微网分析与控制OK

null微电网讲座 微电网分析与控制 微电网讲座 微电网分析与控制 *内容提要内容提要智能电网中的微电网 微电网分析与控制 微电网示范 微电网的发展趋势 *传统电力系统Definition传统电力系统一、智能电网中的微电网*智能电网概念下的微电网智能电网概念下的微电网Definition一、智能电网中的微电网*典型的微电网典型的微电网微网(Microgrid)是一组微能(电)源、负荷与储能及其连接网络的可控集合。微电网可并网运行，也可孤网运行。一、智能电网中的微电网*美国CERTS微电网研究 The Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS) 最早提出了微电网的概念 基于电力电子技术且由容量≤500kW的小型电源与负荷构成，并引入了基于电力电子技术的控制方法 能量管理器，潮流控制器 负荷按重要性分类 美国CERTS微电网研究 The Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS) 一、智能电网中的微电网：国外微电网研究*欧洲微电网研究欧洲微电网研究一、智能电网中的微电网：国外微电网研究*日本FRIEND概念日本FRIEND概念NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) FRIENDS Flexible Reliability and Intelligent Electrical eNergy Delivery System 能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求 2003年以来相继完成了3个分布式供电（微网）示范工程 主要关注分布式能源发电接入本地配电网所带来的技术、管理等问题一、智能电网中的微电网：国外微电网研究*我国微电网的定位*我国微电网的定位双重角色 可控单元 定制电源运行方式 并网运行 孤网运行由微电源、负荷、储能和控制装置组成提高可再生能源的利用率 提高电网抗重大自然灾害能力 促进智能电网的基础性建设 加快我国农村电气化的进程 一、智能电网中的微电网nullCharacteristic of Chinese microgrids一、智能电网中的微电网：我国微电网的定位*小 结*小 结不是对旧式孤立电网重复，并非对大电网的挑战 未来电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段 电力行业服务意识、能源利用意识、环保意识的提高 大电网的有益和必要的补充 一、智能电网中的微电网内容提要内容提要智能电网中的微电网 微电网分析与控制 微电网示范 微电网的发展趋势 *微电网分析的主要内容微电网分析的主要内容微电网建模方法 稳态分析 潮流分析 频率特性分析 电压特性分析 暂态分析 运行暂态分析 故障暂态分析 可靠性分析 经济性分析 多种电源、储能协调运行经济性 *2.1 微电网建模方法2.1 微电网建模方法灵活性微电网中三相不平衡十分普遍微电源接入方式灵活 既有三相接入又有单相接入，并且可以随时接入和退出微电源种类繁多、模型各异 包括风力发电、太阳能发电、地热发电和生物能发电等可以适应各种类型的元件的自由接入和退出； 对单相和多相设备的完全兼容。微电网建模二、微电网分析*微电网中常见的微电源微电网中常见的微电源燃气轮机(Gas Turbine，Combustion Turbine Generators) ——微燃机(Micro-turbine) 内燃机(Gas Engine，Internal Combustion Reciprocating Engines and Generators) 燃料电池(Fuel cell) 太阳能光伏电池(Photo-voltaic panel） 风能（Wind Power) 生物质能(Biomass Energy) *2.2 稳态分析：潮流计算传统潮流计算一般需要首先设定系统的平衡节点（往往由具有调节能力大、反应速度较快的大型水电厂承担） 分布式电源由于出力极有限，且为简化控制，微电网中的电源一般没有独立的二次调频设备，在孤岛运行的微电网中，无一能够承担传统电力系统调频电厂的角色 孤岛运行的微电网中，分布式电源相互之间必须予以适当的调配，通过控制其逆变器控制其出力，以满足负荷需求的变化 微电网中三相不平衡现象十分普遍 总之，需要提出一种能够在没有传统意义上的平衡节点的情况下，对微电网进行三相对称或不对称潮流计算的算法。