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微电网技术研究及其应用现状
作者：王向东
来源：《科学与财富》2015年第30期
摘要：中国的微电网技术发展与分布式发电技术的发展紧密联系，由于分布式电源的多
样性及微电网运行方式的复杂性，使得微电网的规划设计和运行调度等方面与传统电力系统有较大区别。本文从结构设计、运行控制、示范工程等3个方面介绍国内外微电网研究的最新进展，最后结合中国未来智能电网建设规划，对微电网技术的发展前景进行展望。
关键词：微电网；分布式电源；综述
微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的（甚至是间歇性的）分布式电源。凭借微电网的运行控制和能量管理等关键技术，可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。
1 微电网结构
美国电气可靠性技术解决方案联合会（CERTS）提出的微电网概念和结构得到了国内外的广泛承认，是目前最为流行的微电网结构，见图 1。
基本组成部分包括微电源、功率和电压控制装置、公共接入点、断路器及分界开关等。该结构包括了对分布式电源接口、控制和保护的要求。目前中国微电网的研究和应用大都借鉴了其相关设计理念。
按照接入配电系统的方式不同，微电网可分为用户级、馈线级和变电站级微电网。用户级微电网与外部配电系统通过一个公共连接点连接，一般由用户负责其运行及管理；馈线级微电网是指将接入中压配电系统某一馈线的分布式电源和负荷等加以有效管理所形成的微电网；变电站级微电网是指将接入某一变电站及其出线上的分布式电源及负荷实施有效管理后形成的规模较大的微电网。后两者一般属于配电公司所有，是智能配电系统的重要组成部分。
2 微电网运行控制
2.1 微电网中电源数学模型及优化配置
微电网具有网架结构灵活、电源类型多样、控制方式复杂、运行模态多的特点，使得微电网中微电源的数学模型和多种微电源的优化配置具有十分重要的研究意义。首先，微电网中微电源大致可以分为逆变器型微电源和旋转电机型微电源两类，其中既可能包含柴油发电机、微
微电网技术的发展现状 摘要 微电网作为分布式电源接入电网的一种有效手段，逐步引起了广泛关注。从结构设计、运行控制、供电可靠性和电能质量、经济运行与安全机制、仿真平台和示范工程等5个方面介绍国内外微电网的研究进展，微电网并网和孤岛两种运行方式的控制策略，并分析了主要控制策略的研究进展，最后讨论了未来的研究重点，以便微电网安全运行。 关键词：微电网；并网运行；孤岛运行；电力电子 引言 微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。凭借微电网的运行控制和能量管理等关键技术，可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的(甚至是间歇性的)分布式电源。国际电工委员会(IEC)在《2010—2030 应对能源挑战白皮书》中明确将微电网技术列为未来能源链的关键技术之一[1]。 近年来，欧盟、美国、日本等均开展了微电网试验示范工程研究，以进行概念验证、控制方案测试及运行特性研究。国外微电网的研究主要围绕可靠性、可接入性、灵活性3个方面，探讨系统的智能化、能量利用的多元化、电力供给的个性化等关键技术。微电网在我国也处于实验、示范阶段，截至2012年底，国内已开展微电网试点工程14个，既有安装在海岛孤网运行的微电网，也有与配电网并网运行的微电网。这些微电网示范工程普遍具备4个基本特征：1）“微型”，微电网电压等级一般在10kV以下，系统规模一般在兆瓦级及以下，与终端用户相连，电能就地利用；2）“清洁”，微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能源综合利用为目标的发电形式；3）“自治”，微电网内部电力电量能实现全部或部分自平衡；4）“友好”，可减少大规模分布式电源接入对电网造成的冲击，可以为用户提供优质可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。因此，与电网相连的微电网，可与配电网进行能量交换，提高供电可靠性和实现多元化能源利用。微电网与配网电力和信息交换量将日益增大并且在提高电力系统运行可靠性和灵活性方面体现出较大的潜力。微电网和配电网的高效集成，是未
微电网是什么_微电网的概念及技术特点 微电网的概念微电网（Micro-Grid）也称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。 微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，它作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。 微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。 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。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。 由于环境保护和能源枯竭的双重压力，迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业（热电联供）的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而仅采用常规的量测装置，量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制，微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。 微电网的特点微电网系统结构图微电网系统由于包含有数量众多、特性各异的多种分布式电源而成为一个大规模、非线性、多约束和多时间的多维度复杂系统，具有复杂性、非线性、适应性、开放性、空间层次性、组织性和自组织性、动态演化性等复杂系统特征，属于一类变量众多、运行机制复杂、不确定性因素作用显著的特殊的复杂巨系统。因此，微
