微电网技术及应用浅谈

微电网技术及应用浅谈上海太阳能科技有限公司ShanghaiSolarEnergyScience&TechnologyCo.Ltd1微电网背景和定义2微电网系统控制技术浅谈上海太阳能科技有限公司ShanghaiSolarEnergyScience&TechnologyCo.Ltd航天光伏简介3一、微电网的背景和定义能源危机呼唤可再生能源据统计，目前全球石油已知储量可开采约为40年，原煤约为200年，天然气约为50年，而我国可采储量的原油仅20.1年，原煤114.5年，天然气仅49.3年。能源危机正逐渐蔓延到世界的任何一个角落，成为经济社会发展的一个瓶颈，也成为全球政治、军事冲突的重要因素。全球性的能源危机已非常突出。一、微电网的背景和定义分布式发电（DG）利用各种可用和分散存在的能源，如：太阳能、风能等可再生能源天然气为燃料的冷/热/电联供系统分布式发电的特点位置灵活、分散，适应分散电力需求和资源分布；与大电网互为备份，改善了供电可靠性；易满足负荷需求、有利于可再生能源高效和规模化利用；我国可再生能源发电模式是集中发电远距离输电与分布式发电相结合的方式分布式发电的形式分布式发电的缺点单机接入成本高，控制困难系统故障退出运行间歇性影响周边用户能源综合优化困难对电网运行调度提出了挑战为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分利用分布式电源为电网和用户带来的价值和效益，提出了微网（Microgrid）的概念一、微电网的背景和定义微电网的定义美国CERTS对于微电网的定义微网是由负荷和微电源组成并可提供电能和热能的系统内部的微电源通常基于电力电子装置进行能量的转换，并进行灵活的控制微网相对于大电网表现为单一受控的单元，并满足用户的可靠性和安全性的需求一、微电网的背景和定义欧盟对于微电网的定义微网是利用分布式能源、储能装置和可控负荷共同组成的低压网络容量范围从几百千瓦到几个兆瓦能够与配电网并联运行，在上一级电网故障时可脱网自治运行，故障恢复后可重新并网日本对于微电网的定义微网是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一、微电网的背景和定义微网是由分布式电源、储能和负荷构成的可控储能系统，可平滑接入大电网和独立自治运行，是发挥分布式电源效能的有效方式。微电网的特征•以分布式发电技术为基础，融合储能、控制和保护装置•接入电压是配电网电压等级•能够运行在联网和孤岛两种模式•分布式电源之间有一定地理距离国网电科院对于微电网的定义一、微电网的背景和定义微网方式运行的优点：可提高分布式电源的有效运行时间电网灾变情况下重要用户持续供电降低用户对传统电网供电可靠性的要求可再生能源综合优化利用发展微电网技术对经济与社会意义巨大！一、微电网的背景和定义微网的控制系统架构配电网调度层微网可对电网提供有效支撑参与电网经济运行调度微网集中控制层主网与微网间的接口，与配电网调度层交互信息实现对分布式电源/储能/负荷层的优化控制策略，实现微网在联网/孤岛状态的稳定运行和平滑切换本地控制层电源/储能的就地控制器完成分布式电源电源和储能对电压和频率的一次调节负荷控制器根据系统的电压频率，在必要时切除非关键负荷就地保护完成微网的故障快速保护DCACPVDCACPVDCACPVDCAC风机DCAC负荷可控负荷380V2500kVA一级母线，线路负荷380V150kVA二级母线，线路负荷EMS（调度与控制）RS-485或以太网50kW50kW50kW30kW20kW500V,320Ah二、微电网的系统控制技术微网联网运行状态微网的运行方式微网孤岛运行状态微网停运状态紧急节列控制微网节列过度状态联网控制微网联网过度状态优化协调控制恢复/联网控制微网启动过度状态依托于分布式微源接口变换器的控制用户感受不到网络中分布式微源运行状态的改变及出力变化而引起的波动二、微电网的系统控制技术微网的两种控制策略主从控制（master-slave）以微网中某个