交直流混合微电网关键技术研究综述
发表时间：2016-12-14T15:30:01.123Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：曹景洲张磊
[导读] 微电网是未来智能电网发展不可或缺的重要元素。
（1.国网甘肃省电力公司合水县供电公司甘肃合水 745400; 2. 国网甘肃省电力公司庆城县供电公司甘肃庆城 745100）
摘要: 微电网是未来智能电网发展不可或缺的重要元素，其发展对实施国家可持续发展的能源战略及推动电力系统的良性发展有积极地推动作用。本文首先对微电网领域在交直流混合微电网的结构﹑网络拓扑、稳定控制等几个方面的相关研究现状进行了分析与归纳；然后对交直流混合微电网在电力领域的发展进行了总结与展望。
关键词：交直流混合微电网；网络拓扑；光伏发电；控制策略；蓄电池储能
引言
21世纪，随着科技与经济的高速发展，电力系统在电网结构方面的发展局限性越来越明显。分布式可再生能源发电系统及微电网技术的应用为优化电网结构提供了一条新的发展思路，微电网是未来分布式能源发电系统的一种新的发展模式，是未来智能配用电系统的关键部分，对促进环境保护和能源可持展略的实施具有重要意义。
1、交直流混合微电网的结构
目前，交直流混合微电网是一种最优的组网形式，交直流混合微电网较于简单的交﹑直流微电网简化了变换环节与变换装置，提高了整个电网运行系统的安全性、经济性、高效性和可靠性。为了减少微网中电力电子器件的使用，减小损耗，提高微网系统的综合利用效率。各国相继开展了对含有交流母线和直流母线的交直流混合微网的研究。交直流混合微网能够继承传统微网的优点，且相对于单一的交流或直流微网，交直流混合微电网具有如下特点：1）其母线由交流和直流两根母线组成，直流元件和交流元件分别连接在直流母线和交流母线上，通过双向 AC/DC 变流器实现交﹑直流之间的相互转换，这种组网形式有效的减少 AC/DC、DC/AC 等变流器的使用，降低了电力系统建设成本，并减轻了系统中谐波电流对电网的不利影响。2）既可以直接向交流负载供电，又可以直接向直流负载供电，日常生活中的直流用电设备可直接或者通过变换器与直流母线相连，交流用电设备可直接与交流母线相连。这样能够有效的降低变流器装置的使用率，缩减了电器体积与电器制造成本。3）交直流混合微电网存在并网模式和孤岛模式两种运行模式，各子系统可独立运行也可协调运行，且交、直流子系统间功率可双向流动。4）大量降低了整流、逆变装置的使用率，提高系统的灵活性﹑高效性﹑可靠性和经济性。
2、交直流混合微电网的网络拓扑结构
微电网的网络拓扑结构一般由分布式电源﹑负荷类型和微电网并网接口等关键信息组成。随着智能电网的发展，微电网运行过程中电压的稳定性、系统潮流控制能力以及不同运行模式切换时负荷分配等问题越来越凸显。合理的微电网拓扑结构在一定程度上能够有效的提高微电网接入低压配电网的安全性与灵活性。大多数交流微网的网架结构都具有相似性，多采用辐射状网架结构。储能装置、分布式能源发电装置等交流负荷大多是通过电力电子装置与交流母线连接。微电网并网运行和孤岛运行两种模式之间的切换是通过控制公共连接点处的开关实现的。
直流微电网的拓扑结构有三种，分别是双端供电式、单端供电式和环网供电式。单端供电式结构适用于负荷较低、供电范围较小的场所。双端供电式结构则一般运用在有较高负荷供电需求的场所。环网供电结构具有供电范围广、可靠性高等诱人优势，但其前期投资巨大，且仍有网络结构复杂、系统控制难度大、故障识别以及保护配合难度较大等关键性问题有待解决。
3、一种交直流混合微电网的控制策略
交直流混合微电网根据总网的负荷要求有并网运行和孤岛运行两种运行模式，并网运行时，在蓄电池等储能元件的平抑作用下，直流侧的分布式可再生能源发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网，提高直流侧可再生能源的利用率。孤岛运行时，蓄电池等储能元件作为平衡节点和双向AC/DC变换器一起维持整个混合微网系统的电压、频率稳定，典型的交直流混合微电网系统由交流子微网系统、直流子微网系统、功率转换系统、微电网控制器等组成。交流侧，光伏发电单元通过DC/AC逆变器与交流母线连接，实现MPPT及单位功率因数控制，交流负荷直接连接到交流母线。直流侧，光伏发电单元通过Boost变换器实现最大功率跟踪，蓄电池储能单元通过双向DC/DC变换器实现充放电控制，直流负荷直接连接到直流母线。功率交换单元由隔离变压器及双向AC/DC变换器构成。
