微电网技术浅析

微电网技术浅析
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摘要:发展清洁能源建设坚强智能电网是我国未来几年电网的发展的主要方向。作为实现智能电网中有源配网的有效方式,微电网有利于引入大量可再生能源发电,使电力系统更加可靠、安全、清洁和经济。本文介绍微电网的概念和主要结构,以及与智能电网的关系,简述了微电网在我国的发展状况。
关键词:智能电网 分布式电源 有源配网 供电可靠性 电能质量
Abstract:Developing clean energy to build a strong smart grid is the main direction of China grid in fews years.As an effective way for the active distribution network in the smart grid,micro-grid which facilitate the introduction of a large number of renewable energy make the power system more reliable, safe, clean and economical. This page describes the concept and the main structure of the grid, and the relationship with smart grid and outlined the development of the micro-grid in China.
Keywords: Smart Grid; DG; Active Distribution Network; Reliability of Power Supply; Power Quality
1 引言
当前,国际国内的经济形势、能源形势正在发生深刻变化,新一轮的世界能源变革已经拉开序幕。欧美发达国际从发展清洁能源、应对气候变化、保障能源安全、促进经济增长的需要出发,相继提出发展智能电网,并将其引为国际战略的重要组成部分。我国高度重视智能电网建设,温家宝总理在2010年政府工作报告中强调:“大力发展低碳技术,推广高效节能技术,积极发展新能源和可再生能源,加强智能电网建设。”作为实现智能电网中有源配网的有效方式,微电网有利于引入大量可再生能源发电,使得电力系统更加可靠、安全、清洁和经济。
1.1 微电网的提出
随着电力需求的不断增长,大电网(或称为公用电网)在过去数十年里体现出来的优势使其得以快速地发展,成为主要的电力供应渠道。然而,集中式大电网也存在一些弊端:成本高,运行难度大,难以满足用户越来越高的安全性和可靠性要求。尤其是近几年来,世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后,大电网的脆弱性充分地暴露出来,特别是在发生自然灾害、电网事故的紧急情况下,军工、医院、金融等系统突然断电造成的不仅仅是经济损失,还会危及社会的安全和稳定。因此,人们开始对电网的发展模式另辟蹊径。2003年北美大停电以后,国际上的专家们得到一个结论——发展分布式电源比通过改造电网来加强安全更加简洁、快捷。我国2008年1月南方雪灾的教训也说明在继续发展集中式大机组的同时,要注重在负荷中心建设足够的分布式电源,以在出现非常规灾害或战时攻击情况下,保证居民最小能源供应和最基本生活条件,并将这种电源保障电网安全的重要措施和手段。
分布式发电具有污染少、能源利用率高、安装地点灵活等优点,并且与集中式发电相比,节省了输配电资源和运行费用,减少了集中输电的线路损耗。分布式发电可以减少电网总容量,改善电网峰谷性能,提高供电可靠性,是大电网的有力补充和有效支撑。进20年来,大部分国家已经把分布式发电提上了日程,人们开始对分布式发电系统的潜在效益展开认真研究。无疑,分布式发电是电力系统的发展趋势之一。
分布式电源尽管优点突出,但本身存在诸多问题。例如,分布式电源单机接入成本高、控制困难等。另外,分布式电源相对大电网来说是一个不可控源,因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源, 以期减小其对大电网的冲击。分布式电源与用户混杂而形成的有源型配网为电力系统带来了新的挑战,为解决分布式电源接入问题,协调大电网和分布式电源的矛盾,充分挖掘分布式电源为电网和用户带来的价值与效益,在本世纪初,学者们提出了微电网的概念。微电网将额定功率为几十千瓦的发电单元——微源、负荷、储能装置及控制装置等结合,形成一个单一可控的单元,同时供给电能和热能。基于微电网结构的电网调整能够方便大规模的分布式电源(DER)互联并介入中低压系统中,提供了一种充分利用DER单元的机制。
1.2 微电网的定义
由于世界各国发展微电网的侧重点有所不同,所以对微电网的定义也有所差别。
美国对微电网的研究着重于利用微电网提高电能质量和可靠性,美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)给出的定义为:微电网是一种有负荷和卫星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,并提供必需的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并同时满足用户对电能质量和供电安全等要求。
日本的微电网研究在世界范围内处于领先地位。由于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的原因,日本着重于控制与储能技术。日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的定义为:微电网是指在一定区域内利用可控的分布式电源,根据用户需求提供电能的小型系统。
欧洲互联电网中的电源大体上靠近负荷,比较容易形成多个微电网,所以欧洲微电网的研究更关注多个微电网的互联和市场交易问题。欧盟科技框架计划(FP)给出的定义为:利用一次能源;使用微型电源,并可冷、热、电三联供;配用储能装置;使用电力电子装置进行能量调节;可在并网和独立两种方式下运行。

