分布式电源与微电网的关键技术

分布式电源

尽快分布式发电技术在一些发达国家已经成熟，并在一些领域得到推广应用，但国际上尚未形成分布式电源的统一定义，不用国家、地区和组织对于分布式电源的界定不尽相同。其中，国家能源局的定义是：在用户所在场地附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网，在配电网系统平衡调节为特征的发电设备或有电力输出的能量综合梯级利用多联供。

微电网技术

微电网技术的提出与分布式电源技术的应用与发展密切相关。为实现电网和分布式电源的协调发展，充分挖掘分布式电源为电网和用户带来的价值和效益，减少分布式电源并网对电能质量、控制保护、可靠运行带来的不利影响，上世纪末和本世纪初，欧美国家提出了微电网的概念，并开展了实践研究工作。

微电网具有以下几个特征：

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。

清洁

微电网内部分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。天然气多联供系统综合利用率一般在70%以上。

自治

微电网内部电力电量能实现基本自平衡，与外部电网的电量交换一般不超过总电量的20%。

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。

从分布式发电到微电网

需要重点解决的几个问题

▶大规模分布式发电的并网给系统运行管理带来挑战。

▶为减小分布式发电大规模并网带来的冲击，目前大电网通常采取隔离的方式。

▶协调电网和分布式电源的矛盾，解决大量位置分散、形式多样、特性各异的分布式电源简单并网运行对电网和用户造成的冲击。

▶充分挖掘分布式发电为电网和用户带来的价值和效益，提高可再生能源利用率，促进节能减排。

还面临哪些问题?

✔产业发展亟需标准化工作支撑

微电网在世界范围内发展迅速，亟需标准化工作给予技术支撑和规范。

▶微电网并网改变了电力系统在中低压层面的结构和运行方式;

▶与微电网和分布式电源并网息息相关的电网运营企业和设备供应商们熟悉的传统原则受到挑战。

✔标准体系亟需统一规划和顶层设计

微电网和分布式电源并网涉及发电、电网、用户等多个领域，系统复杂性突出。

▶需将微电网作为一个相对独立单元，对相关技术领域开展系统分析;

▶对不同应用场景下微电网功能进行定位和系统边界区分;

▶从系统的角度辨识标准缺失和重复情况，识别亟需制定的标准，制定微电网标准化路线图和标准体系。

微电网关键技术

微电网优化规划综合评价指标体系

微电网运行控制架构

控制系统采用集中管理和分层控制的思想，对整个系统中的设备进行分层/分级控制。解决分布式光伏、储能及负荷的协调控制和整个微网优化运行的问题。

分布式发电/微电网关键装备

分布式电源运营管理系统

▶对分布式电源进行并网动态分析、业务流程跟踪、营业过程监控和安全运行管理;

▶对分布式电源进行安全运营分析、经营效益分析、态势发展分析;

▶对分布式电源进行信息互动服务、辅助支撑服务和专家知识共享。

根据分布式电源的基本信息、接入信息、建设情况等，按照管理单位进行统计分析，展现不同区域范围、不同类型的分布式电源的分布情况、发展趋势预测。

采集检测分布式电源并网电压、电流、发电量、用电量、环境参数等信息。对监测结果进行统计显示，对运行状态异常的分布式电源进行标注。掌握区域内分布式电源的运行情况。

保护控制一体化微电网调度平台，包括微电网中央控制器(MGCC)及微网双向自适应保护控制器及微网运行监控与能量管理系统。

微电网中央控制器(MGCC)

▶基于Niagara AX开放性软件架构，二次开发维护便利;

▶具有微电网通信管理、并离网运行控制、自动同期、低频减载等多种控制功能;

▶具有独立运行及主站调度两种工作方式，实现“暂稳态”条件下控制策略“兼容性”;

▶具备WEB服务特性，可进一步实现主站功能集成，满足设备小型化，功能集成化要求。

微网双向自适应保护控制器

针对分布式电源接入后的双向潮流特性，配置正反向两套整定值，可根据电流相位自动切换;设备针对分布式电源出力特性对动作角度设置了灵敏度限制，可有效提高含分布式电源/微电网的配电网故障应对能力。

微网运行监控与能量管理平台设计

▶具备微网功率预测、运行监控、电能质量分析、安全分析、经济调度、辅助决策等功能

▶支持IEC61850、IEC61970/61968通信协议

▶系统采用平台化设计，支持高级应用无缝集成