课程论文 课程名称 题目 微电网并网标准及影响因素研究学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 2015 年月日 二0一五—二0一六学期
摘要 (1) 1 微电网并网总则 (2) 2 并网基本要求 (2) 3 微电网并网要求 (3) 3.1 普通并网 (3) 3.2 并网不上网 (4) 4 微电网并网运行要求 (4) 4.1 有功功率 (4) 4.1.1 基本要求 (4) 4.1.2 有功功率调节 (4) 4.2 无功功率 (5) 4.2.1 无功电源 (5) 4.2.2 无功容量 (5) 4.3 电压调节 (5) 4.4 电能质量 (6) 4.4.1 谐波和波形畸变 (6) 4.4.2 直流注入 (6) 4.5 电能计量 (7) 5 微电网解列 (7) 5.1 正常解列 (7) 5.2 事故解列 (7) 5.2.1 电网侧故障解列 (7) 5.2.2 微电网侧事故解列 (8) 6 通信及信号 (8) 6.1 正常运行信号 (8) 6.2 故障信息记录与传输 (9) 7 结论 (9) 参考文献 (9)
根据现有的国内外相关标准和规范，从电力系统的角度初步研究了微电网并网、并网运行以及解列过程的技术要求。提出了微电网并网的基本要求和并网准则，基于配电网可靠性考虑，对微电网并网时接入点、接入容量和接入方式提出了要求。对微电网接入电网引起的电能质量、有功功率和无功功率控制、电压调节、继电保护、通信、监测和电能计量等问题进行了分析。本文研究了微电网接入电网时应该考虑的几个重要因素，如：微电网接入系统的基本要求、微电网并网要求、电能质量、功率控制和电压调节、继电保护、并网监测、微网解列、通信、电能计量等。通过对上述九方面的研究，从电网的角度提出了微电网接入电网的技术规定，为今后制定微电网接入标准和微电网大规模的发展提供了一定的基础。 关键词：微电网；电力系统；并网；并网运行；解列；电能质量；继电保护。
微电网技术研究现状 国 海1、2;苏建徽1;张国荣1 (1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽科技学院,安徽凤阳 233100)摘 要:首先阐释了微网的概念、结构及特点,然后对当前美国、欧盟和日本等国的微网研究现状进行了介绍,并介绍了微网运行方式,最后着重探讨了现阶段微电网研究中的关健问题和相关研究现状。 关键词:微网;DG;分布式发电;电网 Abstract:Firstly,the concep t,the structure and the characteristics of m icr ogrid are p resented.Then,the p resent devel opment of m icr ogrid in the United States,Eur ope and Japan is intr oduced as well as the operati on modes of m icr ogrid.A t last,the key p r oblem s and the research conditi ons related t o m icr ogrid are discussed e mphatically. Key words:m icr ogrid DG;distributed generati on;power grid 中图分类号:T M711 文献标识码:A 文章编号:1003-6954(2009)02-0001-06 1 微网的概况 1.1 微网产生的背景 随着国民经济的发展,电力需求迅速增长,电网规模不断扩大,超大规模电力系统的弊端也日益凸现,成本高,运行难度大,难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故[1], 2008年年初中国南方冰灾还是在汶川震灾期间,中国电网都发生了大面积的停电[2],电网的脆弱性充分暴露了出来。 分布式发电可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性,具有污染少、可靠性高、能源利用效率高,同时分布式电源位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布,延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资,它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善[3]。欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统,并取得了突破性进展[4]。 尽管分布式电源优点突出,但本身存在诸多问题,如分布式电源单机接入成本高、控制困难等。另外,为减小分布式电源对大电网的冲击,大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源,当电力系统发生故障时,分布式能源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源的充分发挥,也间接限制了基金项目:国家自然科学基金资助项目(50777015)对新能源的利用[5]。 