4、交直流混合微电网的关键稳定控制技术及相应研究
4.1直流微电网直流母线电压控制
由于分布式电源功率输出具有随机性、间歇性，联网运行时其间歇性波动功率对电网的冲击容易影响本地电网的安全。直流母线电压的稳定控制是保证系统稳定运行以及维持系统瞬时功率平衡的关键。直流分层控制系统，在各接口变换器之间合理分配直流负荷，同时补偿下垂控制带来的直流母线电压跌落，改进交直流混合微电网中直流侧的母线电压性能。鉴于含有储能环节的分布式发电系统的直流母线电压难以准确控制，通过电压下垂控制及改进V-f 逆变控制策略确保无储能环节的直流子网的直流母线电压的稳定性。考虑交直流混合微电网中的 AC/DC 双向变流器对系统的稳定运行和功率的协调分配有重要作用，具有AC/DC双向变流器的交直流混合微电网提出了一种基于非线性干扰观测器﹑功率平衡﹑一阶微分环节相结合的电压环前馈补偿方法﹑DC-AC死区补偿及DC-DC稳态占空比的直流母线电压控制方式，有效的保证了系统的稳定运行和功率的协调分配。
4.2微电网运行模式无缝切换控制
微电网运行模式平滑切换是微电网的重要功能和特征之一,微电网运行模式切换时，如果静态开关切换指令和主电源控制模式切换信号同时发出，会导致主电源输出电流和电压不受控，当微电网输出功率与负荷不匹配时,会使负荷电压幅值和频率发生偏移，在切换过程中极易出现暂态电流或电压冲击，导致无缝切换失败。因此实现微电网运行模式无缝切换是隔离电网故障的安全保障。文献提出了基于控制器状态跟随的微电网平滑切换控制方法，有效减小微电网运行模式切换过程中产生的暂态振荡，保证微电网的平滑切换。采用主从控制的微电网系统，提出了一种平滑切换补偿控制算法，可以克服切换过程中出现过压或过流现象，有效抑制切换后微电网母线电压和主电源输出电流波形的畸变，同时也能避免切换造成微电网母线电压的突降，减小切换对微电网内主电源的暂态冲击。
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智能电网中微电网优化调度综述 智能电网是一种智能技术系统，它包括优先使用清洁能源、动态定价以及通过调整发电、用电设备功率优化负载平衡等特点。终端用户不仅能从电力公司直接购买用电，同时还可以从储能设备中获取新能源和清洁能源，例如太阳能、风能，燃料电池、电动汽车等。另一方面智能电网具备高速、双向的通信系统，供电端与用电端实现实时通信、并且系统能够保证电网安全、稳定和优化运行。具有坚强、自愈、兼容、优化等特征。 微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。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，使传统电网向智能网络的过渡[1]。 1、微电网的组成及结构 微电网是由多种分布式电源（既包含有非可再生能源发电的燃料电池、微型燃气轮机；又包含可再生能源发电的风力和光伏发电单元等），再加上控制装置、储能装置和用电负荷共同组成。微电网的组成结构十分灵活，可以满足某片区域的特殊供电需求。微电网不仅可以通过公共连接点（PCC）与大电网连接，采用并网运行模式；还可以在大电网电能质量下降或者电网故障而影响到微电网内负荷正常用电时，在公共连接节点（PCC）处与大电网断开，采用孤岛运行模式。 典型的微电网结构如图1-1 所示。它是由热电联产源（CHP）如微型燃气轮机、燃料电池，非CHP源如风力发电机组、光伏电池组及储能装置等组成。微电源和储能设备通过微电源控制器（MC）连接到馈线A和C。微电网通过公共连接点（PCC）连接到配网中进行能量交换，双方互为备用，提高了供电的可靠性[2]。
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
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
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