2.2 稳态分析：潮流计算二、微电网分析*2.2 稳态分析：频率特性分析*存在各种接口类型和特点微电源 大部分通过电力电子接口接入微电网，惯性小且没有储能单元 存在逆变器高频开关与传统机械开关的快慢配合问题 大电网的结论无法直接应用 并网时由大电网决定，重点是孤网同步发电机二、微电网分析2.2 稳态分析：频率特性分析微电源的接口类型*微电源的接口类型光伏发电：逆变器 风力发电机：异步机或逆变器 微型燃气轮机发电机：同步机或逆变器 柴油发电机：同步机或逆变器 储能装置 蓄电池储能：逆变器 飞轮储能：直流无刷电机 超导储能：逆变器 超级电容储能：逆变器逆变器接口微电源逆变器接口微电源光伏发电、燃料电池、储能装置（如蓄电池、超级电容、超导） 单轴式微型燃气轮机、柴油机或直驱式风力机加永磁同步发电机 *2.2 稳态分析：电压特性分析DG接入带来了“网格”化的功率潮流。二、微电网分析2.2 稳态分析：电压特性分析高电压： 馈线上有分布负荷而无分布式电源时，馈线分布电压通常下降。 当馈线接入DG之后，注入系统的功率会抵消负载电流，从而引起系统电压降落减小，当负荷减小时，DG 接入处的电压会出现波峰.*2.2 稳态分析：电压特性分析DG接入带来了“网格”化的功率潮流。二、微电网分析2.2 稳态分析：电压特性分析低电压 许多馈线电压调节器，使用线路电压降落补偿手段来提高调节器的输出电压，并使远离调节器的地方也能维持稳定的电压水平。 若DG 无法向系统注入足够的无功功率，调节器下游区域将会处于低电压水平。*2.3 暂态分析：运行暂态关键问题 ①微电网离并网转换过程中的暂态特性分析 ②微电网孤岛运行时负荷投入/切除过程中的暂态特性分析 ③微电网孤岛运行时微电源投入/切除过程中的暂态特性分析 ④微电网孤岛运行时微电源出力的不确定性对微电网稳定性的影响二、微电网分析2.3 暂态分析：运行暂态*2.3 暂态分析：故障暂态关键问题 ①配网发生故障时微电网的暂态特性分析 ②微电网并网运行时发生内部故障的暂态特性分析 ③微电网孤岛运行时发生内部故障的暂态特性分析 二、微电网分析2.3 暂态分析：故障暂态*null二、微电网分析2.4 可靠性分析微电网并网运行时，微电源发电量与微电网负荷的差额可由大电网平衡，其供电可靠性问题与传统配网基本相同。微电网离网运行时，其中的负荷由各类微电源和储能装置供电。考虑到微电源出力的随机性，微电网控制系统需要实时调控储能装置，以保证对负荷的可靠和优质供电。如何在微电网离并网切换过程中对负荷持续供电，是微电网供电可靠性研究的重点课题。尤其是在微电网从并网状态切换到离网状态时，保证对重要负荷的不间断供电。*null二、微电网分析2.5 经济性分析关于微电网经济性的研究主要集中在以下几个方面： 通过能源的合理梯级利用（如热电联供），提高能源利用效率 合理设定各类微电源、储能装置的比例，实现微电网经济协调运行 优化微电源布点，减少微电网的网损，提高微电网运行效率 在保证系统安全可靠的前提下，优化微电网的控制策略，使得微电网的经济效益最大化*三、微电网控制与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 三、微电网控制与设计3.1 微电网控制 微电网四层控制结构 基于电力电子技术的即插即用与对等的控制技术 基于功率/能量管理系统（PMS/EMS）的微电网控制 基于多代理技术的微电网控制 3.2 微电网设计 搭建微电网的一般流程 智能小区中的微电网*null物理层控制控制微电源和储能装置，时间常数在毫秒（ms）级到秒（s）级微网运行层实现对微网的电气控制，时间尺度为分钟（min）级分析决策层分析网络状态分析、潮流计算，进行经济性和可靠性评估。