微電網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用淺談

微電網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用淺談上海太陽能科技有限公司ShanghaiSolarEnergyScience&TechnologyCo.Ltd1微電網(wǎng)背景和定義2微電網(wǎng)系統(tǒng)控制技術(shù)淺談上海太陽能科技有限公司ShanghaiSolarEnergyScience&TechnologyCo.Ltd航天光伏簡介3一、微電網(wǎng)的背景和定義能源危機(jī)呼喚可再生能源據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球石油已知儲(chǔ)量可開采約為40年，原煤約為200年，天然氣約為50年，而我國可采儲(chǔ)量的原油僅20.1年，原煤114.5年，天然氣僅49.3年。能源危機(jī)正逐漸蔓延到世界的任何一個(gè)角落，成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，也成為全球政治、軍事沖突的重要因素。全球性的能源危機(jī)已非常突出。一、微電網(wǎng)的背景和定義分布式發(fā)電（DG）利用各種可用和分散存在的能源，如：太陽能、風(fēng)能等可再生能源天然氣為燃料的冷/熱/電聯(lián)供系統(tǒng)分布式發(fā)電的特點(diǎn)位置靈活、分散，適應(yīng)分散電力需求和資源分布；與大電網(wǎng)互為備份，改善了供電可靠性；易滿足負(fù)荷需求、有利于可再生能源高效和規(guī)?；?；我國可再生能源發(fā)電模式是集中發(fā)電遠(yuǎn)距離輸電與分布式發(fā)電相結(jié)合的方式分布式發(fā)電的形式分布式發(fā)電的缺點(diǎn)單機(jī)接入成本高，控制困難系統(tǒng)故障退出運(yùn)行間歇性影響周邊用戶能源綜合優(yōu)化困難對電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度提出了挑戰(zhàn)為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，充分利用分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來的價(jià)值和效益，提出了微網(wǎng)（Microgrid）的概念一、微電網(wǎng)的背景和定義微電網(wǎng)的定義美國CERTS對于微電網(wǎng)的定義微網(wǎng)是由負(fù)荷和微電源組成并可提供電能和熱能的系統(tǒng)內(nèi)部的微電源通常基于電力電子裝置進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行靈活的控制微網(wǎng)相對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一受控的單元，并滿足用戶的可靠性和安全性的需求一、微電網(wǎng)的背景和定義歐盟對于微電網(wǎng)的定義微網(wǎng)是利用分布式能源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷共同組成的低壓網(wǎng)絡(luò)容量范圍從幾百千瓦到幾個(gè)兆瓦能夠與配電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，在上一級電網(wǎng)故障時(shí)可脫網(wǎng)自治運(yùn)行，故障恢復(fù)后可重新并網(wǎng)日本對于微電網(wǎng)的定義微網(wǎng)是在一定區(qū)域內(nèi)利用可控的分布式電源根據(jù)用戶需求提供電能的小型系統(tǒng)一、微電網(wǎng)的背景和定義微網(wǎng)是由分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷構(gòu)成的可控儲(chǔ)能系統(tǒng)，可平滑接入大電網(wǎng)和獨(dú)立自治運(yùn)行，是發(fā)揮分布式電源效能的有效方式。微電網(wǎng)的特征以分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，融合儲(chǔ)能、控制和保護(hù)裝置

接入電壓是配電網(wǎng)電壓等級

能夠運(yùn)行在聯(lián)網(wǎng)和孤島兩種模式

分布式電源之間有一定地理距離國網(wǎng)電科院對于微電網(wǎng)的定義一、微電網(wǎng)的背景和定義微網(wǎng)方式運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：可提高分布式電源的有效運(yùn)行時(shí)間電網(wǎng)災(zāi)變情況下重要用戶持續(xù)供電降低用戶對傳統(tǒng)電網(wǎng)供電可靠性的要求可再生能源綜合優(yōu)化利用發(fā)展微電網(wǎng)技術(shù)對經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義巨大！一、微電網(wǎng)的背景和定義微網(wǎng)的控制系統(tǒng)架構(gòu)配電網(wǎng)調(diào)度層微網(wǎng)可對電網(wǎng)提供有效支撐參與電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度微網(wǎng)集中控制層主網(wǎng)與微網(wǎng)間的接口，與配電網(wǎng)調(diào)度層交互信息

