能源互联网1.2

能源互联网微网群控分布式能源能源微网目录区域智慧能源发展趋势根据德国乌帕塔尔气候环境与能源研究院&德国西门子研究中心的分析，到2050年，分布式再生能源和分布式热电联产占到整个能源供应的50%。区域智慧能源有利于一次能源的多元化发展可再生能源，减少排放污染提高能源综合利用效率提高供电安全性、可靠性分布式能源系统是相对传统的集中式供能的能源系统而言的，传统的集中式供能系统采用大容量设备、集中生产，然后通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送给较大范围内的众多用户；而分布式能源系统则是直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。分布式能源建设意义分布式能源示意分布式能源供给优化配置区域能源系统根据土地利用规划图确定其各种类型建筑布局，根据当地资料确定其可资利用的能源品种和技术种类，参考负荷指标或者根据能耗模拟软件进行负荷预测得到其冷、热、电和生活热水需求，就可以利用这个模型得到哪几种能源和哪几种技术的组合，可以在目标函数最优的约束下，最好得满足负荷需求。同时得到能源站的最佳选址布局和建议的管网路径设计。区域集中能源技术分散式能源技术以大型离心式冷机为冷源的区域供冷系统空气源热泵（楼宇）区域热电冷联供系统楼宇热电冷联供系统大规模地源（水源）热泵系统建筑一体化光伏系统较大功率太阳能光伏发电系统建筑一体化微型风力发电系统区域风力发电系统楼宇太阳能热水器系统燃用天然气或生物质能的区域锅炉房分布式能源建设意义区域能源综合考虑常规能源和可再生能源，权衡配置区域集中能源系统和分散式能源系统，将目标区域中可资利用的能源如电网来电、气网燃气、太阳能、风能和生物质能等可再生能源优化整合，将目标区域中分散的小型、微型的分布式能源（包括楼宇冷热电联产BCHP、燃料电池、燃用生物质能的锅炉、太阳能光伏发电，以及小型风力发电等）所生产的电和热，通过连接各建筑的电力微网和热力网络实现电力和热力的互联互通，互相补偿，从根本上建立能源的低碳应用方式。分布式能源建设意义NanoGridMicroGridAreaGridEnergyInternet微微网能源的最小单元，具有储能自维持以及智能接口等微网能源的双向传输以及智能路由、能源转换等区域网能源的多向传输、转换节点储能、自愈等能源网多个微网和区域网构成的弹性可扩展系统分布式发电技术：燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术光伏发电/光热技术燃料电池发电技术生物质发电技术风力发电技术分布式储能技术分布式能源燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术是以天然气、煤层气或沼气等为常用燃料，以燃气轮机(GasTurbine或CombustionTurbine)、内燃机(GasEngine或InternalCombustionReciprocaringEngines)和微燃机(Micro-Turbine)等为发电动力的发电系统。燃气轮机内燃机内微燃机分布式能源燃气轮机余热锅炉余热直燃机三联供系统常用设备分布式能源小型燃气轮机内燃机微燃机容量范围（kW）500～250002～1000028～300发电效率（%）20～3825～4512～32余热回收形态400～650℃烟气400～600℃烟气；80～110℃缸套水；40～65℃润滑油冷却水250～650℃烟气所需燃气压力（MPa）1.0～2.2≤0.20.4～0.8NOx排放水平（ppm）（含氧量15%）65～300（无控制时）8～25（低氮燃烧）250～500（无控制时）8～25分布式能源燃气设备发电装置特点光伏(Photo-Voltaic，PV)发电技术光伏发电技术是一种将太阳光辐射能通过光伏效应、经光伏电池直接转换为电能的发电技术，它向负荷直接提供直流电或经逆变器将直流电转变成交流电供人们使用。光伏发电系统换、控制与保护以及能量储存等环节。