为了降低DG带来的不利影响,同时发挥DG积极的辅助作用,一个较好的解决方法就是把DG和负荷一起作为配电子系统———微网(M icr ogrid)[6～8]。 1.2 微网的概念 从1999年开始,美国电力可靠性技术解决方案协会(cons ortium f or electric reliability technol ogy s olu2 ti ons,CERTS)首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响等方面进行了研究。到2002年, CERTS从结构、控制、经济等方面系统全面介绍了微网的概念[6]:微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热量;微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必要的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。 1.3 微网的结构 微网的基本结构如图1所示,微网中包含有多个DG和储能系统,联合向负荷供电,整个微网对外是一个整体,通过断路器与上级电网相联。微网中DG 可以是多种能源形式(光电、风电、微型燃气轮机等),还可以以热电联产(combined heat and power, CHP)或冷热电联产(combined cold heat and power, CCHP)形式存在,就地向用户提供热能,提高DG利用效率。 在图1中微网有A、B、C三条馈线,其中A、C馈线中含有重要负荷,安装有多个DG,馈线B为非重
分布式能源与微电网技术 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微 电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为 现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全 问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发 展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太 阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化 控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加 强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式 发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提 供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统 一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加 强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是 新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源， 在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主 要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分 重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出 波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下， 对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能 互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对 电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度， 以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问 题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释 放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基 于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力 系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效 的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予 全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式 能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线 汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将
