(yuǎn)的位置時(shí)，短路電流可能小于最大負(fù)荷電流，故障無(wú)法被切除。9

51、.5微電網(wǎng)的通信技術(shù)9.5.1 微電網(wǎng)并網(wǎng)通信目前存在的各種信息通信技術(shù)都能用于支撐微電網(wǎng)的發(fā)展。如光纖通信、電力線通信PLC(包括工頻通信、窄帶和寬帶電力載波通信)、電纜通信、無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)WPAN、無(wú)線局域網(wǎng)WLAN、無(wú)線城域網(wǎng)WMAN、無(wú)線廣域網(wǎng)WWAN、3G/B3G通信、衛(wèi)星通信、微波通信、短波/超短波通信七空間光通信等。微網(wǎng)的運(yùn)行需要在采集不同特性的DER單元信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)配網(wǎng)級(jí)、微網(wǎng)級(jí)、單元級(jí)各控制器間的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。以電力電子器件為接口的DER單元與常規(guī)同步機(jī)的特性有很大差別，因而在微網(wǎng)的運(yùn)行控制與能量管理過(guò)程中對(duì)通信技術(shù)的可靠性和速度提出了更高的要求。通信技術(shù)還直接關(guān)系到微網(wǎng)

52、能否提供更快的輔助服務(wù)。在響應(yīng)特性不同的設(shè)備間建立連接成為網(wǎng)關(guān)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。對(duì)低消耗、高性能、標(biāo)準(zhǔn)型網(wǎng)關(guān)的需求和通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化是能量管理系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)重要組成部分。微網(wǎng)接入接出包括通信子網(wǎng)之間的互聯(lián)與互操作以及各通信子網(wǎng)與主干網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)與互操作。由于不同微網(wǎng)的通信方式是多種多樣的，包括有線和無(wú)線的各種方式，因此，需要一個(gè)有效的中間件將這些不同通信方式結(jié)合起來(lái)。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景以及不同的需求，如無(wú)線信號(hào)的傳輸障礙是否較少，有線布設(shè)的困難程度，原有設(shè)備和通信方式能否利用等方面，選擇適合的通信方式進(jìn)行組網(wǎng)，盡可能采用原有的通信方式。因此需要設(shè)計(jì)一種能夠使各種采用的通信方式結(jié)合起來(lái)的網(wǎng)關(guān)，使得

53、上層的控制中心能夠?qū)ο聦拥牟煌ㄐ欧绞竭M(jìn)行無(wú)差別的監(jiān)測(cè)和控制，同時(shí)，對(duì)于通信子網(wǎng)傳送的數(shù)據(jù)，可以無(wú)差別的上傳到上層網(wǎng)絡(luò)中去。上層網(wǎng)絡(luò)并不對(duì)通信子網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集方式進(jìn)行區(qū)別，而是針對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)出統(tǒng)一的下傳指令，該網(wǎng)關(guān)能夠自動(dòng)識(shí)別應(yīng)當(dāng)將指令轉(zhuǎn)換成通信子網(wǎng)的哪種數(shù)據(jù)傳輸方式，從而傳送到具體的通信子網(wǎng)中去。9.5.2 智能電表通信網(wǎng)的具體構(gòu)建可以智能電表為核心，研究智能電表與其他設(shè)備的通信技術(shù)，包括分布式能源的信息微網(wǎng)，家用電器如電視機(jī)、空調(diào)等，電動(dòng)車充電的相關(guān)設(shè)備如充電站等，儲(chǔ)能設(shè)備的信息微網(wǎng)等，通過(guò)可靠的信息流保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。在智能電表基礎(chǔ)上構(gòu)建的高級(jí)量測(cè)體系(advanced meterin

