分布式发电与微网1_天津大学王成山

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1、分布式发电与微网王成山郭力cswang@tju.edu.cnliguo@tju.edu.cn天津大学电气与自动化工程学院2011年5月9日分布式发电系统（DG）:(分布—集中)利用各种分散存在的能源进行发电的系统。如:风能等可再生能源发电系统；天然气为燃料的冷/热/电联供系统（简称：CCHP）风能太阳能优点：可利用丰富的清洁和可再生能源。分布式生物质能海洋能缺点：一些可再生能源具有间歇性能源和随机性。其他形式天然气新能源分布式电源接入常规电网并网运行，易满足负荷需求，有助于可再生能源高效和规模化利用负荷需求曲线KW大型电厂升

2、压变5000常规电网枢纽变电站常规电网补充功率差额4000配电变压器配电变压器3000燃气轮机内燃机2000配电变压器DG输出功率内燃机商业建筑燃气光伏1000轮机电池飞轮0储能燃料电池0123456789101112131415161718192021222324商业建居民筑工厂企业时间轴/h分布式电源并网运行面对的问题电源特性决定：双向潮流导致：不可调度（可再生能源）电压调节功率波动（电源间歇性）保护协调需要备用（不提供备用）能量优化分布式电源并网技术分布式电源并网运行方式以分布式电源（DG）为单元GGGG输电优

3、点：接入方便，运行简单网络缺点：高压配网系统故障退出运行110KV间歇性影响周边用户中压配网能源综合优化困难35/10KVDGDG负荷对电网运行调度提出了挑战低压配网0.4KV上述缺点将制约了DG的发展DGDGDG负荷微网特征及面对的问题微网的定义、结构、特点定义：将区域内分散的小型发电单元（分布式电源）组织起来形成的一个小型能源系统,可为区域内负荷供冷、热和电,同时可以与传统电网并联运行。特点：(1)使用大量的电力电子装置;(2)缺少惯性（储能装置）;(3)能运行在两种模式（联网和孤岛）;(4)通过单点联入大电网;(5

4、)分布式电源之间有一定的地理距离热、冷冷热电联供光伏公共电网太阳能储能热、冷中央控制冷热电联供储能装置风电微网系统示意图分布式发电供能系统并网运行方式将分布式电源组成微网（MG）运行GGGG冷热电联供热、冷输电网络光伏微网边界高压配网太阳能110KV储能热、冷中压配网中央控制35/10KVMGMG负荷冷热电联供储能低压配网装置风电0.4KVMGMGMG负荷特点：孤网独立运行典型的微网结构Source:IEEE1547.4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；可避免间歇式电源对周

5、围用户影响；可再生能源综合优化利用；……经济与社会意义巨大!问题1：微网运行特性微网复杂性:多种能源输入(光、风、氢、天然气等）热、冷冷热电联供多种产品输出光伏微网边界（电、冷、热）太阳多种转换单元能（光/电、热/电、风/电；直流/交流）储能中热、冷央多种运行状态控制（并网，独立）储冷热电联供能装风电一些电源的间歇性和随机性置认识微网复杂动态行为是揭示相互作用机理的基础配电系统中微网的相互影响微网-燃料电池-微型燃气轮机-储能-光伏电池储能装置风力发电机微型水电站热电联产系统小型柴油发电机可切负荷问

6、题2：微网优化设计问题3：微网保护与控制控制必须保证各状态间的平滑过渡；必须保证微网并网与独立运行状态的电能质量要求；分布式电源的多样性、电源的间歇性等增加了困难性，而多微网的协调控制更加困难；目前采用防孤岛保护和控制，不允许微网独立运行，这将降低微网的独特优势，尤其在大面积停电情况下，微网难以发挥作用。微网与大电网控制问题的典型区别分布式电源与接入大电网的电源特性明Vss显不同，后者为同步发电机，具有自同步性，前者很多采用电力电子逆变装置上网，不具自同步性。储能单元影响。微网中负荷波动对电源输出影响更大，PDC而

7、大电网中负荷波动相对冲击小。VffVssxPf微网的运行状态多变，要求状态转换时DGVDCP无缝切换，大电网没有类似问题。ACP,QACAC微网与大电网网络结构和规模完全不同，PSDm,Vs控制方法完全不同。二者间的控制目标完全不同，大电网侧P重于安全稳定性，微网还要同时关注电DCload能质量问题。控制成本上微网需要更加经济。相对大电网而言，微网中许多控制问题是独有的，需要独立研究。配网层面用户负荷输入输出当前信息功率控制预测DG层面实时能量分布式电功率控制源控制间歇电源预测负荷层面负荷响应当前信息控制问题4

8、：微网仿真(1)模拟仿真：依托实物(2)数字仿真：单纯算法(3)混合仿真：模拟+数字(1)多时间尺度仿真算法（速度+精度）问题(2)数字信号与功率级物理信号交接转化难度(3)物理建模的局限性+数字模型的可信性问题5：微网能量优化与管理目的：全系统能源利用效率最大