中国微电网技术研究及其应用现状分析 微电网是一种结合了电能供应与优化控制的微型电力网络布设技术，在我国一些人口集中的海岛、校园等应用较多，本文就微电网技术进行了概述及组成研究，并就其应用特点以及现状进行了研讨。 标签：微电网技术;应用现状;电力 引言 微电网是我国电力供给结构的一种形式，它是积极利用当前新型绿色再生能源进行电能供应的一种电网技术，当前我国各地都在积极应用这种新型能源与电能网络输送结构技术，为国家电网电能输送结构提供了补充，未来微电网还会得到技术更新与更广泛地应用。 1微电网技术概述以及组成分析 1.1微电网技术概述 微电网技术其实就是由微型电源以及电能负荷共同组成的一种电能供、消网络结构，微电网运行中电源实现电能供应，而负荷结构则实现电能向其他能量的转换。我国研究人员对于微电网的定义为：一种小型发配电系统，它主要由储能装置以及电网控制系统以及电源结构构成电能供应单元，而由网络电能负荷设备组成电能消耗单元，微电网可以进行供配电以及电能消耗的自我管理以及保护操作，当前微电网已经成为我国智能电网建设中的重要建设内容。 1.2微电网的主要供电单元组成分析 1.2微电网中的分布式电源装置 针对不同的发电系统采用不同的分布式电源，目前的发电类型包括光伏发电、水利发电、风力发电以及潮汐发电、内燃机发电系统等，对于微电网对接的发电类型主要是可再生能源发电。微电网和外部大型供配电网络相比，容量小而且电压等级也相对较低，因此一般以380V、10kV和110kV的电压等级和外部大电网进行能量交换。 1.2.2 储能装置 随着储能技术的发展，目前储能装置也已有多种类型，部件包括热儲能装置、机械储能装置，还包括电磁储能装置以及新型电化学储能装置。电化学储能装置一般通过蓄电池储能实现其功能，对于电磁储能装置而言一般采用超导体和超级电容来实现其功能。
电力系统新技术 专业电力系统及其自动化 班级研1109班 学号1108080392 学生周晓玲 2012 年
电力储能技术 摘要：储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。本文主要介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、液流电池储能以及超导储能、超级电容器储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态，比较了各种储能技术的优缺点，并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。 关键词：储能技术，可再生能源发电，消峰填谷，一次调频ABSTRACT：Power storage technology serves to cut the peak and fill valley，regulate the power frequency，improve the stability，and raise the utilization coefficient of the grid in the power system.This paper introduces various types of storage technology such as pumped hydropower,flywheel electricity storage technology，compressed air energy storage，sodium sulfur(NaS)battery,，Flow Battery Technology，super conductive magnetic energy storage and super capacitor storage discusses their advantages and disadvantages．The development trend and the Different applications of storage technology in the power system are also summarized． KEY WORDS：energy storage technology，renewable energy Resources power generation，peak load shifting，primary frequency 1.背景意义 近几十年来，电能存储技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。电能的存储是伴随着电力工业发展一直存在的问题，其实到现在为止也没有一种非常完美的储能技术，但经过几代科学家的努力，一些比较成熟的储能技术在各行各业发挥着重要的作用。储能的优点有很多，节能、环保、经济。比如火电厂要求以额定负荷运行，以维持较高的能源转换效率和品质，但用电量却随时间变化，如果有大容量、高效率的电能存储技术对电力系统进行调峰，对电厂的稳定运行和节能是至关重要的。另外，由于分布式发电在电网中所占的比例越来越高，基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统要存储一定数量的电能，用以应付突发事件。随着电力电子学、材料学等学科的发展，现代储能技术已经得到了一定程度的发展，在分布式发电中已经起到了重要作用。储能已经成为除发、输、变、配、用五大环节的第六大环节。如下图即为储能在电力系统中的应用。