分布式能源独立运行并网运行分布式能源风力发电技术叶轮吸收风能转化为机械能发电机将机械能转化为电能风能机械能电能变压器升压后输送至电网水平轴式分布式能源分布式储能技术当分布式发电以独立或孤岛方式运行时，储能系统是必不可少的，因此电能储存技术和设备正越来越多受到人们的关注。分布式储能技术主要包括蓄电池、飞轮、超级电容器、电动汽车等。利用电加热蓄热砖或蓄热水的蓄热储能，以及制冰及冷水的蓄冷储能等。飞轮储能蓄电池储能大量分布式微型电源并网将有可能造成电力系统对其不可控制和难以管理的局面，并引发相应的电能质量、电网安全性和稳定性等诸多问题。为进一步解决电力系统与分布式微型电源间的矛盾进一步充分发挥分布式微型电源为电力系统和用户所带来的技术经济效益进一步提高电力系统运行的灵活性、可控性和经济性微网概念应运而生更好的满足电力用户对电能质量和供电可靠性的更高要求微网的起因国际上对微网的定义各不相同，相对获得学术界和工业界认可的定义主要有以下三种。微网是一种由负荷和分布式电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热能；微网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制。微网相对于外部电网表现为单一的受控单元，可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。美国电气可靠性技术解决方案联合会（CERTS）给出的定义利用一次能源；使用分布式电源，分为不可控、部分可控和全控三种，并可冷、热、电联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。研究包括低压网络、负荷（部分可中断）、可控和不可控的分布式电源、储能装置和基于监控分布式电源和负荷的通讯设施的分层管理和控制系统。欧盟微网项目（ECPMicrogrids）微网是由负载和分布式电源组成的独立可控系统，为当地提供电能和热能。这种概念提供了一个新的模型来描述微网的行为：微网可视作电网中的一个可控单元，可在数秒钟内反应来满足外部输配网络的需求；对用户来说，微网可以满足特定的需求：增加本地可靠性，降低馈线损耗，保持本地电压，通过余热利用提高能效，提供不间断电源。威斯康辛麦迪逊分校的R.H.Lasseter微网的定义微网应以分布式发电技术为基础，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络。微网是智能电网的重要组织部分，能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的需求。微网进化微网的发展光伏发电风力发电电池储能燃油发电DC/AC用电设备微网监控并网运行独立运行微网的两种运行方式交流电网微网的基本结构片区微电网有两种：一种是城市网络，另一种则是农村的馈线。前者主要用于城市的繁华地区，后者则用于农村电网的计划解列。片区电网的发展动力是停运管理和整合可再生能源发电的需求。片区微电网的主要作用在于降低温室气体的排放；提供对用户多种能源方式的供给；阻塞管理；延缓电力网络的升级等。另外，片区微电网能提供当地无功电压支撑和较高的电能质量等辅助服务。微网的基本结构工商业微网的用户一般定义为关键负荷或者敏感负荷，即需要较高等级的供电可靠性和电能质量。该类微电网能够提供对多个工商业区域的负荷需求，如大学校园、购物中心或工业设备。该类微电网同样可以供给小型的居民负荷，如一组城市用房或者独立公寓，也可以成为居民区微电网。该类微电网能够提供便利且可靠的能量供给，并且能够提供用户定制的多种分布式电源供电。该类微电网的主要作用是提供较高的电能质量；提供不同水平的电能可靠性水平；整合CHP和需求侧管理。运行方式有GD、GI和IG，当大电网故障或者电能质量不满足要求、电价较高或者系统维修时从GI模式切换到IG模式。微网的基本结构1恒功率注入/输出控制模式这是从大电网的角度来说的，即将微网与大电网连接处的馈线功率流量调整为常量。