實(shí)現(xiàn)對分布式電源/儲(chǔ)能/負(fù)荷層的優(yōu)化控制策略，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)/孤島狀態(tài)的穩(wěn)定運(yùn)行和平滑切換本地控制層電源/儲(chǔ)能的就地控制器完成分布式電源電源和儲(chǔ)能對電壓和頻率的一次調(diào)節(jié)

負(fù)荷控制器根據(jù)系統(tǒng)的電壓頻率，在必要時(shí)切除非關(guān)鍵負(fù)荷

就地保護(hù)完成微網(wǎng)的故障快速保護(hù)二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)微網(wǎng)的運(yùn)行方式微網(wǎng)孤島運(yùn)行狀態(tài)微網(wǎng)停運(yùn)狀態(tài)緊急節(jié)列控制微網(wǎng)節(jié)列過度狀態(tài)聯(lián)網(wǎng)控制微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)過度狀態(tài)優(yōu)化協(xié)調(diào)控制恢復(fù)/聯(lián)網(wǎng)控制微網(wǎng)啟動(dòng)過度狀態(tài)依托于分布式微源接口變換器的控制用戶感受不到網(wǎng)絡(luò)中分布式微源運(yùn)行狀態(tài)的改變及出力變化而引起的波動(dòng)二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)微網(wǎng)的兩種控制策略主從控制（master-slave）以微網(wǎng)中某個(gè)分布式微源作為主控制單元

以上層中心控制器作為主控制單元對等控制（peer-to-peer）利用下垂特性曲線通過測量逆變器輸出端口電壓的頻率和電壓幅值控制分布式微源輸出的有功和無功功率微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行

利用下垂特性曲線通過測量逆變器端口輸出的有功和無功功率控制其端口的頻率和電壓幅值微網(wǎng)孤島運(yùn)行二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)主從控制（Master-Slave）以微網(wǎng)中的某個(gè)分布式電源作為主控制單元以上層中心控制器作為主控制單元二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)對等控制（Peer-to-Peer）分層控制第一層控制：實(shí)現(xiàn)逆變器的有功和無功下垂控制

第二層控制：在微網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)對并網(wǎng)點(diǎn)的二次調(diào)頻和調(diào)壓

第三層控制：在微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)逆變器的有功功率和無功功率控制二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)主從控制和對等控制策略的比較以一個(gè)分布式微源為主控制單元的底層分布式微源的主從控制策略，整個(gè)系統(tǒng)對主單元有較強(qiáng)的依賴性，主控制單元控制失效，整個(gè)微網(wǎng)就會(huì)癱瘓，所以常通過多個(gè)分布式微源競爭主控制單元的方式提高其可靠性。

底層分布式微源之間的對等控制，分布式微源之間不需要通信聯(lián)系就能實(shí)現(xiàn)功率共享，且分布式微源之間的地位對等，控制具有冗余性，故逐漸受到大家的關(guān)注。

以中心控制器為主控制單元的主從控制策略，中心控制其能起到管理微網(wǎng)的作用，隨著微網(wǎng)概念的發(fā)展，微網(wǎng)群概念的出現(xiàn)，這種控制策略是一個(gè)很好的選擇。二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)美國微網(wǎng)示范工程—CERTS系統(tǒng)組成