分布式微源作为主控制单元以上层中心控制器作为主控制单元对等控制（peer-to-peer）利用下垂特性曲线通过测量逆变器输出端口电压的频率和电压幅值控制分布式微源输出的有功和无功功率微网联网运行利用下垂特性曲线通过测量逆变器端口输出的有功和无功功率控制其端口的频率和电压幅值微网孤岛运行二、微电网的系统控制技术主从控制（Master-Slave）以微网中的某个分布式电源作为主控制单元以上层中心控制器作为主控制单元分布式微源PQ联网运行控制V/f孤岛运行控制二、微电网的系统控制技术对等控制（Peer-to-Peer）分层控制第一层控制：实现逆变器的有功和无功下垂控制第二层控制：在微网孤岛运行时，实现对并网点的二次调频和调压第三层控制：在微网联网运行时，实现逆变器的有功功率和无功功率控制二、微电网的系统控制技术主从控制和对等控制策略的比较以一个分布式微源为主控制单元的底层分布式微源的主从控制策略，整个系统对主单元有较强的依赖性，主控制单元控制失效，整个微网就会瘫痪，所以常通过多个分布式微源竞争主控制单元的方式提高其可靠性。底层分布式微源之间的对等控制，分布式微源之间不需要通信联系就能实现功率共享，且分布式微源之间的地位对等，控制具有冗余性，故逐渐受到大家的关注。以中心控制器为主控制单元的主从控制策略，中心控制其能起到管理微网的作用，随着微网概念的发展，微网群概念的出现，这种控制策略是一个很好的选择。二、微电网的系统控制技术美国微网示范工程—CERTS系统组成三台60kW燃气轮机三条馈线，负荷可分为一般负荷，可控负荷和敏感负荷示范目的CERTS的下垂控制策略分布式电源的并联运行敏感负荷的高质量供电问题哥伦布的Dolan技术中心二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用美国微网示范工程—Wisconsin大学系统组成两台位置对等的直流稳压电源纯阻性负荷示范目的本地下垂控制策略微网的暂态电压和频率调整并网和孤岛之间的无缝切换二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用欧盟微网示范工程—Kythnos示范目的提高供电可靠性上层调度管理智能负荷管理子系统1：三相系统10kW光伏，53kW蓄电池，9kVA柴油机负荷为12户家庭子系统2：单相系统2kW光伏，32kW蓄电池用于通讯设备的供电希腊爱琴海基克拉迪群岛二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用欧盟微网示范工程—Zutphen示范目的联网和孤岛模式的自动切换维持孤岛运行24小时蓄电池智能充放电管理黑启动能力荷兰的Zutphen度假村系统组成335kW光伏，大容量蓄电池提供200幢别墅电力400V，50Hz系统二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用日本微网示范工程—Kyoto日本京都市系统组成4台100kW的内燃机250kW的燃料电池100kW的铅酸蓄电池2组光伏电站，50kW风机示范目的微网的能量管理微网的电能质量控制二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用我国微网示范工程—神舟新能源上海市浦江镇系统组成130kW屋顶光伏，20kW风电50kW储能典型的风光储微网架构DCACPVDCACPVDCACPVDCAC风机DCAC负荷可控负荷380V2500kVA一级母线，线路负荷380V150kVA二级母线，线路负荷EMS（调度与控制）RS-485或以太网50kW50kW50kW30kW20kW500V,320Ah有利于分布式光伏的高效接入系统安全可靠二、微电网的系统控制技术-典型微电网应用三、航天光伏及微电网研究介绍上海航天汽车机电股份有限公司（简称：航天机电）成立于1998年5月，同年6月在上海证交所挂牌上市，股票代码600151，是中国第一家以“航天”命名的上市公司，大股东为上海航天局，航天系统持有股份：43.57%截止2012年12月31日，公司资产总额111.5亿元三、航天光伏及微电网研究介绍集聚航天优势资源，建成了多晶硅、电池片、组件生产制造和光伏电站系统集成的垂直一体化航天光伏产业链，初步形成上海、内蒙、江苏三个产业基地，构建了“军民融合”技术创新平台，目前航天光伏已具备了500MW的全产业链生产规模，成为太阳能光伏系统方案解决者。