54、g infrastructure， AMI)、自動(dòng)抄表(automatic meter reading， AMR)系統(tǒng)能為用戶提供更加詳細(xì)的用電信息，使用戶可以更好地管理他們的用電量，以達(dá)到節(jié)省電費(fèi)和減少溫室氣體排放的目標(biāo)；電力零售商可以根據(jù)用戶的需求靈活地制定分時(shí)電價(jià)，推動(dòng)電力市場(chǎng)價(jià)格體系的改革；配電公司能夠更加迅速地檢測(cè)故障，并及時(shí)響應(yīng)強(qiáng)化電力網(wǎng)絡(luò)控制和管理。意大利、英國(guó)、荷蘭等歐洲國(guó)家以及美國(guó)、澳大利亞等國(guó)均開展了AMI/AMR系統(tǒng)的建設(shè)，通過(guò)將先進(jìn)的通信技術(shù)引入到新型的電子式計(jì)量設(shè)備中，研發(fā)出了能實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測(cè)、具備雙向通信等能力的智能電表。9.5.2.1 智能電表的概念早在20世紀(jì)90

55、年代就出現(xiàn)了智能電表(smart meter)的概念。1993年靜止式電表剛剛出現(xiàn)時(shí)，其價(jià)格是機(jī)電式電表的1020倍，因此主要應(yīng)用于大型用戶。之后隨著具有遠(yuǎn)程通信能力的電表數(shù)量的增加，亟須開發(fā)新的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抄表和數(shù)據(jù)管理。在這樣的系統(tǒng)中，計(jì)量數(shù)據(jù)開始向配網(wǎng)自動(dòng)化等系統(tǒng)開放，但這些系統(tǒng)還無(wú)法有效利用相關(guān)數(shù)據(jù)。同樣的，預(yù)付費(fèi)電表的實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)也很少被用于能量管理或節(jié)能措施等應(yīng)用中。隨著技術(shù)的進(jìn)步，批量生產(chǎn)的靜止式電表能以很低的成本獲得強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力，從而促使小型用戶電表的智能化水平得到大幅提升，靜止式電表也逐步取代了傳統(tǒng)的機(jī)電式電表。智能電表是以微處理器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的智能化儀

56、表，具有自動(dòng)計(jì)量/測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和功能擴(kuò)展等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向計(jì)量、遠(yuǎn)程/本地通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、多種電價(jià)計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程斷供電、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、水氣熱表抄讀、與用戶互動(dòng)等功能。以智能電表為基礎(chǔ)構(gòu)建的智能計(jì)量系統(tǒng)，能夠支持智能電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷管理、分布式電源接入、能源效率、電網(wǎng)調(diào)度、電力市場(chǎng)交易和減少排放等方面的要求。9.5.2.2 在智能電網(wǎng)中應(yīng)用范圍(1)結(jié)算和賬務(wù)。通過(guò)智能電表能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的費(fèi)用結(jié)算信息處理，簡(jiǎn)化了過(guò)去賬務(wù)處理上的復(fù)雜流程。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，調(diào)度人員能更及時(shí)、便捷地轉(zhuǎn)換能源零售商，未來(lái)甚至能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)切換。同時(shí)用戶也能獲得更加準(zhǔn)確、及時(shí)的能耗信息和賬務(wù)信息。(2)配網(wǎng)狀

57、態(tài)估計(jì)。目前，配網(wǎng)側(cè)的潮流分布信息通常很不準(zhǔn)確，主要是因?yàn)樵撔畔⑹歉鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)模型、負(fù)載估計(jì)值以及變電站高壓側(cè)的測(cè)量信息綜合處理得到的。通過(guò)在用戶側(cè)增加測(cè)量節(jié)點(diǎn)，將獲得更加準(zhǔn)確的負(fù)載和網(wǎng)損信息，從而避免電力設(shè)備過(guò)負(fù)載和電能質(zhì)量惡化。通過(guò)將大量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，可實(shí)現(xiàn)未知狀態(tài)的預(yù)估和測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的校核。(3)電能質(zhì)量和供電可靠性監(jiān)控。采用智能電表能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量和供電狀況，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地響應(yīng)用戶投訴，并提前采取措施預(yù)防電能質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量分析方式在實(shí)時(shí)性和有效性上都存在差距。(4)負(fù)荷分析、建模和預(yù)測(cè)。智能電表采集的水、氣、熱能耗數(shù)據(jù)可以用來(lái)進(jìn)行負(fù)荷分析和預(yù)測(cè)，通過(guò)將上述信息與負(fù)

