微电网

微电网的提出2015/9/7目录微电网概念的提出微电网的定义微电网的重要意义微电网国内外的发展状况微电网中的关键技术及相关研究3微电网的发展背景目前，电力部门大多把投资集中在火电、水电以及核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设上。电网规模的不断扩大:其成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求，电煤紧张、远距离输电比较大的风险、能源结构不合理。4大规模的停电事故1996年7月，美国爱达荷州输电线路发生故障，使美国西部15个州和加拿大、墨西哥的部分地区断电，波及200万人；1998年1月，由于冻雨使电线冻结折断，加拿大东部300万人在7余天中失去电力供应；1999年12月，约360万个法国家庭由于暴风雨而遭遇停电数日；2003年8月14日美国东北部部分地区以及加拿大东部地区出现大范围停电，受影响的人在加拿大有三分之一的人口即有一千万，在美国有四千万；我国2008年初春一场历史罕见的冰雪灾害，在全国范围内造成36740条10kV及以上电网电力线路、2016座35kV及以上变电站停运,导致3330多万户、约1.1亿人口停电，给经济、社会和人民生活造成了极为严重的影响。5发展分布式电源比通过改造电网来加强安全更加简便、快捷。它为解决集中式发电的缺点以及可再生能源发电的联网找到了突破口。怎样解决集中发电系统的不足？6微电网分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指将相对小型的发电装置(一般50MW以下)分散布置在用户(负荷)现场或用户附近的发电(供能)方式。分布式电源位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善。分布式发电分布式发电可以减少电网的总容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性，是大电网的有力补充和有效支撑，7分布式电源的不足分布式电源尽管优点突出，但本身存在诸多问题，主要体现在三方面：1、分布式电源单机接人成本高、控制困难等。2、分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥。3、分布式发电必须以负荷形式并入和运行，即发电量必须小于安装地用户负荷，导致分布式发电能力在结构上就受到了极大限制。8另外分布式发电改变了传统电网的许多特性，具体表现为：（1）分布式发电改变了整个配电网的潮流方向。传统的配电网的潮流是由变电站母线单向流入负荷，而分布式电源的接入使得呈放射状的配电网络变为了一种电源和用户负荷相互交换能源和信息的网络，这就使得电网的各种继电保护装置的保护整定值与机理都得发生一定的变化，相应的对电网的保护配置也就有了更高的要求。（2）虽然配电网中的分布式电源容量规模较小，但大量小规模的分布式电源或大容量的分布式电源接入电网后，对电网的动态和静态的稳定性、潮流方向、电能质量及网损等诸多方面均会产生较大的影响，因此如何更好地优化配置和协调控制用来保障电网系统的稳定，确保电网系统的安全可靠就成为了一个我们必须面对和解决的问题。9为协调大电网与分布式电源之间的这种矛盾，充分挖掘分布式能源的潜力，更好地促进大规模分布式发电技术的整合与应用，国内外众多的学者提出了微电网的概念。10相比传统集中式能源系统微电网的优势1、微电网接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电，可以减少线损，节省输配电建设投资和运行费用；由于兼具发电、供热、制冷等多种服务功能，分布式能源可以有效地实现能源的梯级利用，达到更高的能源综合利用效率。11相比传统集中式能源系统微电网的优势2、黑启动功能可以使停电时间最短并能帮助外部电网重新恢复正常运行。3、微电网以非集中程度更高的方式协调分布式电源，因而可以减轻电网控制的负担并能够完全发挥分布式电源的优势。12微电网与大电网结合具有明显的优势1、微电网的并网标准只针对微电网和大电网的公共连接点，而不针对具体的微源，解决了配电网中分布式电源的大规模接入问题，微电网可以灵活地处理分布式电源的连接和断开，体现了“即插即用”特征。2、可以使得各种分布式发电设备的能力得到充分的利用，减小主干电网在负荷峰值期的负担。13微电网与大电网结合具有明显的优势3、可以增强供电可靠性并提高系统稳定性。对某些特殊负荷，微电网与大电网结合可以保障非常时期的供电，提高外部大电网的安全性。4、可以提高整个电网的运行效率，同时也能减小对环境的污染。5、通过微电网可以实现更佳无功功率控制，减小谐波污染，提高电能质量，为用户提供“定制电力技术”服务。14微电网与大电网结合具有明显的优势6、经济方面：通过缩短发电厂与负载的距离提高系统的无功供应能力，从而改善电压分布特征，消除配电和输电瓶颈，降低在上层高压网络中的损耗，减少或至少延迟对新的输电项目和大规模电厂系统的投资。7、市场方面：广泛采用微电网可降低电价，优化分布式发电可把经济实惠最大限度地带个用户。415微电网具有双重角色，对于电力企业，微电网可视为一个简单的可调度负荷，可以再数秒内做出响应以满足传输系统的需要；对于用户，可作为一个可定制的电源，降低馈线损耗，通过微电网储能元件对当地电压和频率提供支撑，或作为不可中断电源，提高电压下陷得校正。16微电网的两个特征紧紧围绕全系统的能量需求的设计理念向用户提供多样化的配电系统17微电网可以看成未来电力系统的一种结构，可作为输电网、配电网之后的第三级电网；相比目前的大电网，这种结构具有显著地经济和环境效益。通过建立微电网可以使得分布式发电应用于电力系统并发挥最大的潜能。18微电网及分布式电源对电力系统的影响1、对发电、输电系统的影响在于，对新建集中式发电厂和远距离输电线的需求将减少。2、对配电系统的影响在于，配电系统将发生根本性的变化，即配电系统将从一个辐射式网络变为一个遍布电源和用户互联的网络，配电系统的控制和管理将变得更加复杂，配电变电站将成为“有源变电站”。19微电网及分布式电源对电力系统的影响3、对整个电力行业的影响在于，微电网及DG的普及对电力市场的走向和最后格局产生深远的影响。