微电网运行与控制概论——20140916
微电网控制
微电网控制
微电网控制是指通过集中控制系统来管理和维护微电网系统的
运行和稳定性。
一般情况下，微电网控制系统主要包括以下几个方面：
1. 电能管理系统：负责监测和管理微电网内部的电力负载和电
力存储设备，确保微电网系统的电力供应和稳定性。
2. 储能系统控制：负责管理和控制微电网的储能设备，包括电池、超级电容器等，确保微电网储能系统的稳定性和运行效率。
3. 电力负载控制：负责监控和管理微电网内各类电力负载设备，加强电力负载与电力供应之间的匹配，确保微电网系统的稳定和安全。
4. 智能分配与控制：负责调整和优化微电网内各种电力设备的
使用，确保微电网系统的高效和优化。
微电网控制系统的主要目的是提高微电网系统的效率和稳定性，降低能耗和能源成本，同时也对于可再生能源的开发和利用具有重
要的意义。
电气工程中的微电网系统设计与运行控制
电气工程中的微电网系统设计与运行控制随着能源需求的增长和可再生能源的发展，微电网系统正逐渐成为电力系统领域的热门话题。
微电网系统通过将分布式发电、能量储存和智能电网技术相结合，实现了对电力系统更高效、可靠和可持续的管理。
本文将讨论微电网系统的设计和运行控制。
微电网系统的设计是微电网项目的核心环节。
首先需要确定系统的规模和目标，以及系统的主要构成。
微电网系统一般由可再生能源发电设备、传统能源发电设备、能量储存设备和智能电网技术组成。
根据项目的具体需求和资源状况，设计师需选择合适的设备和组件，并进行系统拓扑的优化设计。
在微电网系统的设计中，关键问题是系统的能量平衡和负荷匹配。
系统设计师需结合能源资源的特点和负荷需求的变化，制定相应的能量管理策略。
同时，应考虑能量储存设备的容量和充放电效率等因素，以确保系统的稳定供电。
另外，微电网系统的运行控制也是至关重要的一环。
运行控制主要包括电力流控制、频率和电压控制以及故障管理。
电力流控制是微电网系统中的主要控制手段，它通过智能电网技术实现对发电设备和负荷的有效管理。
频率和电压控制是保障系统稳定运行的重要手段，它们通过对各种控制机制的协调调节，实现电网的容量平衡和电压平衡。
故障管理是针对系统出现异常情况时的应急措施，包括自动切换、故障诊断和故障隔离等措施。
为了保证微电网系统的安全可靠运行，还需要进行系统的监测和管理。
监测系统可以实时监控系统的运行状态，包括发电设备的输出功率、负荷的需求及系统的容量状况等。
管理系统则负责对监测信息进行处理和分析，制定相应的工作计划和维护措施，以保证系统的高效运行。
此外，微电网系统的经济性也是考虑的重要因素。
微电网系统的投资和运维成本较高，而且与传统电力系统相比存在一定的技术和管理风险。
因此，在微电网系统的设计和运行控制中，应充分考虑成本优化和风险管理。
总之，微电网系统的设计和运行控制是电气工程中的重要课题。
通过合理的系统设计和有效的运行控制，微电网系统能够实现对分布式能源的高效利用和可持续管理，为电力系统的发展做出重要贡献。
微电网运行与控制华北电力
Vf逆变电源：额定容量0.5MVA,出 口额定线电压0.4kV,内阻抗为0.032 欧姆，饱和电流值为1倍额定电流
线路阻抗正负序阻抗相等： 0.253+0.072jΩ/km,零序阻抗为 1.012+j0.289Ω/km
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5.2 DG故障电流特性
• 一、传统电力系统的故障分析 • 二、典型控制策略下DG输出特性分析 • 三、DG故障电流特性分析 • 四、微电网故障电流特性分析
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一、传统电力系统的故障分析
（1）短路故障类型
危害最 大
发生频 率最高
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一、传统电力系统的故障分析
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（1）分布式电源限流控制器