第42 卷中国电力电力系统 （微电网及分布式发电专栏） 微电网技术及发展概况 左文霞，李澍森，吴夕科，程军照 （国网电力科学研究院，湖北武汉430074） 摘 要：分布式发电以其投资省、发电方式灵活且不污染环境等优点，在全球范围内引起了越来越多的关 注。微电网能以更具弹性的方式协调分布式电源，从而充分发挥分布式发电的优势。介绍分布式发电及微电网领域研究的诸多问题，讨论微电源、储能装置、逆变装置及隔离装置中需要研究的问题，并从电力系统应用的角度分析微电网的控制和保护、安全稳定运行、电能质量、运行及接入标准等问题。对分布式发电及微电网研究领域未来的研究方向进行总结和展望。 关键词：分布式发电；微电网；配电网；安全稳定性；电能质量中图分类号：TM727；TP277 文献标识码：A 文章编号：1004-9649（2009）07-0026-05 收稿日期：2009-02-05 左文霞（1985—），女，湖北仙桃人，硕士，助理工程师，从事配电系统相关方向研究。E -mail ：zuowenwen1985@https://www.doczj.com/doc/7b7037193.html, 0引言 微电网是由一系列分布式发电（Distributed Generation ，DG ）系统、储能系统和负荷组成的微型 电力网，根据需要可选择与配电网并网运行也可选择独立运行。相对传统的输配电网，微电网的结构比较灵活。网内微电源与用户直接相连，安装在用户区域，由电力电子技术提供所需要的控制和接口。微电网系统与外部电网通过隔离装置连接。网内潮流和电压控制器通过能量管理系统在允许的范围内调节潮流和母线电压。当负载变化时，本地微电源自行调节功率输出。正常工作模式下，微电网与公共系统并联运行，可以通过合理的控制使得微电网相当于配电网的一个恒定负荷；当公共系统出现故障或者电能质量达不到要求时，微电网可以通过隔离装置与外部电网隔离而孤立运行。故障清除后，微电网需平滑与外部电网重新同步，实现正常并网运行［1］。 近年来，欧洲、美国、日本、加拿大等国都已开展微电网研究开发及示范工程建设工作［2］。目前，国内多在分布式发电和分布式储能方面开展研究。对分布式发电运行的研究，多与配电系统相联系，研究分布式发电在电力系统中的应用等，对微电网的研究基本处在起步阶段。 1需要研究的问题 1.1微电源 1.1.1分布式电源与分布式储能技术 分布式电源主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机和内燃机等。可再生能源一般都有分散性和规模不大的特点，且受到自然条件的制约，因而需要储能装置储存其富裕能量。另外，基于逆变器的分布式发电装置没有大型的转子因而不能满足瞬时功率变化的要求，包含大量微电源的微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡［3］。目前用于电力系统的储能技术主要有超导储能、蓄电池储能、超级电容器储能和飞轮储能等。 储能有多种形式，如在每个微电源的直流母线上安装储能电池组或者超级电容器，直接连接交流储能装置（带逆变器的交流电池组、飞轮）等，需要根据系统稳定的需求来选择储能方式。美国电能可靠性技术解决方案研究协会（CERTS ：the Consortium for Electric Reliability Technology Solutions ）研究的微电 网通过在每个微电源的直流侧母线上安装直流储能装置来保证供电可靠性，同时，安装一个附加电源，从而保证任一元件故障时微电网仍然能正常运行［4］。 1.1.2电力电子接口 微电源通过电力电子装置与微电网连接或隔离，各DG 单元均由电力电子装置提供所需要的控制接口。 （1）DG 与微电网连接的逆变装置：大多数DG 装置接入交流系统时，需要相关的逆变、整流及滤波装置。DG 逆变器的主回路控制上具有如下环节：a.内环电流/电压控制回路；b.外环有功、无功功率控制回路；c.DG 与外部电网的同步控制；d.保护及故障短路的电流抑制功能［1］。通过对基于电压源逆变 中国电力ELECTRIC POWER 第42卷第7期2009年7月 Vol ．42，No．7 Jul.2009
交直流混合微电网关键技术研究 本文是中新国际合作项目“含分布式电源的微电网运行与优化控制的合作研究”(2010DFB63200)的主要研究内容之一,它针对当今中国日益加剧的环境污染、日趋匮乏的一次能源及低效的可再生资源利用率而提出的。交直流混合微电网(Hybrid Micro-grid)为解决大电网的很多问题带来了巨大便利和契机,同时也 为各种分布式电源的高效利用提供新的思路。 近几年国内外学者对交直流混合微电网相关课题进行了大量研究,很多方面已取得一定成果。然而,交直流混合微电网是极其复杂的配电网形式,整个系统的协调控制、系统的经济性、系统的可靠性及优化配置等方面均存在很多问题,技术尚不成熟。 因此,对交直流混合微电网上述存在问题等关键技术的研究具有重要的理论价值和现实意义。针对交直流混合微电网存在的上述问题,本文采用理论分析、结构建模、仿真及实验相结合的方法,从控制策略,经济性、效率及优化配置等方面对交直流混合微电网进行了深入研究。 主要研究内容如下:搭建交流、直流及交直流混合微电网的模型结构,并详细分析三种微电网的工作原理。分析比较混合微电网常用的P/Q控制、V/f控制和Droop控制三种控制方式,指出了其使用场合,描绘了各自的下垂曲线并详细分 析研究了它们的控制原理,以仿真对其原理进行验证。 针对传统下垂控制按微电源额定功率比例分配功率的问题,在建立发电单元成本函数的基础上,提出了改进的最大成本线性下垂控制函数,即最大发电成本 与最小频率及最大发电成本与电压的关系。搭建实验电路,对于各个微源,验证发电功率与成本的反比关系;对于微电网,验证频率波动小、运行稳定及发电成本小。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7b7037193.html, 微电网技术研究及其应用现状 作者：王向东 来源：《科学与财富》2015年第30期 摘要：中国的微电网技术发展与分布式发电技术的发展紧密联系，由于分布式电源的多 样性及微电网运行方式的复杂性，使得微电网的规划设计和运行调度等方面与传统电力系统有较大区别。本文从结构设计、运行控制、示范工程等3个方面介绍国内外微电网研究的最新进展，最后结合中国未来智能电网建设规划，对微电网技术的发展前景进行展望。 