浅谈微电网技术应用与分析 发表时间：2017-10-23T18:15:23.563Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：何晓颖窦王会 [导读] 摘要：由于分布式电源的不可控性及随机波动性，其数量的日益增多也增加了对电力系统稳定性的负面影响（国网青岛供电公司山东青岛 266002） 摘要：由于分布式电源的不可控性及随机波动性，其数量的日益增多也增加了对电力系统稳定性的负面影响，因此目前的国际规范和标准对分布式电源大多采取限制、隔离的方式来处理，以期减小其对大电网的冲击。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，最大限度地发掘分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势，微电网应运而生。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功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。 关键词：微电网；技术应用；分析 1.微电网综述 微电网（Micro-Grid）也称为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。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。 2.微电网的结构 相对电力系统而言，微电网类似于一个独立的控制单元，其中每一个微电源都具有尖端的即拔即插功能。对每一个微电源，最关键的是它本身的接口、控制、保护以及对微电网的电压控制，潮流控制和维持其运行稳定性。一个重要的功能是微电网的联网运行和孤岛运行方式见的平稳转移。在微网中，为了防止微电网与配电网解列时对微电网内负荷的冲击，微电网的配电结构需重新设计，将不重要的负荷接在同一条馈线上，重要或敏感的负荷接在另外馈线上。接敏感负荷的馈线上装有分布式电源、储能元件及相应的控制、调节和保护设备。如此，在微电网与主网解列时，通过隔离装置可甩去一些不重要负荷，但仍能保证一些重要负荷的正常、连续运行。微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。 （1）微电源控制器 微电网主要靠微电源控制器来调节馈线电流、母线电压级与主网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖于就地信号，且相应是毫秒级的。 （2）饱和协调器 饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微电网中重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。 （3）能量管理器 能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时间为分钟级。 3.微电网的控制 微电网控制功能基本要求包括：新的微电源接入时不改变原有的设备，微电网解、并列时是快速无缝的，无功功率、有功功率要能独立进行控制，电压暂降和系统不平衡可以校正，要能适应微电网中负荷的动态需求。微电网的控制功能主要有以下几种：（1）基本的有功和无功功率控制（P-Q控制）。由于微电源大多为电力电子型的，因此有功功率和无功功率的控制、调节科分别进行，可通过调节逆变器的电压幅值来控制无功功率，调节逆变器电压和网络电压的相角来控制用功功率。 （2）基于调差的电压调节。在有大量微电源接入是用P-Q控制是不适宜的，若不进行就地电压控制，就坑内产生电压或无功振荡。而电压控制要保证不会产生电源间的无功环流。在大电网中，由于电源间的阻抗相对较大，不会出现这种情况。微电网中只要电压整定值有小的误差，就可能产生大的无功环流，使微电源的电压值超标。由此要根据微电源所发电流是容性还是感性来决定电压的整定值，发容性电流时电压整定值要降低，发感性电流时电压整定值要升高。 （3）快速负荷跟踪和储能。在大电网中，当一个新的负荷接入时最初的能量平衡依赖于系统的惯性，主要为大型发电机是惯性，此时仅系统频率略微降低而已（几乎无法觉察）。由于微电网中发电及的惯量较小，有些电源（如燃料电池）是响应时间常数又很长（10～200s），因此当微电网与主网解列成孤岛运行时，必须提供蓄电池、超级电容器、飞轮等储能设备，相当于增加一些系统的惯性，才能维持电网的正常运行。 （4）频率调差控制。在微电网成孤岛运行时，要采取频率调差控制，改变各台机组承担负荷比例，已使各自出力在调节中按一定的比例且都不超标。 4.