Dq坐标系控制器限流
限流公式：
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二、典型控制策略下DG输出特性分析
（2）PQ控制逆变器输出特性
PQ 控制方法
Байду номын сангаас1/25/2020 14
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（2）PQ控制逆变器输出特性
电网发生故障时，存在两种输出状态 1)正序电流未达到保护限值
（2）对称分量法
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一、传统电力系统的故障分析
（2）对称分量法
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一、传统电力系统的故障分析
（3）三相短路分析
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一、传统电力系统的故障分析
（4）单相接地短路分析
电力系统规划设计-微网运行与控制
接上篇：电力系统规划设计-新能源并网微电网，现在无疑是比较前沿的内容，国内这块与国外相比有一些差距。
参与做过一些微电网规划，比如三沙岛的，也参观过一些实验室的微电网模型，许继的示范项目，试着总结一二。
一、微电网概述首先说说分布式能源和微电网的区别吧。
分布式能源（DER）：一般定义为包括分布式发电（DG）、储能装置（ES）和与公共电网相连的系统。
其中DG是指满足终端用户的特殊需求，接在用户侧的小型发电系统，主要有内燃机，微型燃气轮机、燃料电池、太阳能、风能等发电系统。
分布式能源有很多优点，比如可实现能源综合梯级利用，弥补大电网稳定性方面不足，环境友好等，但是它的最本质缺点在于不可控和随机波动性，从而造成高渗透率下对电网稳定的负面影响。
所以，分布式能源和微电网的本质区别就在于前者不可控，后者可控。
微电网（MG）把分布式发电、储能装置、负荷通过控制系统协调控制，形成单一可控单元，直接接在用户侧，优点是非常明显的。
微电网的控制模式和策略是里面的关键部分，无论是系统级的主从、对等和综合性控制模式，还是逆变器级的P/Q、U/f、下垂控制，乃至和储能相结合的控制方式，都是微电网的核心部分。
而这些，在分布式能源系统里面是不会涉及的。
所以说，很多外面在搞的微网项目，特别是中国人在国外援建，都是在混淆概念，没有控制系统，其实只能叫做分布式发电（分布式能源系统都算不上）。
所以说微电网的核心在于“自治独立，协调互济”，自治独立指的是微电网具备阻断电网故障影响的能力，使微电网的孤网运行具有不失负荷或者少失负荷；协调互济指的是微电网和主网可以建立互相支援的关系。
国外这块，美国，欧盟和日本研究和应用较为领先，三者之间对于微电网的定义略有区别但不大，国内这块，学校里面天大好像还可以，示范工程许继有两个。
二、微电网的架构微电网的体系结构一般采用国际上比较成熟的三层结构（许继的示范工程也是如此）：配电网调度层、微电网集中控制层、分布式电源和负荷就地控制层。
微电网运行与控制第一章
2013年9月10日星期二
7－5
§1-2 微电网背景
2.燃料电池 燃料电池效率高，污染物排放低，但目前价格较高。 主要的燃料电池有：磷酸盐燃料电池、高温固体氧化物熔融 碳酸盐燃料、低温质子交换膜(PEM)燃料电池等。 燃料电池效率高，与内燃发动机结合具有较低的污染排放。 3.可更新能源发电 光伏发电系统 风力发电系统 生物燃料微型发电系统 4.能量存储系统 蓄电池、超级电容 、超导电磁线圈和高速飞轮储能系统。 能量存储系统在微型发动机的直流母线上可提供当系统负荷 改变时所需要的容量。 5.热能回收技术 为使微电网能够持续发展，应用于热电联产系统中的热能回 收技术十必不可少的 。如低温和高温热交换技术等。
2013年9月10日星期二 7－3
§1-1 引言
