微電網(wǎng)技術及應用淺談

微電網(wǎng)技術及應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呼喚可再生能源據(jù)統(tǒng)計，目前全球石油已知儲量可開采約為40年，原煤約為200年，天然氣約為50年，而我國可采儲量的原油僅20.1年，原煤114.5年，天然氣僅49.3年。能源危機正逐漸蔓延到世界的任何一個角落，成為經(jīng)濟社會發(fā)展的一個瓶頸，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)電的特點位置靈活、分散，適應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；易滿足負荷需求、有利于可再生能源高效和規(guī)?；茫晃覈稍偕茉窗l(fā)電模式是集中發(fā)電遠距離輸電與分布式發(fā)電相結合的方式分布式發(fā)電的形式分布式發(fā)電的缺點單機接入成本高，控制困難系統(tǒng)故障退出運行間歇性影響周邊用戶能源綜合優(yōu)化困難對電網(wǎng)運行調度提出了挑戰(zhàn)為協(xié)調大電網(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)是由負荷和微電源組成并可提供電能和熱能的系統(tǒng)內部的微電源通?；陔娏﹄娮友b置進行能量的轉換，并進行靈活的控制微網(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、儲能裝置和可控負荷共同組成的低壓網(wǎng)絡容量范圍從幾百千瓦到幾個兆瓦能夠與配電網(wǎng)并聯(lián)運行，在上一級電網(wǎng)故障時可脫網(wǎng)自治運行，故障恢復后可重新并網(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、儲能和負荷構成的可控儲能系統(tǒng)，可平滑接入大電網(wǎng)和獨立自治運行，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)電技術為基礎，融合儲能、控制和保護裝置

接入電壓是配電網(wǎng)電壓等級

能夠運行在聯(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)方式運行的優(yōu)點：可提高分布式電源的有效運行時間電網(wǎng)災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)技術對經(jīng)濟與社會意義巨大！一、微電網(wǎng)的背景和定義微網(wǎng)的控制系統(tǒng)架構配電網(wǎng)調度層微網(wǎng)可對電網(wǎng)提供有效支撐參與電網(wǎng)經(jīng)濟運行調度微網(wǎng)集中控制層主網(wǎng)與微網(wǎng)間的接口，與配電網(wǎng)調度層交互信息

實現(xiàn)對分布式電源/儲能/負荷層的優(yōu)化控制策略，實現(xiàn)微網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)/孤島狀態(tài)的穩(wěn)定運行和平滑切換本地控制層電源/儲能的就地控制器完成分布式電源電源和儲能對電壓和頻率的一次調節(jié)

負荷控制器根據(jù)系統(tǒng)的電壓頻率，在必要時切除非關鍵負荷

就地保護完成微網(wǎng)的故障快速保護二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行狀態(tài)微網(wǎng)的運行方式微網(wǎng)孤島運行狀態(tài)微網(wǎng)停運狀態(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)調控制恢復/聯(lián)網(wǎng)控制微網(wǎng)啟動過度狀態(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)絡中分布式微源運行狀態(tài)的改變及出力變化而引起的波動二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術微網(wǎng)的兩種控制策略主從控制（master-slave）以微網(wǎng)中某個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)孤島運行二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術主從控制（Master-Slave）以微網(wǎng)中的某個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)控制技術對等控制（Peer-to-Peer）分層控制第一層控制：實現(xiàn)逆變器的有功和無功下垂控制

第二層控制：在微網(wǎng)孤島運行時，實現(xiàn)對并網(wǎng)點的二次調頻和調壓

第三層控制：在微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行時，實現(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)控制技術主從控制和對等控制策略的比較以一個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，整個系統(tǒng)對主單元有較強的依賴性，主控制單元控制失效，整個微網(wǎng)就會癱瘓，所以常通過多個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很好的選擇。二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術美國微網(wǎng)示范工程—CERTS系統(tǒng)組成

