1微网技术体系(智能电网部)

微网技术体系简介国网电力科学研究院2011-071微网政策和管理机制微网标准体系研究微网相关前瞻性外延技术及要求结论大电网应对微网接入的策略体系研究微网核心技术框架微网研究意义及定义1234567目录12微网技术研究的意义但是现有电力网络难以承受大规模分布式电源的并入，如果简单地从电网角度对DG提出严苛的并网条件和标准，又会导致分布式电源的潜能无法充分释放和发挥，分布式发电本身的运行稳定、安全性、经济性和效益更无法体现。分布式发电：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提高电网供电安全、可靠性对能源发展趋势的预测（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）分布式发电开始发展并受到重视MVLVDMSDMSMGCCMGCCDCACPVMCLCMCACDCLCStorageLC~CHPMCMicroTurbineMCFuelCellMCACDCLCACDC~FlywheelMCACDC微网的提出：以一组分布式发电为集群分割网络，通过适当的管理和控制改善原有网络，并协调这些分布式电源运行233微网技术研究是应对分布式发电大规模接入的必然选择微网技术研究符合国网公司智能电网发展战略微网技术研究为解决分布式发电并网问题奠定基础微网研究具有导向作用发展可再生能源是国家能源战略之一《可再生能源法》及修正案影响重大“金太阳工程”等促进光伏发电迅速发展微网是接纳开再生能源的有效载体3微网是分布式发电的高级形式，掌握微网技术也掌握了分布式供电技术微网有利于提升电网的自愈能力微网有利于实现用户和电网的互动微网能提供可定制电力微网有利于提升智能电网接纳分布式发电的能力众多高校和科研机构关注该领域，国网公司的研究重点是他们关注的焦点；高校和科研院所会将研究重心转移到国网公司关心的问题上；利用外界资源解决自身问题；微网技术研究的意义国外研究现状及趋势44国家代表性的基础项目相关技术美国夏威夷等洁净能源计划可再生能源发电技术与国防部合作的微网项目等微网的运行与控制Madriver微网微网示范验证欧盟DISPOWER计划分布式发电渗透下的电网稳定与控制、电能质量技术等MICROGRID计划微网运行与控制技术等日本群马光伏发电计划大量光伏渗透下的电压协调控制与美国新墨西哥合作NMGGI新一代的绿色电网（5MW以下微网）国外研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微网中得到验证；目前正推动微网向更高电压等级、更大容量发展。希腊Kythnos微型电网示范欧洲相关项目日本各地示范夏威夷岛微网规划CERTS微网测试系统4国内研究现状及趋势863973自然科学基金国网公司地方项目清华大学中科院电工所合肥工业大学天津大学其他院校平台建设及示范探索理论探索工业企业国际合作研究和示范处于起步探索阶段，但是随关键技术研发进度加快，预计将进入快速发展期规划技术电源技术运行技术保护与控制技术56微网的定义国外微网的定义：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。61）美国电气可靠性技术解决方案联合会（CERTS）给出的定义为：7微网的定义国外微网的定义：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。7欧盟微网项目（EuropeanCommissionProjectMicrogrids）的定义8微网的定义国外微网的定义：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。8美国威斯康辛麦迪逊分校的R.H.Lasseter给出的微网概念：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。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；9本课题提出微网的定义：微网是智能电网的重要组成部分，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要求。10我国发展微网的目的10提高抗灾能力及应急供电新农村电气化最大化接纳分布式电源节能降耗、提高能效智能电网的有机组成部分满足用户多类电能质量需求1011我国发展微网的方向11包容性定制性经济性灵活性对内—有效接纳分布式电源对外—与大电网相兼容并提供辅助增值等服务技术上—包容发配用多方面先进电力技术可控，灵活调度，可作为备用电源运行模式切换灵活可以实现偏远地区供电有利微网内部用户的利益有利微网内发电商的利益有利整个电网的经济利益通过对负荷分级，提供分级供电向不同用户提供所需的可靠性水平和电能质量水平电能质量敏感的自治性实现稳态、暂态功率平衡和电压/频率的稳定故障前兆及时预警，降低故障概率对已发生故障自动采取措施进行控制和纠正11(四项政策与制度)微网技术体系框架政策和管理体系核心技术框架大电网应对策略体系前瞻性外延技术标准体系（三项前瞻+四项外延）前瞻性技术在微网中的应用微网的前瞻性外延作用+(六大方向，涵盖十一类技术)(从五方面影响应对)(四个标准系列)微网标准体系设备规范设计标准孤岛运行标准并网运行标准交换功率小于10MW的微网交换功率大于10MW的微网1213微网政策和管理机制微网标准体系研究微网相关前瞻性外延技术及要求结论大电网应对微网接入的策略体系研究微网核心技术框架微网研究意义及定义1234567目录2114第二章微网核心技术框架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。