微电网的保护 微电网结构对继电保护提出了一些特殊的要求，必须考虑的因素主要有以下几点：①配电网一般是放射形的，由于有了微电源，保护装置上流经的电流就可能有单向变为双向；②一旦微电网孤岛运行，短路容量会有大的变化，影响了原有的某些继电保护装置的正常运行；③改变了原有的单个分布式发电接入电网的方式，构成微电网的初衷之一是尽可能地维持一些重要古河在电网故障时能正常运行而不使其供电中断，这些必须采用一些快速动作的开关，以代替原有的相对动作较慢的开关。这些均可能使原有的保护装置和策略发生变化。 5.微电网的并网运行 要根据微电网中负荷的需求来确定保护的方案，也即要根据负荷（如半导体制造工业负荷或一般商业性负荷）对电压变化的敏感程度和控制标准来配置保护。如故障发生在配电网中，则要采用高速开关类隔离装置（Separation Device，SD），将微电网中的重要敏感性负荷尽快地与故障隔离。此时，微电网中的DR（或DER）是不应该跳闸是，以确保故障隔离后仍能对重要负荷正常供电（供热）。当故障发生在微电网中时，除了上述隔离装置协调，以免影响上一级馈线负荷。一旦配电网恢复正常，就应通过测量和比较SD量测电压的幅值和角
微电网规划设计关键技术分析与展望申惠琪 发表时间：2018-12-26T14:53:03.853Z 来源：《河南电力》2018年13期作者：申惠琪1 陈鹏2 [导读] 随着微电网应用领域的逐渐扩大，微电网的类型、功能以及组网和组群方式呈现多样性，导致微电网规划设计具有与传统电网不同的特点和要求，需专门研究适用于不同类型和组网方式的微电网规划设计方法。 （1.国网冀北电力有限公司经济技术研究院北京海淀区 100038； 2.国网冀北电力有限公司工程管理公司北京丰台区 100070） 摘要：随着微电网应用领域的逐渐扩大，微电网的类型、功能以及组网和组群方式呈现多样性，导致微电网规划设计具有与传统电网不同的特点和要求，需专门研究适用于不同类型和组网方式的微电网规划设计方法。同时，微电网及微电网群的大规模接入必然对配电网的安全、可靠运行产生深刻影响，所以有必要开展配电网与微电网协同规划技术研究。 关键词：微电网规划设计；关键技术；展望 1微电网规划设计关键技术 1.1电网规划阶段 在进行电网的规划时，直接影响到电网安全的关键因素就是对电压的选择，所以在进行电压选择时必须要确保电压的等级，然后在进行科学、合理的选择。当前，实际运行的微电网电压过高或是较低的问题是极易产生的，一旦发生安全事故，必然会造成严重的损失。针对这种问题，在选择电压级时，必须充分考虑实际的情况，选择合适的等级，可以有效的防止安全事故的产生。在规划设计时，还要确保电网供电具有合法性，必须是符合国家规定标准的情况向进行内容规划及处理机制，严格遵循规定标准的具体规定。 1.2电网网架形式 电网网架的形式需要慎重的选择，尤其是对城市的变电站进行选择时，它的灵活以及可靠性都要求较高，必须选用双环双链式。但农村的变电站要求并不太高，单辐射或是单链单环即可满足设置需求。同时网架形式的选择，必须需要结合城市的未来发展规划、方向进行综合性的考虑，从而有效的提高自身的价值，更具实用性。 1.3负荷预测方式 受外界各种因素的不同反应，地域的用电量总和容易产生微妙的变化。例如常见的天气变化因素、设备事故、大型的社会活动等都会对其产生一定的影响。为了有效的解决这些题，根据不断的实践经验，以及科技水平的发展，进行不断的总结，从而寻找到一些新的预测方式。可按照以下几点进行：首先，人工神经网络，这是一种通过模拟动物的神经建立的一种数学模型，通过系统的复杂性，从而达到处理信息的方式。这种方式可以有效的完成计算的分析工作，所以比较适合进行电力负荷预测工作。其次，专家系统预测法，由于电网数据会反馈在专门的数据库中，所以可以根据发展的实际情况，以及最终的分析结果在结合数据库中的信息数据进行判断，从而达到预测负荷的作用，还可以保证数据的精准性。但是这种方法还是有一定的弊端就是预测的时间比较长。最后，模糊神经网络法，这种方式也是应用程度比较广泛的一种方式。 1.4综合能源系统 综合能源互联系统是能源互联网的重要组成部分，将电力网、天然气网、热力网、氢气网、交通网等互联，通过优化设计和协调运行，实现多能互补和替代用能。综合能源系统因地制宜，充分利用当地光伏、风电、地热等可再生能源，满足终端用户的冷、热、电、气等多种能源需求，降低用户的综合用能成本，提高能源利用效率，降低污染物排放，实现安全、可靠、清洁、高效、环境友好和可持续发展。 