三臺60kW燃氣輪機三條饋線，負荷可分為一般負荷，可控負荷和敏感負荷示范目的

CERTS的下垂控制策略分布式電源的并聯(lián)運行

敏感負荷的高質量供電問題哥倫布的Dolan技術中心二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術-典型微電網(wǎng)應用美國微網(wǎng)示范工程—Wisconsin大學系統(tǒng)組成兩臺位置對等的直流穩(wěn)壓電源純阻性負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-典型微電網(wǎng)應用歐盟微網(wǎng)示范工程—Kythnos示范目的

提高供電可靠性上層調度管理

智能負荷管理子系統(tǒng)1：三相系統(tǒng)

10kW光伏，53kW蓄電池，9kVA柴油機負荷為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-典型微電網(wǎng)應用歐盟微網(wǎng)示范工程—Zutphen示范目的聯(lián)網(wǎng)和孤島模式的自動切換維持孤島運行24小時

蓄電池智能充放電管理

黑啟動能力荷蘭的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-典型微電網(wǎng)應用日本微網(wǎng)示范工程—Kyoto日本京都市系統(tǒng)組成

4臺100kW的內燃機

250kW的燃料電池

100kW的鉛酸蓄電池2組光伏電站，50kW風機示范目的微網(wǎng)的能量管理微網(wǎng)的電能質量控制二、微電網(wǎng)的系統(tǒng)控制技術-典型微電網(wǎng)應用我國微網(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風電

50kW儲能典型的風光儲微網(wǎng)架構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-典型微電網(wǎng)應用三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹上海航天汽車機電股份有限公司（簡稱：航天機電）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、內蒙、江蘇三個產(chǎn)業(yè)基地，構建了“軍民融合”技術創(chuàng)新平臺，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)內蒙古神舟硅業(yè)有限責任公司技術研發(fā)上海太陽能工程技術研發(fā)中心上?？臻g電源研究所內蒙古硅材料研究開發(fā)中心產(chǎn)品銷售上海申航進出口有限公司拉晶/鑄錠、切片內蒙古中環(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任公司環(huán)球科技太陽能有限責任公司上海航天光伏電力西班牙有限責任公司嘉峪關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

由上海航天汽車機電股份有限公司、上海申能新能源投資有限公司、上海空間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業(yè)務的企業(yè)之一，主要承擔獨立和大型并網(wǎng)光伏電站、BIPV獨立光伏系統(tǒng)工程及相關系統(tǒng)產(chǎn)品的設計研制、開發(fā)、銷售、施工和服務。航天光伏產(chǎn)業(yè)鏈之——系統(tǒng)集成及應用三、航天光伏及微電網(wǎng)研究介紹項目任務：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、仿真與設計；無縫切換技術研究與電能質量控制；能源管理平臺研究與設計（重點）；雙向逆變及儲能應用技術；能源局RED項目-中丹微電網(wǎng)技術研究

上海太陽能科技有限公司（牽頭單位）

清華大學奧爾堡大學三、航天光伏及微電網(wǎng)成果介紹航天八院核攀項目-微電網(wǎng)關鍵技術研究與示范

上海太陽能科技有限公司

清華大學本課題以城市微網(wǎng)技術為研究對象，結合城市建筑區(qū)域式分布的特點以及多能互補的微網(wǎng)發(fā)展趨勢，解決微電網(wǎng)系統(tǒng)在城市的大規(guī)模推廣應用的技術瓶頸。為微電網(wǎng)系統(tǒng)從應用示范階段走向全面推廣階段提供技術支持。200kW微網(wǎng)工程建設場地三、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目、八院核攀項目成果消化、吸收，建成一座200kW風光儲微電網(wǎng)示范工程，配置130kW光伏、20kW風力、50kWh的鋰電池儲能系統(tǒng)，采用了PCC快速開關技術和能源調度管理技術，通過EMS能源管理系統(tǒng)對各分布式能源調度以及各節(jié)點電能質量監(jiān)測，搭建了一個穩(wěn)定、高效、優(yōu)質電能的微電網(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設計、微電網(wǎng)控制等方面的綜合技術優(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一座微電網(wǎng)示范工程，通過太陽能公司微網(wǎng)核心技術，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)技術應用的實例。三、航天光伏及微電網(wǎng)成果介紹援疆項目—喀什莎車縣圖文信息綜合服務中心微電網(wǎng)項目喀什莎車縣圖文信息綜合服務中心

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