1415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计算与仿真技术微网可靠性分析与计算关键技术：包括静动态建模、潮流计算、短路计算、状态估计、稳定性定义与分析等；支撑系统与软件工具：与目前仿真工具接口系统；微网全过程数字仿真工具；关键技术：微网一、二次系统可靠性模型及计算方法、随机潮流概率预测、分布式发电多模式故障分析、微网可靠性薄弱点分析、数据安全分析等；计算与分析理论体系1516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设计与规划技术关键技术：包括微网结构、电源优化组合、负荷预测、规划评价等；支撑系统与软件工具：微网系统规划决策支持系统；设计规划体系1617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内的电源技术微网内的储能技术关键技术：包括适用于微网分布式发电逆变接口系统的原理与技术、在线网络支撑控制技术、多类型机组并联技术、并网与功能分析等；关键装备：适用于微网的分布式发电和储能设备标准并网接口系统；关键技术：包括储能对微网稳定运行的作用机理与控制方法、分布式储能的规划设计方法等；分布式发电与储能技术关键装备：适用于微网的百千瓦级电池、飞轮、超级电容器以及混合储能系统及其控制器；1718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保护技术及系统微网接地技术关键技术：包括故障特征分析与计算、保护的原理与配置、保护间协调、反孤岛策略及其与保护间的协调等；关键装备：适用于微网的分布式发电和储能保护、静态快速分离开关、纵联保护、自动重合闸等；关键技术：适用于微网的接地系统、分布式电源接地方式及接地电极种类等；保护与接地系统关键装备：接地电极、接地系统及装置等；1819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信息与通信技术关键技术：包括微网计量模式与通信模式、通信控制规约、各种通信接入方式及接口、基于IEC61850的微网通信系统、基于IEC61970和61968的微网CIM模型扩展及导入导出等；关键装备：用户表计终端、发电与储能测控终端、微网接入点测控终端、通信网络及装备等信息与通信技术1920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运行与控制技术关键技术：包括微网经济调度、多元能量优化管理、融合能量管理和需求侧管理、联合调度等关键装备：微网能量管理系统及软件运行、控制与能量管理技术微网能量管理技术关键技术：包括自动控制的结构和体系、无缝切换、黑启动、接入点控制、自动发电/频率控制（独立运行时）等；关键装备：微网自动控制相关设备（如接入点控制设备、分布式能源控制终端等）微网电能质量技术关键技术：包括微网电能质量问题特殊性与产生机理、检测及分析、综合控制与治理等;2021微网政策和管理机制微网标准体系研究微网相关前瞻性外延技术及要求结论大电网应对微网接入的策略体系研究微网核心技术框架微网研究意义及定义1234567目录2122第三章大电网应对微网接入的策略体系研究微网是以分布式发电为基础的复杂供能网络，相对于大电网存在着并网运行、解列独立运行、重新并网等多种运行状态。大规模接入必将对大电网的稳态潮流分布、暂态故障电流分布产生重大影响，主要体现在以下五方面：相互作用机理协同规划运行策略保护体系市场交易22MicroGridMicroGridMicroGridMicroGridMicroGridMicroGridMicroGrid微网静态模型同传统节点有较大的不同微网内大量电力电子装置，惯性时间常数很小，降低了系统旋转储能调压调频设备难以适应大规模微网接入系统，如何改造以适应微网接入各种分布式电源的性能差异及微网的独立/并网两种运行方式导致配网内电能质量问题更加复杂高渗透率微网对大电网影响分析需要基本的理论支撑。微网与大电网作用机理23应对高渗透率下含微网电网的电压稳定性研究高渗透率下含微网电网频率稳定性研究高渗透率下微网接入对电网功角稳定的影响研微网对电网的电能质量影响及治理对策微网的典型故障特征研究电网与微网故障时的相互作用机理研究2424高渗透率下含微网的大电网协同规划设计分布式电源的随机性增大了负荷预测的难度需要考虑未来微网接入，原规划流程不再适用对配电网结构发生深刻影响高渗透率下含微网的配电网中长期负荷预测高渗透率下含微网的电网电源规划高渗透率下含微网的配电网网架规划高渗透率下含微网的配电网无功优化高渗透率下含微网的配电网评价体系应对原有的将配电网作为无源系统进行规划的方法已不再适应微网环境下的系统规划要求。242525含高渗透率微网的大电网运行微网内部电源出力一方面受天气等影响，另一方面在一定程度上也受用户或业主控制，给大电网调度带来困难微网自身具有能量管理系统，只根据本地信息进行管理，需要与大电网进行协调微网本身又是一个可控单元，电网可以对其进行调度，这也为电网运行控制提供了灵活性高渗透率下含微网的电网短期负荷预测新算法高渗透率下含微网电网调度技术与规范的改进措施，优化调度方法微网EMS与电网EMS的协调配