时间尺度为小时（h）级用户应用层支持人机交互，支持展示微电网运行状态与功能。三、微电网控制与设计3.1 微电网控制 微电网四层控制结构*null* 采用不同控制模块对有功无功分别进行控制，能够满足微电网多种控制的要求，尤其在调节功率平衡时，利用频率恢复算法，保障频率质量。三、微电网控制与设计3.1 微电网控制 基于功率/能量管理系统（PMS/EMS）的微电网控制null 将多代理技术应用于微电网的控制系统。代理的自治性、反应能力、自发行为等特点正好满足微电网分散控制的需要，提供了一个能够嵌入各种控制性能但又不需管理者经常出现的系统。（1）配网层代理：中压的DNO( Distribution Network Operator)和 MO (Market Operator) （2）微网层代理：MGCC (Microgrid Central Controller）：是MO、DNO与微电网间的主要界面，负责优化微电网操作或者简单的协调LC （3）元件层代理：LC (Local Controller)：既可以是微电源控制器，也可以是负荷控制器。三、微电网控制与设计3.1 微电网控制 基于多代理技术的微电网控制*null 4C 方法 分类 - Classification 构架 - Configuration 连接 - Connection 控制 - Control三、微电网控制与设计3.2 微电网设计 搭建微电网的一般流程*null在线能量管理、分布式能源管理、负荷测量/管理、能量储存管理、电动汽车管理二、微电网示范北京顺义：智能小区中的微电网*null三、微电网控制与设计3.2 微电网设计 智能小区中的微电网(北京顺义留张小区)*内容提要内容提要智能电网中的微电网 微电网分析与控制 微电网示范 微电网的发展趋势 *日本八户县的微电网(1)日本八户县的微电网(1)以光伏、风机等波动性电源为主，提供四所学校、市政供电与供能 5.4km专网，与市供有一个专用连接点 控制偏差：6分钟内波动平均3% NEDO支持，Mitsubishi Electric Corporation(三菱)和Hachinohe City实施。 地震后支援供电的范例二、微电网示范*日本八户县的微电网(2)日本八户县的微电网(2)负荷：7座建筑、一座污水处理厂 电负荷：最大610kW负荷 热负荷：10Gcal/天 新能源电源 电源：170kW*3=510kW沼气发电，130kW光伏、20kW风机，100kW锂电池(15%)。 热源：1.0t/h 燃木锅炉，4t/h燃气锅炉。*二、微电网示范null二、微电网示范日本八户县的微电网(3)*燃木锅炉燃气锅炉日本八户县的微电网(4)日本八户县的微电网(4)如何同时满足不同时间尺度、多种优化目标（经济/环保）？*二、微电网示范日本八户县的微电网(5)日本八户县的微电网(5)*二、微电网示范通过电池的快速频率控制保证最大频率波动不超过0.5Hz燃气轮机惯性很小，频率快速下降本地频率控制系统检测到频率下跌，电池放电，维持频率频率负荷燃气轮机充电电池日本八户县的微电网(6)日本八户县的微电网(6)*二、微电网示范通过光伏逆变器的快速频率控制保证最大频率波动不超过0.5Hz市供电网学校负荷市政负荷办公负荷光伏注入补偿的负序电流量测三相P、Q、V依据实测结果，计算不平衡负序电流每秒下达一次待补偿的负序电流内容提要内容提要智能电网中的微电网 微电网分析与控制 微电网示范 微电网的发展趋势 *技术综合化技术综合化二、微电网示范与可再生能源结合 与智能家庭结合 与储能结合 与需求侧响应结合微电网EMS光伏电池智能家庭智能配电网*技术层面上：微电网的发展趋势技术层面上：微电网的发展趋势智能微电网 微电源、储能设备技术 智能微电网能量管理系统 故障自愈与自适应保护 微电网 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 接口、通信、并网等一系列标准 微电网与大电网的协调 配网对高渗透率微电网的协调 黑启动、大电网故障期间的支援*null*