【探究】微电网典型特征及关键技术（图）-北极星输配电网

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【摘要】：总结了微电网的运行模式、容量与电压等级和结构模式等典型特征,详细阐述了微电网的优化设计、运行控制、保护和经济运行等关键技术的研究方法和思路;分析了当前国内外典型微电网系统的重要特征及关键技术、微电网未来的发展方向和新型技术,并给出了对国内微电网研究和建设的相关建议.

在能源危机和环境污染问题日益突出的大背景下,研究开发绿色清洁的可再生能源已成为世界各国的能源发展战略和技术方向.从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风力发电和光伏发电是目前应用最为广泛的可再生能源发电技术并得到了飞速发展和广泛应用.然而,风能和光伏等间歇性电源固有的随机性和间歇性特点,导致其规模化接入对电网发电调度、调峰调频和备用容量规划等方面带来很大挑战,同时还会对电网的安全稳定运行和电能质量带来不利影响.为了有效解决上述问题,微电网作为集成分布式电源的良好解决方案,已成为当前电力行业的研究热点和发展趋势.微电网作为分布式发电的一种必然网络结构,是由分布式电源、电力电子装置以及负荷构成的一种新型发配电力系统.它既能作为一个自治系统独立运行,又能作为一个可控单元并网运行,从而将大量分布式电源并网问题转化为一个可控微电网并网问题,削弱了随机性、波动性的间歇性电源对电网安全稳定运行和电能质量等方面的不利影响.种类繁多、运行状态多样、输出特性及控制方法各异,使得微电网具有复杂性、非线性、开放性、空间层次性、组织性和自组织性等复杂系统的主要特征,成为了一个变量众多、运行机制复杂、不确定性因素作用显著的多维度复杂系统.因此,微电网技术的研究与开发应用应从系统的角度来全面认识和掌握微电网的典型特征以及各项关键技术,为有效解决分布式发电带来的各种问题,提高系统供电可靠性、安全稳定性和经济性奠定坚实的基础.

本文从系统角度对微电网的典型特征及关键技术进行了深入研究分析.

1、微电网的典型特征

1.1微电网运行模式

微电网具有孤网运行(或独立运行)和并网运行两种不同的运行模式.孤网运行是指微电网与大电网断开连接,只依靠自身内部的分布式电源来提供稳定可靠的电力供应来满足负荷需求.并网运行是指微电网通过公共连接点(PCC)的静态开关接入大电网并列运行.根据微电网与外部大电网之间的关系,微电网的孤网运行模式可以划分为两种:①完全不与外部大电网相连接的微电网,主要用于解决海岛、山区等偏远地区的分散电力需求,如希腊Kythnos岛的风光柴蓄独立微电网和中国浙江东福山风光柴蓄独立微电网等;②由于电网故障或电能质量不能满足要求等原因,暂时与外部大电网断开而进入孤岛运行模式的微电网,从而有效提高所辖负荷的用电可靠性和安全性,如丹麦Bornholm微电网等.此外,微电网的并网运行模式根据微电

网与大电网之间的能量交互关系又可以分为两种:①微电网可从大电网吸收功率,但不能向大电网输出功率,如日本Hachinohe微电网;②微电网与大网间可以自由双向交换功率,如德国Demotec微电网.由世界各国微电网实验系统研究与示范工程开发应用的经验可知,微电网运行模式的选择应综合考虑终端用户的各种需求、微电网所处地理位置和环境条件、微电网优化运行等各种因素,进而做出合理权衡决策。

1.2微电网容量及电压等级

微电网的构造理念是将分布式电源靠近用户侧进行配置供电,输电距离相对较短.这在一定程度上决定了微电网的容量大小与微电网电压等级.因此,微电网系统的容量规模相对较小,而电压等级常为低压或者中压等级.例如美国CERTS微电网、希腊NTUA微电网和德国Demotec微电网等一批实验室微电网系统和微电网示范工程的容量都不超过2MW、电压等级为低压级。一般而言,从微电网容量规模和电压等级的角度可以将微电网划分为4类[21G22]:①低压等级且容量规模小于2MW的单设施级微电网,主要应用于小型工业或商业建筑、大的居民楼或单幢建筑物等;②低压等级且容量规模在2~5MW范围的多设施级微电网,应用范围一般包含多种建筑物、多样负荷类型的网络,如小型工商区和居民区等;③中低压等级且容量规模在5~10MW范围的馈线级微电网,一般由多个小型微电网组合而成,主要适用于公共设施、政府机构等;④中低压等级且容量规模在5~10MW范围的变电站级微电网,一般包含变电站和一些馈线级和用户级的微电网,适用于变电站供电的区域.因此,微电网的容量和电压等级分类构造如图1所示,在实际规划中可根据实际负荷需要采用不同级别的微电网形式。

原标题：微电网典型特征及关键技术

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