微电网技术浅析
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摘要:发展清洁能源建设坚强智能电网是我国未来几年电网的发展的主要方向。作为实现智能电网中有源配网的有效方式,微电网有利于引入大量可再生能源发电,使电力系统更加可靠、安全、清洁和经济。本文介绍微电网的概念和主要结构,以及与智能电网的关系,简述了微电网在我国的发展状况。
关键词:智能电网 分布式电源 有源配网 供电可靠性 电能质量
Abstract:Developing clean energy to build a strong smart grid is the main direction of China grid in fews years.As an effective way for the active distribution network in the smart grid,micro-grid which facilitate the introduction of a large number of renewable energy make the power system more reliable, safe, clean and economical. This page describes the concept and the main structure of the grid, and the relationship with smart grid and outlined the development of the micro-grid in China.
Keywords: Smart Grid; DG; Active Distribution Network; Reliability of Power Supply; Power Quality
1 引言
当前,国际国内的经济形势、能源形势正在发生深刻变化,新一轮的世界能源变革已经拉开序幕。欧美发达国际从发展清洁能源、应对气候变化、保障能源安全、促进经济增长的需要出发,相继提出发展智能电网,并将其引为国际战略的重要组成部分。我国高度重视智能电网建设,温家宝总理在2010年政府工作报告中强调:“大力发展低碳技术,推广高效节能技术,积极发展新能源和可再生能源,加强智能电网建设。”作为实现智能电网中有源配网的有效方式,微电网有利于引入大量可再生能源发电,使得电力系统更加可靠、安全、清洁和经济。
1.1 微电网的提出
随着电力需求的不断增长,大电网(或称为公用电网)在过去数十年里体现出来的优势使其得以快速地发展,成为主要的电力供应渠道。然而,集中式大电网也存在一些弊端:成本高,运行难度大,难以满足用户越来越高的安全性和可靠性要求。尤其是近几年来,世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后,大电网的脆弱性充分地暴露出来,特别是在发生自然灾害、电网事故的紧急情况下,军工、医院、金融等系统突然断电造成的不仅仅是经济损失,还会危及社会的安全和稳定。因此,人们开始对电网的发展模式另辟蹊径。2003年北美大停电以后,国际上的专家们得到一个结论——发展分布式电源比通过改造电网来加强安全更加简洁、快捷。我国2008年1月南方雪灾的教训也说明在继续发展集中式大机组的同时,要注重在负荷中心建设足够的分布式电源,以在出现非常规灾害或战时攻击情况下,保证居民最小能源供应和最基本生活条件,并将这种电源保障电网安全的重要措施和手段。
分布式发电具有污染少、能源利用率高、安装地点灵活等优点,并且与集中式发电相比,节省了输配电资源和运行费用,减少了集中输电的线路损耗。分布式发电可以减少电网总容量,改善电网峰谷性能,提高供电可靠性,是大电网的有力补充和有效支撑。进20年来,大部分国家已经把分布式发电提上了日程,人们开始对分布式发电系统的潜在效益展开认真研究。无疑,分布式发电是电力系统的发展趋势之一。
分布式电源尽管优点突出,但本身存在诸多问题。例如,分布式电源单机接入成本高、控制困难等。另外,分布式电源相对大电网来说是一个不可控源,因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源, 以期减小其对大电网的冲击。分布式电源与用户混杂而形成的有源型配网为电力系统带来了新的挑战,为解决分布式电源接入问题,协调大电网和分布式电源的矛盾,充分挖掘分布式电源为电网和用户带来的价值与效益,在本世纪初,学者们提出了微电网的概念。微电网将额定功率为几十千瓦的发电单元——微源、负荷、储能装置及控制装置等结合,形成一个单一可控的单元,同时供给电能和热能。基于微电网结构的电网调整能够方便大规模的分布式电源(DER)互联并介入中低压系统中,提供了一种充分利用DER单元的机制。
1.2 微电网的定义
由于世界各国发展微电网的侧重点有所不同,所以对微电网的定义也有所差别。
美国对微电网的研究着重于利用微电网提高电能质量和可靠性,美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)给出的定义为:微电网是一种有负荷和卫星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,并提供必需的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并同时满足用户对电能质量和供电安全等要求。
日本的微电网研究在世界范围内处于领先地位。由于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的原因,日本着重于控制与储能技术。日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的定义为:微电网是指在一定区域内利用可控的分布式电源,根据用户需求提供电能的小型系统。
欧洲互联电网中的电源大体上靠近负荷,比较容易形成多个微电网,所以欧洲微电网的研究更关注多个微电网的互联和市场交易问题。欧盟科技框架计划(FP)给出的定义为:利用一次能源;使用微型电源,并可冷、热、电三联供;配用储能装置;使用电力电子装置进行能量调节;可在并网和独立两种方式下运行。

 

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