关键词：微电网；分布式电源；综述 微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的（甚至是间歇性的）分布式电源。凭借微电网的运行控制和能量管理等关键技术，可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。 1 微电网结构 美国电气可靠性技术解决方案联合会（CERTS）提出的微电网概念和结构得到了国内外的广泛承认，是目前最为流行的微电网结构，见图 1。 基本组成部分包括微电源、功率和电压控制装置、公共接入点、断路器及分界开关等。该结构包括了对分布式电源接口、控制和保护的要求。目前中国微电网的研究和应用大都借鉴了其相关设计理念。 按照接入配电系统的方式不同，微电网可分为用户级、馈线级和变电站级微电网。用户级微电网与外部配电系统通过一个公共连接点连接，一般由用户负责其运行及管理；馈线级微电网是指将接入中压配电系统某一馈线的分布式电源和负荷等加以有效管理所形成的微电网；变电站级微电网是指将接入某一变电站及其出线上的分布式电源及负荷实施有效管理后形成的规模较大的微电网。后两者一般属于配电公司所有，是智能配电系统的重要组成部分。 2 微电网运行控制 2.1 微电网中电源数学模型及优化配置 微电网具有网架结构灵活、电源类型多样、控制方式复杂、运行模态多的特点，使得微电网中微电源的数学模型和多种微电源的优化配置具有十分重要的研究意义。首先，微电网中微电源大致可以分为逆变器型微电源和旋转电机型微电源两类，其中既可能包含柴油发电机、微
微电网技术研究与发展 ---wjh 整理能源是现代社会和经济发展的动力，是人类生命存在和繁衍的生命线。传统化石能源的逐步耗竭，使能源危机已逐步逼近。中国21世纪的能源工业将是能源资源利用与环境保护可持续发展的改造型新工业，因此，合理调整能源结构，大力开发可再生能源和其它新能源，走多元化洁净能源发展道路，是我国社会可持续发展的必由之路。 微电网是一种新型的网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。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，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效的方式，使传统电网向智能电网过渡。 1. 微电网的含义与研究动态 目前世界上许多国家己开展微电网研究，立足于本国电力系统的实际问题提出了各自的微电网概念和发展目标。作为一个新的技术领域，微电网在各国的发展呈现不同的特色。 1.1美国微电网的研究 ERTS(Consortium for Electric Reliability Technology Solutions)合作组织由美国的电力集团、伯克利劳伦斯国家实验室等研究机构组成的，在美国能源部和加州能源委员会等资助下，对微电网技术开展了专门的研究。CERTS定义的微电网基本概念：这是一种负荷和微电源的集合。该微电源在一个系统中同时提供电力和热力的方式运行，这些微电源中的大多数必须是电力电子型的，并提供所要求的灵活性，以确保能以一个集成系统运行，其控制的灵活性使微电网能作为大电力系统的一个受控单元，以适应当地负荷对可靠性和安全性的要求。CERTS定义的微电网提出了一种与以前完全不同的分布式电源接入系统的新方法。传统的方法在考虑分布式电源接入系统时，着重在分布式电源对网络性能的影响。按传统方法当电网出现问题时，要确保联网的分布式电源自动停运，以免对电网产生不利的影响。而CERTS 定义的微电网要设计成当主电网发生故障时微电网与主电网无缝解列或成孤岛运行，一旦故障去除后便可与主电网重新连接。这种微电网的优点是它在与之相连的配电系统中被视为一个自控型实体，保证重要用户电力供应的不间断，提高供电的可靠性，减少馈线损耗，对当地电压起支持和校正作用。因此，微电网不但避免了传统的分布式发电对配电网的一些负面影响，还能对微电网接入点的配电网起一定的支持作用。 1.2欧洲微电网的研究 欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合，并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场，共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。目前，欧洲已初步
浅谈微电网技术的发展及应用 伴随着科学技术的不断发展，我国的各行各业都取得了长足的进步。尤其是自改革开放以来，我国的社会经济飞速发展，国民经济和人们的生活水平都取得了进步。作为国民基础行业的电力行业，在国民经济的发展中起着举足轻重的作用。近年来，微电网技术的发展与应用为电力技术的创新发展提供了新的方向，尤其是分布式发电的开发与利用，在很大程度上利用了可再生能源，减少了不可再生能源的消耗，对能源保护有着重要的现实意义。文章从微电网技术基础的背景和意义出发，分析了现阶段微电网技术的发展和应用，希望能够为今后微电网技术的进一步发展提供一些借鉴，仅供参考。 标签：能源；分布式发电；微电网 引言 新技术革命要求世界各国改变能源结构，开发可再生资源、清洁能源，以缓解现阶段世界各国能源枯竭、环境污染的严重问题，实现可持续发展。能源问题是世界各国面临的主要问题，尤其是我国，作为人口大国，对能源的需求更加紧迫，这是我国日后经济发展面临的严峻的挑战，相关部门应该加强对可再生能源和清洁能源的开发与利用，为今后的经济发展打下坚实的基础。电能作为人们日常生活中最常接触的能源，进行电能的进一步开发与利用迫在眉睫，微电网技术在很大程度上解决了这一问题，下面就微电网技术进行简要分析与介绍。 1 微电网提出的背景和意义 分布式发电是分散供电，以分散的方式为用户和设备提供电能，在實际的应用过程中，分布式发电一般用于小型或小区域的供电需求范围内。