微电网的结构应该遵守电网的运行规约以及除了对已存在的 用户具有可接受的影响外没有任何危害。 微电网应能够提供不间断电源的性质。 五、微电网的优点 为配电网提供电能阻塞的缓解作用，延缓新发电设备或输电 容量的投资以及跟随负荷变化和局部电压的支持等。 从电网的观点来看，微电网主要优点是能够在电力系统中作 为一个集中的负荷运行，从而可将其视为可控制的实体。 用户可从微电网受益，微电网的设计和运行不仅可满足本地 用户的电能和热能的需要，还可实现不间断电源的功能，增 强本地供电可靠性，减少线路损耗和维持本地电压等。
第一章 绪论
§1-1 引言 §1-2 微电网背景
2013年9月10日星期二
7－1
§1-1 引言
一、分布式发电系统的起源 传统电力系统的规约和运行环境的发展变化 小型发电系统如微型涡轮发电机组、燃料电池、光伏发电系 统和生物燃料发电系统等的涌现 分布式发电系统包括各种类型的小型发电机、能量存贮系统、 负荷控制以及小型发电机和大电网之间的先进的电力电子接 口装置。 二、微电网的定义 微电网可以定义为一组负荷和微型发电系统作为一个单一的 系统运行，为用户同时提供电能和热能，微电网中大部分微 型发电系统必须基于电力电子接口，从而保证作为单一集合 系统运行时提供一定的适应能力。 微电网采用自适应控制，允许微电网呈现到大电网时，作为 一个单一的控制单元，满足局部电力系统的可靠性和安全性 的需要。
微电网的设计、运行与控制
微电网的设计、运行与控制研究问题及背景随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展，微电网逐渐成为解决能源供应可靠性和经济性的一种新型电能系统。
微电网是一个小尺度、局部化的电能系统，由多种分布式能源资源（DER）以及能量存储设备组成，可以实现电力的自给自足和互联互通。
然而，微电网系统的设计、运行与控制仍然面临许多挑战和问题。
本研究的主要问题是如何设计、运行和控制一个高效可靠的微电网系统，以实现对能源的有效管理和优化能源供应。
研究方案方法1. 确定微电网系统的需求和目标：首先，我们需要分析微电网所服务的负载类型、负荷需求特点以及可用的能源资源类型和容量。
同时，系统需要具备电力质量、能源安全和环境友好性方面的目标。
2. 微电网的设计与拓扑结构选择：在确定需求和目标后，我们需要考虑微电网的拓扑结构，包括DER的选择、容量规模以及互连方式。
设计时考虑能源负荷的预测、微电网系统的容量规模以及系统的红利最值。
3. 微电网的运行策略与控制算法：微电网的运行策略需要考虑各种情况下的资源调度和能源管理问题，包括能源存储、供需平衡、能量负荷管理等。
控制算法的选择需要综合考虑负载需求、能源供应以及微电网系统的运行效率。
4. 数据分析和结果呈现研究过程中，我们将收集微电网系统的运行数据，并对其进行分析。
通过对微电网系统的性能指标如电力质量、能源利用率、稳定性等方面进行评估，可以得出微电网系统的运行效果。
结论与讨论通过对微电网系统设计、运行和控制方案的研究，我们可以得出以下结论：1. 微电网系统的设计需要综合考虑负载需求、能源资源和存储容量以及系统容量规模等因素，以实现高效可靠的能源供应。
2. 微电网系统的运行策略和控制算法需要根据实际情况进行设计和优化，以实现能源的有效管理和供需平衡。
3. 数据分析和性能评估可以验证微电网系统的运行效果，为系统运行和控制的改进提供依据。
在未来的研究中，可以进一步探索微电网系统设计、运行和控制方案的优化，以提高微电网系统的能源利用效率、可靠性和经济性，为可持续发展提供更好的能源解决方案。
微电网建模与控制理论综述
三、控制理论
这些控制方法各有特点，但在微电网中应用时，需要综合考虑系统的特性、 需求和限制条件，选择合适的控制方法。
四、微电网建模与控制理论融合
四、微电网建模与控制理论融合
微电网建模与控制理论之间具有紧密的。通过将控制理论应用于微电网建模， 可以更好地理解和优化微电网的运行特性。
四、微电网建模与控制理论融合
二、微电网建模
二、微电网建模
微电网建模是对微电网系统进行描述、分析和模拟的过程，主要包括微观建 模、中间件建模和全系统建模等方法。
二、微电网建模