新能源光伏三、航天光伏及微电网研究介绍目前，航天光伏已建成了从多晶硅、电池片、组件生产和光伏电站系统集成及应用的500MW能力的航天光伏垂直一体化产业链。硅材料生产•内蒙古神舟硅业有限责任公司技术研发•上海太阳能工程技术研发中心•上海空间电源研究所•内蒙古硅材料研究开发中心产品销售•上海申航进出口有限公司拉晶/铸锭、切片•内蒙古中环光伏材料有限公司电池片、组件•上海神舟新能源发展有限公司•上海太阳能科技有限公司•连云港神舟新能源有限责任公司系统集成•上海太阳能科技有限公司系统集成•航天光伏北美有限责任公司•环球科技太阳能有限责任公司•上海航天光伏电力西班牙有限责任公司嘉峪关电站•上海太阳能科技有限公司三、航天光伏及微电网研究介绍上海太阳能科技有限公司由上海航天汽车机电股份有限公司、上海申能新能源投资有限公司、上海空间电源研究所合资成立的股份公司，正式注册成立于2000年元月，是中国最早从事光伏相关业务的企业之一，主要承担独立和大型并网光伏电站、BIPV独立光伏系统工程及相关系统产品的设计研制、开发、销售、施工和服务。航天光伏产业链之——系统集成及应用三、航天光伏及微电网研究介绍项目任务：分布式电源直流集电系统研究；微电网控制系统建模、仿真与设计；无缝切换技术研究与电能质量控制；能源管理平台研究与设计（重点）；双向逆变及储能应用技术；能源局RED项目-中丹微电网技术研究上海太阳能科技有限公司（牵头单位）清华大学奥尔堡大学三、航天光伏及微电网成果介绍航天八院核攀项目-微电网关键技术研究与示范上海太阳能科技有限公司清华大学本课题以城市微网技术为研究对象，结合城市建筑区域式分布的特点以及多能互补的微网发展趋势，解决微电网系统在城市的大规模推广应用的技术瓶颈。为微电网系统从应用示范阶段走向全面推广阶段提供技术支持。200kW微网工程建设场地三、航天光伏及微电网成果介绍上海神舟新能源微电网示范工程上海神舟新能源发展有限公司上海太阳能科技有限公司通过中丹一期项目、八院核攀项目成果消化、吸收，建成一座200kW风光储微电网示范工程，配置130kW光伏、20kW风力、50kWh的锂电池储能系统，采用了PCC快速开关技术和能源调度管理技术，通过EMS能源管理系统对各分布式能源调度以及各节点电能质量监测，搭建了一个稳定、高效、优质电能的微电网供电系统。三、航天光伏及微电网成果介绍广东猛狮电源科技股份有限公司行政楼光储微电网示范工程广东猛狮电源科技股份有限公司上海太阳能科技有限公司依托太阳能科技公司在光伏系统集成、BIPV设计、微电网控制等方面的综合技术优势，为广东猛狮电源科技股份有限公司的新建行政大楼建设一座微电网示范工程，通过太阳能公司微网核心技术，保证客户稳定持续不间断的供电能力，开辟商用微电网技术应用的实例。三、航天光伏及微电网成果介绍援疆项目—喀什莎车县图文信息综合服务中心微电网项目喀什莎车县图文信息综合服务中心上海太阳能科技有限公司配置了170kW光伏系统、30.72kWh锂电池储能系统，通过太阳能公司自主开发的EMS能源管理系统对分布式能源的优化和调度，有效保证图文中心对电力稳定的需求，保障了综合服务中心日常工作。三、航天光伏及微电网成果介绍IDEA项目-城市建筑绿色能源创新示范展示工程中科院硅酸盐研究所上海太阳能科技有限公司依托太阳能科技公司在光伏系统集成、BIPV设计、微电网系统等方面的技术优势，为中科院硅酸盐研究所设计建设城市建筑绿色能源创新示范展示工程提供技术保障。上海太阳能科技有限公司ShanghaiSolarEnergyScience&TechnologyCo.Ltd谢谢！