三臺(tái)60kW燃?xì)廨啓C(jī)三條饋線，負(fù)荷可分為一般負(fù)荷，可控負(fù)荷和敏感負(fù)荷示范目的

CERTS的下垂控制策略分布式電源的并聯(lián)運(yùn)行

敏感負(fù)荷的高質(zhì)量供電問題哥倫布的Dolan技術(shù)中心二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)-典型微電網(wǎng)應(yīng)用美國微網(wǎng)示范工程—Wisconsin大學(xué)系統(tǒng)組成兩臺(tái)位置對等的直流穩(wěn)壓電源純阻性負(fù)荷示范目的本地下垂控制策略微網(wǎng)的暫態(tài)電壓和頻率調(diào)整并網(wǎng)和孤島之間的無縫切換二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)-典型微電網(wǎng)應(yīng)用歐盟微網(wǎng)示范工程—Kythnos示范目的

提高供電可靠性上層調(diào)度管理

智能負(fù)荷管理子系統(tǒng)1：三相系統(tǒng)

10kW光伏，53kW蓄電池，9kVA柴油機(jī)負(fù)荷為12戶家庭子系統(tǒng)2：單相系統(tǒng)

2kW光伏，32kW蓄電池

用于通訊設(shè)備的供電希臘愛琴?；死先簫u二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)-典型微電網(wǎng)應(yīng)用歐盟微網(wǎng)示范工程—Zutphen示范目的聯(lián)網(wǎng)和孤島模式的自動(dòng)切換維持孤島運(yùn)行24小時(shí)

蓄電池智能充放電管理

黑啟動(dòng)能力荷蘭的Zutphen度假村系統(tǒng)組成

335kW光伏，大容量蓄電池提供200幢別墅電力

400V，50Hz系統(tǒng)二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)-典型微電網(wǎng)應(yīng)用日本微網(wǎng)示范工程—Kyoto日本京都市系統(tǒng)組成

4臺(tái)100kW的內(nèi)燃機(jī)

250kW的燃料電池

100kW的鉛酸蓄電池2組光伏電站，50kW風(fēng)機(jī)示范目的微網(wǎng)的能量管理微網(wǎng)的電能質(zhì)量控制二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)-典型微電網(wǎng)應(yīng)用我國微網(wǎng)示范工程—神舟新能源上海市浦江鎮(zhèn)系統(tǒng)組成

130kW屋頂光伏，20kW風(fēng)電

50kW儲(chǔ)能典型的風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)架構(gòu)有利于分布式光伏的高效接入

系統(tǒng)安全可靠二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術(shù)-典型微電網(wǎng)應(yīng)用三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹上海航天汽車機(jī)電股份有限公司（簡稱：航天機(jī)電）成立于1998年5月，同年6月在上海證交所掛牌上市，股票代碼600151，是中國第一家以“航天”命名的上市公司，大股東為上海航天局，航天系統(tǒng)持有股份：43.57%截止2012年12月31日，公司資產(chǎn)總額111.5億元三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹

集聚航天優(yōu)勢資源，建成了多晶硅、電池片、組件生產(chǎn)制造和光伏電站系統(tǒng)集成的垂直一體化航天光伏產(chǎn)業(yè)鏈，初步形成上海、內(nèi)蒙、江蘇三個(gè)產(chǎn)業(yè)基地，構(gòu)建了“軍民融合”技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，目前航天光伏已具備了500MW的全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)規(guī)模，成為太陽能光伏系統(tǒng)方案解決者。新能源光伏三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹

目前，航天光伏已建成了從多晶硅、電池片、組件生產(chǎn)和光伏電站系統(tǒng)集成及應(yīng)用的500MW能力的航天光伏垂直一體化產(chǎn)業(yè)鏈。硅材料生產(chǎn)內(nèi)蒙古神舟硅業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)上海太陽能工程技術(shù)研發(fā)中心上?？臻g電源研究所內(nèi)蒙古硅材料研究開發(fā)中心產(chǎn)品銷售上海申航進(jìn)出口有限公司拉晶/鑄錠、切片內(nèi)蒙古中環(huán)光伏材料有限公司電池片、組件上海神舟新能源發(fā)展有限公司上海太陽能科技有限公司連云港神舟新能源有限責(zé)任公司系統(tǒng)集成上海太陽能科技有限公司<系統(tǒng)集成>航天光伏北美有限責(zé)任公司環(huán)球科技太陽能有限責(zé)任公司上海航天光伏電力西班牙有限責(zé)任公司嘉峪關(guān)電站上海太陽能科技有限公司三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹上海太陽能科技有限公司