微观建模主要针对微电网中的各个组成部分（如光伏、储能、负荷等）进行 建模，重点考虑其动态特性和交互影响。该方法具有较高的精度，但模型复杂度 较高，需要大量的计算资源。
微电网是指由分布式能源、储能装置、负荷等构成的小型电力系统。微电网 控制的主要目的是实现能源的高效利用，同时保障系统的稳定运行。微电网控制 的研究涉及多个领域，包括电力电子技术、控制理论、计算机技术等。目前，微 电网控制的研究已经取得了一定的成果，同时也存在一些争议和挑战。
内容摘要
微电网控制的研究主要集中在以下几个方面： 1、微电网控制的基本概念和理论：微电网的运行特性和控制策略是研究微电 网控制的基础。目前，针对微电网的运行特性已经进行了大量的研究，但针对其 控制策略的研究尚处于初级阶段。
实验与结果分析
为了验证分布式电源建模与微电网控制及保护的有效性，需要进行实验设计 与测试。实验中，需要采用不同类型和规模的分布式电源和微电网，以检验模型 的适应性和性能。同时，还需要进行大量的仿真实验，通过对比分析，评估控制 策略和保护机制的效果。实验结果表明，联合建模与控制策略可以显著提高分布 式电源与微电网的协同运行效果，降低能源消耗，提高系统的稳定性和可靠性。
第四章 微电网运行与控制技术
（2）对等控制策略。即基于电力电子的“即 插即用（Plug and Plug）”和“对等（Point to Point）”的控制。系统中各个分布式电源 是“平等”的关系，不存在从属关系。根据微 电网的控制目标，灵活的设定下垂系数，调节 受控微电源，保证整个微电网的电压稳定、频 率稳定以及电能的供需平衡，具有简单可靠的 优点。但是对等控制策略只考虑了一次调频， 而忽略了传统电网的二次调频问题，即没有考 虑微电网系统电压和频率的恢复问题，因此， 在微电网受到大扰动时，很难保证系统的频率 质量，不能保证负荷的正常运行。另外，此方 法是针对有电力电子技术的微电源的控制，没 有考虑传统发电机如微型燃气轮机与微电网之 间的协调控制。
（4）基于多代理技术的控制。该方法将传统 电网的多代理技术应用到微电网控制系统。该 控制策略综合了多种控制方式，能够随时插入 某种控制，实现了微电网的经济优化调度，保 证了微电网系统安全稳定运行。多代理技术具 有很好的自愈能力，响应能力强等特点可很好 的满足微电网的分散控制的需要。但目前多代 理技术在微电网中的应用还处于起步阶段，还 只是集中对微电网的系统频率、电压等进行控 制的层面，因此要使多代理技术在微电网的控 制中发挥更大的作用，还需要大量的研究工作。
如图4.4所示Droop控制有功-频率（P-f）和 无功-电压（Q-U）呈线性关系，当微电源输 出有功、无功增加时，运行点由A点移动到 B点，达到一个新的稳定运行状态，该控制
方法不需要各微源之间通信联系就可以实
施控制，所以一般采取对微电源接口逆变 器控制。
图4.4 频率、电压下垂特性
4.2 微电网的逆变器控制
4.2.2 微电网中逆变器的控制方法
微电源的控制是微电网控制的基础，而微 电网中大多数微电源通过三相电压型逆变 器（VSI）接入系统，所以对微电源的控制 就是对逆变器的控制。如图4.5，微电源逆 变器控制系统拓扑结构可分为内环控制器 和外环控制器，内环控制器动态响应快， 可以用来提高逆变器输出的电能质量，外 环控制器的动态响应速度较慢，用以体现 不同的控制目的，并产生内环所需的控制 信号。
电力系统中的微电网运行与控制策略研究
电力系统中的微电网运行与控制策略研究随着可再生能源的快速发展和智能电网的推广应用，微电网作为一个能够实现可靠与可持续能源供应的分布式能源系统，引起了广泛关注。
微电网的运行与控制策略是保证其安全稳定运行的重要因素。
本文将深入探讨电力系统中微电网运行与控制策略的研究现状、挑战和发展趋势。
1. 微电网运行与控制策略的概述微电网是一种由多个可互联的分布式能源源（如太阳能光伏、风能、储能系统等）和负荷组成的小型电力系统。
为了实现稳定可靠的电力供应，微电网需要设计合理的运行与控制策略。
运行策略包括微电网的启停策略、能量管理策略、能力分配策略等。
