江蘇乃爾風電技術開發有限公司

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            全球最先進的微電網技術之一

            發布時間:2021-04-20 13:11:10      點擊:     發布者:

            微電網即微型電網是一種由負荷和微型電源共同組成的、可提供電能系統;微電網相對外部大電網表現為一個單一的可控單元,該可控單元能夠滿足微電網內部用戶對電能質量及供電可靠性和安全性的要求。

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            1、微電網特征

            微電網具有以下特征:(1)微電網內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換,并提供必要的控制。(2)微電網相對于外部大電網表現為單一的受控單元,并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等方面的要求。(3)微電網存在兩種典型的運行模式:正常情況下微電網與常規配電網并網運行,稱為聯網模式;當檢測到電網故障或電能質量不滿足要求時,微電網將及時與電網斷開而獨立運行,稱為孤島模式。兩者之間的切換必須平滑而快速。

            2、國內外現狀

            近年來,許多國家如美國、日本、澳大利亞等紛紛開展了對微電網技術的研究,并且解決了一部分微電網技術中的運行、保護、經濟性等理論問題。

            2.1美國微電網的研究現狀

            美國是最先提出了微電網概念的國家,1999年美國可靠性技術解決方案協會(the Consortiumfor Electric Reliability Technology Solutions,CERTS)首次對微電網在結構、控制、經濟等方面進行了研究并于2002年正式提出了相對完整的微電網概念,并且是目前微電網概念中最權威的一個。近年來,其微電網研究一直在有條不紊地進行著,其研究的重點主要集中在提高供電的可靠性、滿足多種電能質量的要求、降低成本和實現智能化等方面。

            2.2歐洲微電網研究現狀

            歐洲國家于2005年提出“Smart  Power Networks”計劃,隨后便出臺該計劃的技術實現方略。“Smart Power Networks”計劃作為歐洲2020年及后續的電力發展目標表明了未來歐洲電網需具備以下特點:靈活性、可接入性、可靠性及經濟性。并且提出微電源輸出端逆變器相應控制策略:PQ控制VSI(voltage source inverter)控制策略。同時提出優化約束方程,并對超額發出熱能的棄用制訂了懲罰方案。最后,在滿足微電網電、熱雙重需求的條件下,以系統燃料耗量最低為目標,提出了優化的功率分配方案。

            2.3我國微電網研究現狀

            2008年初的冰雪天氣導致我國發生大面積停電,只有少數小電網在支撐重要用戶運行,暴露了我國現有的網架結構在保障用戶供電方面所存在的薄弱環節同時也將微型電網的作用充分展示了出來,并促使我國加快了對微型電網的研究步伐。2009年,中國國家科技部通過“973”計劃項目,專門資助了分布式發電供能系統的相關基礎研究。次年,中國國家科技部通過《國家高科技研究發展計劃(863)》立項了近十個有關微電網方面的研究課題。“十二五”期間,我國將在太陽能、風能占優勢的地區建設成微電網示范區,同時還將推動建設100座新能源示范城市。我國微電網的發展雖尚處于起始階段,但微電網的特點適應我國電力發展的需求和方向,具有廣闊的發展前景。

            3、微電網關鍵技術

            3.1微電網的控制技術

            在微電網研究領域,最為關鍵的技術是微電網的運行控制。目前,有三種比較常見的微電網控制方式:(1)基于電力電子技術等概念的控制方法。該方法根據微電網的控制要求與發電機的下垂特性將不平衡功率動態分配給各機組承擔,具有簡單、可靠、易于實現的優點。(2)基于能量管理系統的控制。該方法采用不同的控制模塊分別對有功和無功進行控制,很好地滿足了微電網的多種控制要求,此外該方法針對微電網中對無功的不同需求,功率管理系統采用了不同的控制方法從而提高了控制性能。(3)基于多代理技術的微電網控制。該方法將計算機領域的多代理技術應用到微電網,代理的自治性、自發性等特點能夠很好地適應和滿足微電網分散控制的要求。

            3.2協調繼電保護和無功補償技術

            微電網的保護方法與傳統配電網的保護方法不同,主要是微電網的多電源特性,使得兩者區別很大,主要難點在潮流的雙向流動、并網和孤立運行時短路容量的變化方面。因此,傳統配電網在低壓側集中無功補償的方法已經不適合微電網。

            3.3電力電子技術

            大部分的新能源發電技術所發出的電能在頻率和電壓水平上不能滿足現有互聯電網的要求,因此無法直接接入電網,需通過電力電子設備才能接入。為此要大力加強對電力電子技術的研究,研制一些新型的電力電子設備作為配套設施,如并網逆變器、靜態開關和電能控制裝置。

            3.4可再生能源技術

            太陽能、風能等可再生能源接入電網給電力系統帶來了非常大的影響,雖然相對于傳統的能源發電,可再生能源的成本并不低,但是其新型的發電技術對于電網的發展起到了關鍵的作用。

            3.5儲能技術

            儲能技術在微電網中是特別重要的一項技術,它具有削峰填谷的作用從而提高了間歇式能源的利用效率[11],該技術的關鍵在于超導儲能技術,超級電容等方面。

            結束語

            微電網作為分布式發電優化集成的一種方式,已經成為世界各國研究的重點,微電網將在未來占有重要的地位。微電網雖然具有很多優點,但在大規模應用之前,還有許多問題需要解決。所以中國微電網技術的發展還將面臨著更多挑戰。但是近年來國家已出臺新的政策積極鼓勵新能源的發展并且方便新能源接入配電網,相信中國的微電網技術會走上高速發展的道路。


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