卢强院士讲解智能微能源网课件.ppt

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1、智能微能源网Smartmicro-energygrid,SMEG清华大学电机系卢强2015年5月第一部分微电网与智能微电网1.1微电网（Microgrid,MG）定义：在一个最高电压等级小于35千伏（一般为10千伏）的区域内，由一种或多种新能源发电站和相应的储能设备以及本区用户相联接而成的电网。该电网所发之电能应以本区自用为主，其多余和不足之部分与外部配网双向互通。这样的电网称为微电网，以MG记之。储能电池光伏电站小水电站风电站逆变器逆变器自用AC负荷10kvAC总母线配电网MG示意图自用DC负荷自用DC负荷第一部分微电网与智能微电网微电网的几大特征1）有一定容量的储能单元。2）严格

2、实现CO2及其它污染物的零排放。3）所发出的清洁能源以区内自用为主；不足或多余之电量可与外部配电网（一般为35千伏）互调节。4）总装机容量一般小于双位数兆瓦级。第一部分微电网与智能微电网1.2智能微电网（SMG）定义：在微电网中可实现清洁能源发电、储电、自用电与外接配电网交互电能的自动优化控制；其优化控制以用电效率最高和年平均停电时间极小为指标；其控制过程与状态变化具有可视化功能，以SMG记之。储能设备光伏电站小水电站风电站逆变器自用AC负荷AC母线逆变器自用DC负荷SCADA趋优化控制中心SMG示意图配电网第一部分微电网与智能微电网智能微电网的几大特征1）具有微网的所有特征，特别是

3、零碳排放的特征。2）自动实现发电、储电、自用电以及与外部配电网交互电量的趋优化控制。3）微电网内部的保护系统实现优化配置，其优化指标为设备安全和全微电网年平均停电时间极小。4）控制系统能实现微网与外部配电网“并网”与“离网”的干扰极小化。第一部分微电网与智能微电网1.3智能微网群（Thegroupofmicrogrids）配电网配电网10千伏2.1压缩空气储能（CAES）原理使用寿命长环境友好，零碳排放冷-热-电三联供，综合利用效率高电能输入压缩机储气装置透平膨胀机发电机压缩热（供暖）低温空气（制冷）输出电能高温高压常温高压低温中压高温中压常温常压压缩热交换加热低温常压膨胀节流阀第二

4、部分新储能技术及其工业化问题储气罐压缩机空气透平发电机回热系统减速器监控平台（2楼）设计参数储气压力10MPa储罐体积50m3×2充气时间5.5h发电功率500kW发电时间1h2.2压缩空气储能（CAES）物理试验系统世界上首座无燃烧压缩空气储能试验电站第二部分新储能技术及其工业化问题2.3压缩空气储能系统全景第二部分新储能技术及其工业化问题2.4压缩空气储能系统视频介绍第二部分新储能技术及其工业化问题2.5压缩空气储能（CAES）的储能密度第二部分新储能技术及其工业化问题进气温度气压储能密度d400℃10Mpa23kWh/m3储能密度表直径D长度L可储电能4m170m5万度5m10

5、0m5万度即：2.6与磷酸铁锂电池对比第二部分新储能技术及其工业化问题投资概算表（10兆瓦，发电4小时）类型平均寿命每度电投资40年内更新次数全寿命周期总投资锂电池8年5000元510亿CAES40年4500元11.8亿注：CAES运行维护费远小于锂电池运维费；废旧锂电池的后处理成本较高，我国尚未建厂。2.7天然的冷-热-电三联供系统：“co-generation”第二部分新储能技术及其工业化问题性能概算表（10兆瓦，发电4小时）日发电量40MW·h供热水量120℃，1,200吨供暖面积100,000m2供暖户数约1,200户供冷面积22,000m2每年节约标煤4,000吨减排二氧化

6、碳8,000吨空气压缩过程产生的压缩热，可产生1,200吨120℃的热水和20万m3的4℃~5℃的冷气。故该CAES是一种天然的冷热电三联供系统，综合利用效率是目前储能系统中最高的。既然是冷-热-电三联供的系统，那就不仅是微电网而是微能源网。第三部分结论3.1给出了“微电网”的定义。微网以至少是一种新能源或一种可再生能源（如小水电站）与一种储能单元所组成的，所发电能以自用为主的，盈缺电能可与外部配电网互调的一种低电压电网。第三部分结论3.2给出了“智能微网”的定义。所谓智能微电网是一种具有多目标自趋优能力的微电网。其优化目标至少有两类：第一类属经济范畴，即高效率，充分利用能源，使损耗

7、达最低值；第二类属安全类，安全性的高低是以用户年平均停电时间来度量的（应有标准，现尚无）。第三部分结论3.3中国学派，今天在此正式提出“智能微网群”的新概念，并认为这是我国“智能微网”的发展方向；若按此理念建设，定会使中国智能微网的发展领先于世。此处应强调的是智能微网群将m个智能微网加以整合，其内部实现优化潮流（OPF）对外部有n个出线与配电网联接，其n应显著小于m，即n<