2微电网规划设计关键技术展望 2.1微电网-配电网协同规划 （1）开展微电网与配电网适应性评估方法及提升策略研究。针对典型微电网负荷形态及外特性，研究建立考虑故障恢复、网络重构、电压调节等因素的微电网仿真计算模型。研究考虑故障处理策略的配电网及微电网可靠性评估技术，探索配电网及微电网可靠性评估方法，提出计及微电网贡献的配电网可靠性提升策略。研究微电网电压无功调节特性，建立计及典型微电网特性和不同渗透水平的配电网电压无功优化模型，提出考虑投资成本和运行经济性并计及微电网电压调节能力的无功优化配置方案。探索以可靠性和电压质量为约束，以经济性最优为目标的微电网接纳能力评估方法，对影响接纳能力的因素进行灵敏度分析，提出微电网接纳能力的提升策略。 （2）开展微电网与配电网协同规划技术原则及典型供电模式研究。考虑微电网类型和规模、运行控制模式、渗透水平和供电可靠性需求等因素，探索电网供电区域划分原则与划分标准，差异化指导微电网－配电网协同规划建设。以提高供电可靠性、电能质量、设备资产利用率以及投资经济性为目标，研究涵盖网架结构、配电自动化、设备选型、通信配置及运行控制等因素的微电网－配电网协同规划技术原则，并优化适应于不同类型微电网的配电网典型供电模式，提高配电网与微电网整体性能。 2.2微电网群分层分区规划设计 单微电网、独立存在的多个微电网和微电网群相比，微电网群因为是多个互联网相结合而成的，其更具备组网模式以及交直流特性，多样性的运行方式等特性，出现的各种的耦合关系是比较复杂的。 2.3微电网模块化设计 目前针对微电网工程设计的研究较少，微电网示范工程在设计中缺乏统一技术原则和建设模式，通常采用定制化设计方案。定制化设计方案个体性强、通用性差，且投资成本高、建设周期长，推广性差，设计质量难以保证，由此导致部分项目实施过程中出现可再生能源无法高效利用和就地消纳、能源系统的综合利用效率低等问题。应探索研究微电网模块化设计理念，结合模块化设计思想将传统的“建设微电网”转变为“配置微电网”，从而使设计方案更具有科学性、典型性与普适性。微电网模块化设计应重点研究微电网基本模块设计及功能划分、微电网模块化架构设计与组合配置、微电网模块化典型设计方案等问题。微电网模块化设计技术方案如图1所示。
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。
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 ．□
关于储能系统的能量调度的文献综述 摘要：储能系统具有双向充放电的运行特性，既可以吸收电能，也 可以释放电能。鉴于此种性能，其在电力系统中通常有如下三种作用：电力系统采用储能装置可节约系统综合用电成本，在低成本时 吸收电能，在高峰时释放，获得峰谷电价差带来的经济利益。 ⑴储能系统用在发电端，可有效克服可再生能源发电系统的波动性，吸收不平衡功率流，从而提高发电机的稳定运行能力，起到平滑可 再生能源发电系统输出波动的作用。 ⑵储能系统用于输配电时，可灵活配置能源供应，可以肖峰填谷， 在用电低潮，吸收功率，将电能储藏起来，在用电高峰期，释放电能，弥补供电不足，从而提高电力供应质量，提供电压和频率保障，减少线损，提高整个输配电系统的稳定性，起到了能量调度的作用。 (3)储能系统用于用户端时，可提高电路的质量，减少峰值。本文主 要论述了储能系统的第二种功能，即储能系统能有效改善微网的电 能质量并提高系统稳定性，具有能量调度的作用。 关键词：储能系统;微电网；能量调度；电能质量 正文： 文献一：风电储能系统能量调度策略研究 由于风能具有随机性和间歇性，在其并网时由于风电能波动会 影响电网电能质量，此文献提出基于铅酸蓄电池储能系统、结合负 荷用电预测信息，利用模糊理论“最大-最小”合成理论，合理调 度储能系统充放电的电量，从而改善并网后的电网品质。 风电储能系统能量调度主要包括：电网负载用电量的预测、储 能系统 ( 铅酸蓄电池组成 ) 、风力发电机组（此处不做详述） 和调度控系统制器4大部分。 1、电网负载用电量的预测：根据气象条件与用电负荷的关系，把用 电负荷分为以下3类： 1 ) 照明、普通家电、电炊具等这类负
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。