520微电网美国电力可靠性技术解决方案协会(ConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolution，CERTS)给出的定义：微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电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；微电网相对于大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。当微电网与主网因为故障突然解列时，微电网还能够维持对自身内部的电能供应，直到故障排除。美国威斯康辛麦迪逊分校的R.H.Lasseter给出的微网的概念：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。微电网定义21欧盟科技框架计划（FrameworkProgramme，FP）给出的定义：利用一次能源；使用微型电源，并可冷、热、电三联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节；可在并网和独立两种方式下运行。研究包括低压网络、负荷（部分可中断）、可控或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。日本的微电网研究在世界范围内处于领先地位。由于日本国内能源日益紧缺、负荷日益增加等原因，日本着重于新能源的开发利用。日本微电网定义为：微电网是指在一定区域内利用可控的分布式电源，根据用户需求提供电能的小型系统。22日本东京大学给出的定义：微电网是一种由分布式电源组成的独立系统，一般通过联络线与大系统相连，由于供电与需求的不平衡关系，微电网可选择与主网之间互供或者独立运行。日本三菱公司给出的定义：微电网是一种包含电源和热能设备以及负荷的小型可控系统，对外表现为一整体单元并可以接入主网运行；并且将以传统电源供电的独立电力系统也归入为微电网研究范畴，大大扩展了CERTS（美国电力可靠性技术解决方案协会）对微电网的定义范围。23国网电力科学院提出我国微电网的定义：以分布式发电为基础，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、分散式的供电网络。24每个国家都是根据本地区的实际需要和科研水平确定微电网的定义的。美国和欧洲各项产业发达，但能有紧缺，电力系统复杂且老化，所以微电网实际上可以理解为对大型系统的拆分，或者利用电力电子技术对微型电源加以控制，实现就地供电、供热。日本面临更加重要的能源问题，所以他们定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性电力需求。25微电网①独特性：微电网由微型电源及负荷构成，是一个小型电力系统，与大系统的主要区别在于其灵活的可调度性；②多样性：微电源的组成多种多样，既有传统电源，又有可再生能源。同时，微电网中也包含储能设备，做为系统稳定运行的必要条件，而负荷的类型也很多，如敏感型、非敏感型，可控型、非可控型等；③可控性：根据运行工况的不同，微电网可以选择不同的运行方式，完善的控制策略使得微电网的可靠性得到提高，安全性得到保障；④交互性：作为具备独立发电设备的微电网可以在必要时对主网提供有力支撑，同时主网也可以向微电网提供电能；⑤独立性：微电网在一定条件下可以独立运行，在一定基础上保障了本地的用电需求。微电网特点DG与微电网比较26ThankYou!271.3微电网的重要意义281、世界能源形式紧迫，是世界10大焦点问题（能源、水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育、民主和人口）之首。2、全球人口2006年是65亿，能源需求折合成装机是14.5TW，每日能耗220106BOE；到2050年全世界人口大概要达到100亿，按照每人每年GDP增长1.6%,GDP单位能耗按照每年减少1％，则能源需求装机将是大约30-60TW，届时主要要靠可再生能源来解决。3、可是，世界上潜在水能资源4.6TW，经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2-4TW；生物质能3TW（加起来总共8TW）。只有太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源，其潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。（核能的争议很大，是裂变还是聚变还没有定论，即NuclearFusion?NuclearFission?）世界能源现状及展望29世界能源发展趋势（PVNET2003）2020年1%2030年10%2050年25%2100年50%（数据来源EUJRCPVRoadmap2004）30我国能源储量与世界比较31微电网的意义石油、煤碳、天然气等不可再生能源的枯竭可再生能源发电成为新能源利用的重要途径越多的分布式发电接入配电网，传统配电网的结构发生变化分布式发电采用电子技术，产生大量谐波，威胁配电网的安全运行，给新能源的利用造成阻碍1.3微电网的重要意义123432由于微电网能实现内部电能和负荷的一体化运行，并通过和大电网的协调控制，平滑接入大电网或独立运行，这就使得微电网能够充分发挥新能源的特点微电网是未来人类能源与环境的钥匙，因此推广使用微电网在能源的可持续发展及能源供应的稳定性、安全性及可靠性等方面具有十分重要的意义。微电网对我国电力系统和国民经济的发展具有的重要意义。33目前，我国电力工业发展已进入大电网、高电压、长距离、大容量阶段，六大区域电网已实现互联，网架结构日益复杂。实现区域间的交流互联，理论上可以发挥区域间的事故支持和备用作用，实现电力资源的优化配置。但是大范围交流同步电网存在大区间的低频振荡和不稳定性，其动态稳定事故难以控制，造成大面积停电的可能性大。另一方面，厂网分开后，市场利益主体多元化，厂网矛盾增多，厂网协调难度加大，特别是对电网设备的安全管理不到位，对电力系统安全稳定运行构成了威胁。(1)微电网可以提高电力系统的安全性和可靠性，有利于电力系统抗灾能力。TEXT微电网对我国电力系统和国民经济的发展具有的重要意义主要体现在以下