因为分布式发电的规模较小，电能的产量较低，一般情况下能够充分的利用太阳能、风能、潮汐能等可再生的、清洁的能源，对能源的再次开发与利用十分有益。 分布式发电有有利的一面和不利的一面。在分布式发电为人们的生产与生活提供清洁电能的同时也相应的带来了一些不利的影响。为了应对分布式发电带来的不利影响，可以将分布式发电以及负荷共同作为配电子系统，从而进行发电。在这个基础上一些相关的研究者根据分布式发电技术和分布式储能技术的应用与发展，并结合现阶段日益提高的用电需求和电力供应系统的发展方向和趋势提出了微电网技术的概念。 微电网与大电网相比具有鲜明的特点，尤其是在故障发生时，大电网经常处于瘫痪状态，而微电网还能维持内部的供电，并且在故障清除后可以自行恢复电能的供应，这是大电网所不具备的性能，这是因为微电网技术是单一受控的，不受其他供电单位的影响。所谓的微电网技术是以可再生能源为电能的供应能源，并能够将一定区域内的用电设备连接起来，进而为用户提供电源，这个微电网可以与公共大电网相连接，形成一个统一的供电系统。微电网技术能够在一定程度
2011年·06月·下期 学术·理论 现代现代企业教育 MODERN ENTERPRISE EDUCATION 企业 教育 25 微电网技术及其发展现状研究 吴 萍 尤向阳 （三门峡职业技术学院 河南 三门峡 472000） 摘 要：微电网充分发挥了分布式发电的价值和效益，可作为大型电网的有益补充，解决大规模电力系统的诸多潜在问题。本文介绍了微电网产生的背景，并阐释了其概念和结构特点，最后，对国内外微电网发展现状进行了对比研究。关键词：微电网 分布式发电 供电可靠性 引言 近年来，世界能源紧缺、环境污染、温室效应等问题越来越严重，分布式发电技术以具有低污染、高能源利用效率、可节约电网投资、提高大电网供电可靠性等优点得到重视。但是分布式电源（DG）单机接入成本高、控制困难，大量接入可能会对电网造成冲击，影响电能质量和系统的安全稳定。为协调大电网与分布式电源的矛盾，充分挖掘DG的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了一个解决方法，即将DG及负荷一起作为公共配网的一个单一可控的子系统——微电网（Microgrid）。 一、微电网的概念 目前，国际上主要有美国、日本、欧盟等国家和地区给出了微电网定义。 美国电力可靠性技术解决方案协会（CERTS）认为：微电网由负荷和微型电源共同组成、可实现热电联供，微电源主要由电力电子器件进行能量转换和控制。当微电网与大电网相连时，微电网可视为单一的受控单元。 日本三菱公司按规模大小将微电网分为小规模（发电容量10MW，燃料为可再生能源，主要应用于小型区域电网、住宅楼、岛屿和偏远地区）、中规模（发电容量100MW，燃料为石油或煤、可再生能源，主要应用于工业园）和大规模（发电容量1000MW，燃料为石油或煤，主要应用于工业区）3类。它将以传统电源供电的独立电力系统也纳入微电网系统，扩展了研究范畴。 欧盟定义的微电网具有以下特点：１、利用一次能源；２、使用微型电源； ３、可实现冷热电三联供；４、含储能环节；５、含电力电子设备； ６、分为不可控、部分可控和全控三种类型。 综合来讲：微电网就是采用大量的现代电力技术，将微电源，负荷，储能设备及控制装置等结合在一起，直接接在用户侧，可同时向用户供给电能和热能的小规模分散独立系统。 二、微电网的结构 与传统的输配电网相比，微电网的结构比较灵活，其具体结构根据负荷情况会有所不同，但基本单元一般包括微型电源、储能元件、能量管理及控制系统、负荷等。 表演动作，这样能帮助学生理解和记忆歌词，并在理解、记忆歌词的基础上，以形象生动，优美的歌舞动作进行演唱，使演唱更富有情感的表达性。歌曲选择方面可根据我们的教学进度和学生的学习程度要求学生自行选择歌曲，可以大量的上网搜索选择自己喜欢的也都适合的歌曲，并应用所学的方法进行演唱，阶段性的开展班级音乐会，激发学生的学习热情，让他们爱学、喜欢学。 四、自我体验学习声乐 声乐是幼教专业学生学习的重要技能之一，它是培养学生的演唱技能和道德情感的主要阵地。声乐在教学过程中比较枯燥，培养学生的自主学习尤为重要，变“要我学”为“我要学”，使他们真正成为学习的主人。 声乐的学习过程是很抽象的，我在讲解声乐理论时一般采取体验法，让学生自己感觉自己体验，比如：要讲打开喉咙就要学生体验咬苹果的感觉，要讲吸气就要让学生体验闻花香的感觉等等。如：区别音的高低、长短、强弱等时，教师启发学生比较大公鸡的啼声和母鸡啄食的“咯咯”声，大部分学生对鸡是熟悉的，就让他们自己去模仿这些叫声，通过学生的亲身模仿，很快就辨出哪个是高音，哪个是低音，通过类似的方法，又能辨别出飞机在跑道上起飞的马达声震耳，是强音，而飞机上高空我们听到的声音是弱音。进而上升到理性认识，这样做会培养学生善于动脑，善于捕捉音乐的能力。在这些教学当中我都尽量融入学生 的自主学习的观念，做到“做中学”。 在枯燥的发声练习过程中我会让学生动起来，在发声前要先活动开，或小跑，或做运动操，根据练声曲的节奏让学生踏步或者小跑着发声，这样可以让学生更加放松自然。也可以编成游戏的形式，如用问答的形式，一半学生问do re mi fa so ,另一半的学生答so fa mi re do ,这样可以提高学生的兴奋度，让练声得到更好的效果。也可以围成圈相互看，或站成面对面发声，相互评价相互学习。 五、结语 如今，知识的更新日新月异，高科技的发展日趋迅猛，面对教育的新形式，学生为中心的思想已深入人心，旧的体制和模式受到极大的冲击。作为幼教专业的音乐教师更应及时转变教学观念，只有教会学生自主学习，使学生掌握学习的方法，才能达到“今天的教是为了明天的不教”的目的，在课堂上努力创设学生自主学习的环境，发挥学生的自主意识，也只有学生学会自主学习，他们才能主动地去研究，去探索，去创造。以培养有创造力、有创新思维能力的新一代幼儿教师。 参考文献： [1]张天宝著．试论主体性教育的基本理论． [2]周明星，张柏清著．创新教育模式全书．北京教学出版社 ．□