2变功率注入/输出控制模式与恒功率注入/输出控制模式相对应，这种控制模式是使微网与大电网连接处的馈线功率流量为一变量。3联合最优功率控制模式吸取前两种控制模式的优点，一些分布式电源根据自身特性调节功率输出，使其发挥最高工作效率。微网的并网控制方式微型一次能源微网储能技术１、微型燃气轮机技术2、燃料电池技术3、太阳光伏发电技术4、风力发电技术5、生物技能发电技术6、海洋能发电技术7、地热发电技术１、超级电容器储能２、蓄电池储能3、超导储能4、飞轮储能微网能源的输入方式微网包括发电、传输、存储、分配和用电全过程，具有内部分布式电源种类和并网形式多样、独立运行和联网运行两种模式等众多独特特点，必须有一系列相关技术保证微网能够稳定、高效、可靠运行，并最大提高分布式发电渗透率，发挥出分布式电源能力。分布式电源与储能计算与分析理论体系信息与通信运行、控制与能量管理设计规划体系保护与接地系统微网核心技术体系微网核心技术体系微电网被定义为发电和负荷的集合，而通常负荷不仅包括了电负荷，还包括热和冷负荷，即热电联供或热电冷三联供。由此，微电网不仅要发电，而且要利用发电的余热以提高总体效率。能量管理系统(EnergyManagementSystem，EMS)的目的即为作出决策以最优地利用发电产生的电和热(冷)。该决策的依据为当地设备对热量的需求、气候的情况、电价、燃料成本等。除了上述基本功能外，EMS还具有其他些功能，如当微电网与配电网解列后微电网应配备快速切负荷的功能，以使微电网内的发电与负荷平衡；由于微电源同时供给电、热等负荷，调度时应同时兼顾，一般情况下往往采取“以热定电”的原则，即在满足用户对热负荷需求的条件下再进行电量的调度。微电网中应配各一些储能设备，如蓄电池、超级电容器、飞轮等。微电网的能量管理系统未来配电网是广泛互联、高度智能、开放互动的“能源互联网”的主要载体，可以实现在广域范围内能源生产、传输、配送、转换、消耗的优化。相对现有配电网，未来配电网除了承担电能的配送任务之外，还需要实现区域内能源的交换和分配，并满足分布式电源接入及全额消纳的需求。微网群控城市是能源终端消费最为集中的区域，在新建城市化地区，伴随用户负荷的快速增加，用户侧的电动汽车充电站、分布式储能、热电联供、可再生能源等也有大量的接入需求。本场景面向以分布式能源和电动汽车为主要特征的新能源和负荷快速发展的新建地区，需要配电网达到以下目标：为用户侧各种类型用电设备和分布式能源提供良好的接入环境，为调度高级应用和电力市场提供高度灵活的可观可控能力。微网群控风力发电场AC-DC型PET-1交流电网高压直流电缆高压直流电网LVACHVDCDC-AC型PET/VSC-HVDC换流器HVDCHVAC风力发电机-1AC-DC型PET-nLVACHVDCLZX风力发电机-n光伏发电场DC-DC型PET-1LVDCHVDC光伏发电站-1DC-DC型PET-nLVDCHVDC光伏发电站-nDC-DC型PETMVDC/LVDC配电网HVDCMVDC现有交流电网已有的HVDC系统直流微网未来的工业用直流设施未来的直流数据中心变频驱动设备交流输电系统燃料电池光伏发电风力发电电动汽车分布储能敏感负荷交流负载直流配网负载现代化的工业科技园区中大量精密电子、计算中心、生产线等设备对供电质量的敏感程度越来越高，同时其清洁、高效、绿色用电的需求也日益增长，因此工业科技园区要求配电网具备高度供电可靠性和高效率。针对工业科技园区中充电桩、路灯、数据中心、变频电机等直流负荷以及光伏等分布式电源，通过直流配电方案来构成内部供电网络，同时通过与交流电网多端互联，互为支撑和备用，不仅能够为用户提供优质电能质量，也能够提升用户用电效率。微网群控220kV220kV/10kV10kV/380V10kV/380V高压储能系统分布式发电+分布式储能+本地负荷分布式发电+本地负荷本地负荷10kV/380V配电网小区内系统中存在基于分布式储能系统的可控微能源节点、分布式发电和本地负荷的微能源节点和只有传统负荷的节点。在多种不同类型节点的配电网中，如何利用分布式储能和集中储能相结合的方式，提高分布式发电装置的接纳能力，实现配电网的负荷波动平抑、削峰填谷、移峰填谷