微电网规划设计关键技术分析与展望 为保障微电网运行稳定性，在并网运行的状态下有效控制其能量转换不稳定、负荷波动大等因素对配电网络的影响，需要基于人工智能技术，使用计算机软件构建分析计算模型，对微电网规划设计的主要参数进行科学的预测、分析和决策，并且通过计算机模拟电力系统运行来优化微电网的组网模式、网络拓补结构等。本文基于对微电网运行与规划设计要求的阐释，探讨了其中的关键技术应用，并展望了微电网的规划设计技术研究方向。 标签：技术应用;规划设计;微电网;趋势展望 引言： 由于利用风力、小型水力以及太阳能等做为能量来源受到地理环境制约，因此生产地点高度分散，而且大型清洁能源发电设施位于极其偏僻的地区。因此为减少能量传输过程中的损耗以及提高其利用率，建设微电网做为清洁能源输配网络独立运行，或者以点接入形式与传统配电网络并网运行，是实现能源有效利用和合理分配的最佳方案。 一、微电网运行与设计规划要求 （一）微电网构成 不同国家对微电网有着不同的定义与设计规划标准，但其基本上都由能量调配控制系统、能源负荷、系统自我保护与储能装置以及分布式发电设施等要素构成。由于清洁能源转换量受到能量来源不稳定的影响，因此微电网的电能供应存在更多不确定性，要想保证供电质量与微电网运行的可靠性，需要利用储能技术与复杂的系统内部调控机制。近年来随着我国清洁能源装机容量与并网需求的增长，微电网自身的负荷变化、能量转换以及应用场景呈现多元化的趋势，并且越来越多种类的分布式能源、不可控负荷通过微电网接入传统配电网络，因此微电网的规划设计要求更具技术难度。 （二）微电网运行与设计规划要求 微电网虽然覆盖面与容量相对较小，但是其能源转换量、负荷大小等均具有很大不确定性，并且涉及到多种能源综合利用、多个配电网络之间电能调度与控制的问题，因此其规划设计需要解决很多复杂的问题[1]。首先需要根据地区分布式能源转换条件、用户的负荷大小和特点，确定微电网的运行电压、配电方式等，负荷分析计算与微电网运行所需设备各项参数的评估是十分复杂的工作，需要利用计算机软件进行建模和分析。其次通常微电网之间要组网进行集群运行或者与常规配电系统并网运行，因此必需保障各个配电系统的运行稳定性，这就要求对微电网、微电网集群以及接入微电网之后配电网络的运行状态和风险因素进行预测和科学评估，基于对已有电力系统运行状况、微电网设计目标等进行智能
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
微电网中能量供求平衡的研究综述 1 前言 近年来，随着全球经济的高速发展，世界各国对电力系统的依赖越来越强，对电力系统的要求也越来越高。传统集中式发电的电力系统是远距离输电的大型互联网络系，在新时代的新要求下，它的很多弊端越来越突现出来 1：（1）用于传统火力发电的煤、石油等化石燃料日益耗尽，人们必须开 发新的可再生能源以满足不断增长的电力需求。 （2）“温室效应”气体排放导致的气候变化问题促使传统的发电模式 必须向清洁、环保的方向转变。 （3）电力系统结构的高度互联和设备的日益老化问题不容忽视，任何 一个发生在局部小范围内的故障都有可能迅速蔓延并影响到整个电网所 谓的智能电网。 （4）电子设备的广泛应用使得电力用户对电能质量、可靠性和经济性 有着越来越高的要求。 由此，人们期望通过一个数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、存储、转换（发电）、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其他用能设施连接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平，将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。这就是智能电网的思想。几年前，美国和欧盟相继提出“智能电网(Smart Grid，SG)的概念[3-4]。 2 智能电网的概念 智能电网技术发展十分迅速，目前对它仍没有一个统一的定义。美国电力科学研究院将智能电网定义为[5]：一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 智能电网与传统大电网相比，它并不是一个全新的电网。而是以物理电网为基础，并集成高速双向通信网络，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。与传统集中式大电网相比，智能电网更能满足新时代的新需要。智能电网一些的主要特征[6]可以