微电网技术及发展概况

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1、万方数据眦●第7期中国电力Ⅷ．铊．№．720∞年7月El。ECTRICPOWF：RJuJ-20∞徽电网技肃砭发屉概院左文霞，李澍森，吴夕科，程军照(国网电力科学研究院，湖北武汉430074)摘要：分布式发电以其投资省、发电方式灵活且不污染环境等优点，在全球范围内引起了越来越多的关”注。微电网能以更具弹性的方式协调分布式电源．从而充分发挥分布式发电的优势。介绍分布式发电及微电网领域研究的诸多问题，讨论微电源、储能装置、逆变装置及隔离装置中需要研究的问题。并从电力系统应用的角度分析微电网的控制和保护、安全稳定运行、电能质量、运行及接入标准等问题。对分布式发电及微电网研究领域未来的研究方向

2、进行总结和展望。关键词：分布式发电；微电网：配电网；安全稳定性；电能质量中图分类号：TM727；TP277文献标识码：A文章编号：1004．9649(2009)07-0026．050引言微电网是由一系列分布式发电(DistributedGeneration，DG)系统、储能系统和负荷组成的微型电力网．根据需要可选择与配电网并网运行也可选择独立运行。相对传统的输配电网．微电网的结构比较灵活。网内微电源与用户直接相连．安装在用户区域．由电力电子技术提供所需要的控制和接口。微电网系统与外部电网通过隔离装置连接。网内潮流和电压控制器通过能量管理系统在允许的范围内调节潮流和母线电压。当负载变化

3、时．本地微电源白行调节功率输出。正常丁作模式下．微电网与公共系统并联运行．可以通过合理的控制使得微电网相当于配电网的一个恒定负荷：当公共系统出现故障或者电能质量达不到要求时．微电网可以通过隔离装置与外部电网隔离而孤立运行。故障清除后。微电网需平滑与外部电网重新同步。实现正常并网运行⋯。近年来，欧洲、美国、日本、加拿大等围都已开展微电网研究开发及示范T程建设t作[2】。目前，国内多在分布式发电和分布式储能方面开展研究。对分布式发电运行的研究．多与配电系统相联系．研究分布式发电在电力系统中的应用等．对微电网的研究基本处在起步阶段。1需要研究的问题1．1微电源1．1．1分布式电源与分布式储

4、能技术分布式电源主要包括可再生能源发电设备．如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机和内燃机等。可再生能源一般都有分散性和规模不大的特点，且受到自然条件的制约．因而需要储能装置储存其富裕能量。另外．基于逆变器的分布式发电装置没有大型的转子因而不能满足瞬时功率变化的要求．包含大量微电源的微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡⋯。目前用于电力系统的储能技术主要有超导储能、蓄电池储能、超级电容器储能和飞轮储能等。储能有多种形式．如在每个微电源的直流母线上安装储能电池组或者超级电容器．直接连接交流储能装置(带逆变器的交流电池组、飞轮)等．需要根据系统稳定的需求来选择

5、储能方式。美国电能可靠性技术解决方案研究协会(CERTS：theConsortiuITIforElectricReliabilityTechnologySolutions)研究的微电网通过在每个微电源的直流侧母线上安装直流储能装置来保证供电可靠性．同时．安装一个附加电源．从而保证任一元件故障时微电网仍然能正常运行【”。1。1．2电力电子接口微电源通过电力电子装置与微电网连接或隔离．各DG单元均由电力电子装置提供所需要的控制接口。(1)DG与微电网连接的逆变装置：大多数DG装置接入交流系统时，需要相关的逆变、整流及滤波装置。DG逆变器的主回路控制上具有如下环节：a．内环电流／电压控制回

6、路；b．外环有功、无功功率控制回路；c．DG与外部电网的同步控制：d．保护及故障短路的电流抑制功能⋯。通过对基于电压源逆变收稿日期：2009-02-05作者简介：左文霞(1985一)，女，湖北仙桃人，硕士，助理工程师，从事配电系统相关方向研究。E—mail：zuowenwenl985@163．eollar26“n‘J万方数据第7期左文霞等：微电网技术及发展概况器输出电流闭环控制的DG人网接口装置简化模型的分析可知．当系统频率低于逆变装置电流控制器的频带宽度时．DG系统相当于一个电压源：而当系统频率高于电流控制器的带宽时．DG系统相当于一个电流源【5】。(2)微电网与外部电网连接的隔离

7、装置：静态开关在微电网和配电网的接口方面起着关键作用。CERTS微电网研究报告指出．静态开关的任务是一旦电能质量开始恶化．就将敏感负荷从电网中分离。静态开关只分离敏感负荷．而不将微电网从电网中分离。在多个电源同步运行的稳态情况下．有功功率总是从同步之前频率高的电源流向频率低的电源。微电网切换到与外部电网并列运行时．同步需满足2个约束条件：a．开关端电压必须非常小(理想情况是零)：b．开关闭合后电流必须是从公用电网流向微电网【41。1．2控制和保护问题1．2