58、荷特性、時(shí)間變化等進(jìn)行綜合分析，可估算和預(yù)測(cè)出總的能耗和峰值需求。這些信息將為用戶、能源零售商和配網(wǎng)調(diào)度人員提供便利，促進(jìn)合理用電、節(jié)能降耗以及優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度等。(5)電力需求側(cè)響應(yīng)。需求側(cè)響應(yīng)意味著通過(guò)電價(jià)來(lái)控制用戶的負(fù)荷及分布式發(fā)電。它包括價(jià)格控制和負(fù)荷直接控制。價(jià)格控制大體上包括分時(shí)電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)和緊急峰值電價(jià)，來(lái)分別滿是常規(guī)用電、短期用電和高峰時(shí)期用電的需求。直接負(fù)荷控制則通常由網(wǎng)絡(luò)調(diào)度員根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況通過(guò)遠(yuǎn)程命令來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的接入和斷開。(6)能效監(jiān)控和管理。通過(guò)將智能電表提供的能耗信息反饋給用戶，能促使用戶減少能源消耗或者轉(zhuǎn)換能源利用方式。對(duì)于裝有分布式發(fā)電設(shè)備的家庭，還能為用戶提

59、供合理的發(fā)電和用電方案，實(shí)現(xiàn)用戶利益的最大化。(7)用戶能量管理。通過(guò)智能電表提供的信息，可以在其上構(gòu)建用戶能量管理系統(tǒng)，從而為不同用戶(居民用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)用戶等)提供能量管理的服務(wù)，在滿足室內(nèi)環(huán)境控制(溫度、濕度、照明等)的同時(shí)，盡可能減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)減少排放的目標(biāo)。(8)節(jié)能。為用戶提供實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)，促進(jìn)用戶調(diào)節(jié)用電習(xí)慣，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)由設(shè)備故障等產(chǎn)生的能源消耗異常情況。在智能電表所提供的技術(shù)基礎(chǔ)上，電力公司、設(shè)備供應(yīng)商及其他市場(chǎng)參與者可以為用戶提供新的產(chǎn)品和服務(wù)，例如不同類型的分時(shí)網(wǎng)絡(luò)電價(jià)、帶回購(gòu)的電力合同、現(xiàn)貨價(jià)格電力合同等。(9)智能家庭。智能家庭是指將家庭中不同裝置、機(jī)器和其他

60、耗能設(shè)備連接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，并根據(jù)居民的需求和行為、戶外的溫度以及其他參數(shù)來(lái)進(jìn)行控制。它可以實(shí)現(xiàn)供熱、報(bào)警、照明、通風(fēng)等系統(tǒng)的互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化和家電等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等。(10)預(yù)防維護(hù)和故障分析。智能電表的測(cè)量功能有助于實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)元器件、電能表以及用戶設(shè)備的預(yù)防維護(hù)，例如檢測(cè)出電力電子設(shè)備故障、接地故障等導(dǎo)致的電壓波形畸變、諧波、不平衡等現(xiàn)象。測(cè)量數(shù)據(jù)還能幫助電網(wǎng)和用戶分析電網(wǎng)元件故障和網(wǎng)損等。(11)預(yù)付費(fèi)。相對(duì)于傳統(tǒng)的預(yù)付費(fèi)方式，智能電表能提供成本更低，更加靈活和友好的預(yù)付費(fèi)方式。(12)電表管理。表計(jì)管理包括：安裝表計(jì)的資產(chǎn)管理，表計(jì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)，對(duì)表計(jì)的定期訪問(wèn)，確保表計(jì)的正常