由上海航天汽車機(jī)電股份有限公司、上海申能新能源投資有限公司、上?？臻g電源研究所合資成立的股份公司，正式注冊成立于2000年元月，是中國最早從事光伏相關(guān)業(yè)務(wù)的企業(yè)之一，主要承擔(dān)獨(dú)立和大型并網(wǎng)光伏電站、BIPV獨(dú)立光伏系統(tǒng)工程及相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制、開發(fā)、銷售、施工和服務(wù)。航天光伏產(chǎn)業(yè)鏈之——系統(tǒng)集成及應(yīng)用三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹項(xiàng)目任務(wù)：分布式電源直流集電系統(tǒng)研究；微電網(wǎng)控制系統(tǒng)建模、仿真與設(shè)計(jì)；無縫切換技術(shù)研究與電能質(zhì)量控制；能源管理平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）；雙向逆變及儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)；能源局RED項(xiàng)目-中丹微電網(wǎng)技術(shù)研究

上海太陽能科技有限公司（牽頭單位）

清華大學(xué)奧爾堡大學(xué)三、航天光伏及微電網(wǎng)成果介紹航天八院核攀項(xiàng)目-微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范

上海太陽能科技有限公司

清華大學(xué)本課題以城市微網(wǎng)技術(shù)為研究對象，結(jié)合城市建筑區(qū)域式分布的特點(diǎn)以及多能互補(bǔ)的微網(wǎng)發(fā)展趨勢，解決微電網(wǎng)系統(tǒng)在城市的大規(guī)模推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。為微電網(wǎng)系統(tǒng)從應(yīng)用示范階段走向全面推廣階段提供技術(shù)支持。200kW微網(wǎng)工程建設(shè)場地三、航天光伏及微電網(wǎng)成果介紹上海神舟新能源微電網(wǎng)示范工程上海神舟新能源發(fā)展有限公司

上海太陽能科技有限公司通過中丹一期項(xiàng)目、八院核攀項(xiàng)目成果消化、吸收，建成一座200kW風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)示范工程，配置130kW光伏、20kW風(fēng)力、50kWh的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用了PCC快速開關(guān)技術(shù)和能源調(diào)度管理技術(shù)，通過EMS能源管理系統(tǒng)對各分布式能源調(diào)度以及各節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量監(jiān)測，搭建了一個(gè)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)電能的微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。三、航天光伏及微電網(wǎng)成果介紹廣東猛獅電源科技股份有限公司行政樓光儲(chǔ)微電網(wǎng)示范工程廣東猛獅電源科技股份有限公司

上海太陽能科技有限公司依托太陽能科技公司在光伏系統(tǒng)集成、BIPV設(shè)計(jì)、微電網(wǎng)控制等方面的綜合技術(shù)優(yōu)勢，為廣東猛獅電源科技股份有限公司的新建行政大樓建設(shè)一座微電網(wǎng)示范工程，通過太陽能公司微網(wǎng)核心技術(shù)，保證客戶穩(wěn)定持續(xù)不間斷的供電能力，開辟商用微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例。三、航天光伏及微電網(wǎng)成果介紹援疆項(xiàng)目—喀什莎車縣圖文信息綜合服務(wù)中心微電網(wǎng)項(xiàng)目喀什莎車縣圖文信息綜合服務(wù)中心

上海太陽能科技有限公司配置了170kW光伏系統(tǒng)、30.72kWh鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過太陽能公司自主開發(fā)的EMS能源