智能微电网与分布式电源并入关键技术研究 摘要：我国可再生能源发展”十三五”规划指出，要通过不断完善可再生能源扶持 政策，创新可再生能源发展方式和优化发展布局，加快促进可再生能源技术进步 和成本降低，进一步扩大可再生能源应用规模，提高可再生能源在能源消费中的 比重，推动我国能源结构优化升级。但风能、太阳能等可再生能源发、用电存在 间歇性、波动性强，接入电网技术性能差和对电网注入谐波等一系列问题。大量 的分布式电源并入电网以后，改变了传统配电网潮流单向流动的现状，给配电网 带来了很多新的技术问题，如：（1）电网调整问题；（2）继电保护问题；（3）对短路电流水平的影响；（4）对配电网电能质量的影响。而智能微电网的深度 开发和建设则能够有效的解决以上技术问题。智能微电网能够使新能源发电真正 代替现有的火力发电，可以有效地应对未来的能源短缺、环境污染和气候变化问题。 关键词：智能微电网；分布式电源；储能技术；能源管理 一、引言 智能微电网是微网技术的智能化，通过采用先进的电力技术、通信技术、计 算机技术和控制技术将分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统[1]。关键技术主要包括：能量优化调度技术、储能技术、保护控制技术、微电源运行模式的无缝切换技术。智能微电网的特点 主要体现在以下几个方面：（1）采用先进的量测、传感技术进行检测；（2）通 过模型仿真和潮流分析，合理预测和分配电力；（3）对监测状态进行有效控制；（4）接入分布式发电，自适应处理技术；（5）数据到信息的提升，优化运行方式。 二、研究内容 2.1能量优化调度技术 能量经济优化调度是微网研究的重要方面，对于这项技术，国际上很多国家 开展了对微网的研究，并提出了微网的概念和发展目标。近10多年来，微网在 理论和实际应用中均取得了丰硕的成果[2-4]。本研究将从负荷资源性质的角度寻 求优化微网运行的方案。微网中负荷按其可调度性大致可分为3类，即重要负荷，可调整负荷及可平移负荷。电力系统中存在着大量的能与电网友好合作的可平移 负荷，在微网调度中考虑可平移负荷的影响，有利于提高微网运行经济性。 （1）负荷平移 负荷平移流程图如图2-1所示，通过最小二乘法确定电力系统中的可平移负 荷单元数量，采集和分析可平移负荷基础数据，确定目标负荷曲线，建立目标函 数使平移后得到的负荷曲线和目标负荷曲线的吻合度最高，建立可平移负荷模型，利用内点法求解可平移负荷模型，最终得出负荷平移结果。 图2-1 负荷平移流程图 （2）可平移负荷模型求解 可平移负荷模型是一个典型线性约束二次规划问题。常规的二次规划算法有 有效集法、信赖域法和内点法。考虑到可平移负荷模型中优化变量个数较多，规 模较大，因此应采用内点法求解。 2.2储能技术 大容量储能装置在微电网中的作用：1、削峰填谷，减少负荷冲击；2、平抑、
微电网技术研究现状与发展前景概述 为了推广中小型清洁能源的应用，微电网技术的研究与开发得到了高度重视。文章简要介绍了微电网概念产生的背景和意义，从结构设计、运行与控制策略、安全机制与经济运营等三个方面总结了国内外微电网研究的最新进展。并结合新时期智能电网建设的特点，分析和阐述了微电网技术的发展前景。 标签：微电网技术；分布式发电；可持续发展 微电网（Micro-Grid）通常也译作微网，是一种集合了微电源、负荷、储能系统和控制装置等的新兴网络结构。相比于传统的大电网建设来说，微电网是一个能够实现自我保护、控制、管理的自治系统，而且除了孤立运行，还能够实现和外部网络的连接。其主要的特点是通过多个分布式电源以及对应的负载按照一定的网络拓扑方法构建的新型网络，并且借助于静态开关实现和传统电网进行连接，因此微电网的开发以及延伸技术能够促进分布式电源以及可再生能源的大规模组网，能够实现多种能源形势的供给组织可靠性以及稳定性的提高，是当前最为有效的主动式配电网方式，同时也是传统电网向智能电网过度的重要技术。为此我们详细分析了其研究的现状以及未来的发展形势。 1 微电网技术的基本特征 微电网技术有着广阔的市场前景，欧美等发达国家均已经开展了相关的技术研究而且已经在概念验证、方案控制、运行特性等方面取得较好的突破。近两年随着智能电网建设的推进，我国也开始了相关的研究，截止到2014年底，我国已经开展的微电网示范工程30个，涉及的类型广泛。从目前来看微电网有着几个重要的基本特征：微型，微电网电压等级一般较低（多数为10kV以下），系统规模通常在兆瓦级以下；清洁，微电网多以风能、太阳能等清洁能源为主要的内部能源，或者是围绕清洁能源利用；自治，能够通过内部电源实现全部或者部分自治；友好，可以缓解大规模分布式电源接入给电网的冲击和影响。 2 微电网的运行与控制策略 就运行特性来看微电网与传统电网有着明显的区别，微电网运行控制的核心就是如何协调其内部的逆变电源。由于微电网分布式发电类型、符合特点以及电能质量约束等特殊条件的限制，导致其对于逆变电源的控制更加复杂。通常来说由于微电网分布式发电形式和容量的不同，一般为了实现逆变装置的扩充会采取多级并联的方式，那么经过并联运行的逆变电源在实际的运行过程中，就可以实时的按照大电网统一调度的需求调整输出功率的电压幅值、相位以及频率等。对于孤岛运行来说，微电网内部的逆变电源能够在没有大电网的参考数值的情况下实现自我调整，即自行调整输出功率的电压、频率和相位等来科学的分配负载功率，并且能够保护重要负载的运行。一般来说微电网的实际运行效果不同，不同的分布式发电类型也常常对应不同的控制策略，只有这样才能在系统稳定的前提下提升能源的利用效率。根据控制方式的不同，一般而言逆变电源的控制方法有