控制策略则涉及到微电网中各种设备的运行状态监测、功率调节、故障检测与处理等内容。
2. 微电网运行与控制策略的研究现状目前，针对微电网运行与控制策略的研究已经取得了很多重要进展。
其中，能量管理策略是微电网运行的核心内容之一。
目前常见的能量管理策略包括最小耗能策略、最大利用率策略、最大续航时间策略等。
此外，还有一些控制策略如频率和电压控制、有功和无功功率控制、容量和功率平衡控制等也得到了广泛的研究。
3. 微电网运行与控制策略的挑战微电网运行与控制策略面临着一些挑战，其中之一是不确定性。
由于可再生能源的天气变化和能量的波动性，微电网中的能源供应具有一定的不确定性。
因此，如何合理地预测和处理能量变化对于微电网运行与控制策略的设计具有重要意义。
此外，由于微电网中的设备和网络结构的复杂性，运行与控制策略的实时性和稳定性也是面临的挑战。
4. 微电网运行与控制策略的发展趋势为了克服微电网运行与控制策略中的挑战，未来的研究和发展将着重于以下几个方面。
首先，需要更加精确的能量预测模型和算法，以提高对能源波动性的处理能力。
其次，需要研究设计具有弹性的控制策略，以应对不同工况变化。
此外，智能化技术的应用将进一步提高微电网运行与控制策略的效果。
例如，利用人工智能、大数据分析和物联网技术来实现微电网的自主优化和自适应控制。
微电网运行与制2
固态电子组件组成的新型无触点开关，利用电子组件（如开关三极管、 双向可控硅等半导体组件）的开关特性，达到无触点、无火花、而能 接通和断开电路的目的
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固态开关
2.1 开关器件
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第二章、微电网组成元件
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双馈异步风力发电系统
双馈异步发电机是一种绕线转子异步发电机 功率等级通常在几百千瓦至几兆瓦之间 定子只能将风力机功率传输给电网，流动是单向的 转子回路中，功率流动是双向的 转子传送的最大功率大约为定子额定功率的30%
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双馈异步风力发电系统
4. d点，此时电池1仍然有正的功率 输出，而电池2上的电流已经反 向，电池2成为电池1的负载，此 时电池1的功率全部加到了电池2 上，如果这种状态持续时间很长 或电池1的功率很大，也会在被 遮挡的电池2上造成热斑损伤。
5. 应当注意到，从c点到d点的工作 区间，电池2都处于接收功率的 状态。
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2.2 分布式电源
风力发电系统
风力发电系统组成框图
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2.2 分布式电源
风力发电剖面图
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2.2 分布式电源
风力发电种类： 根据风轮机分类:
风力发电
(1)水平轴风力发电机组 (2)垂直轴风力发电机组
根据发电机分类: (1)异步型 鼠笼异步发电机(逐步淘汰) 双馈异步发电机
发电效率高
采用回热技术，发电效率约为30％ 采用冷热电联产，能源利用效率可以达到 70%-%90
浅谈微电网的运行及控制策略
浅谈微电网的运行及控制策略作者：张祥坤来源：《现代企业文化·理论版》2016年第11期中图分类号：F270 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2016）06-000-02摘要出于缓解资源供需矛盾、减轻环境污染的考虑，近年来国家格外重视发展新能源。
此举推动了微电网的发展，相关技术也有了明显进步。
在此种情况下，为了使微电网更好的服务于社会发展，有必要对其运行特点及控制方法进行探讨。
本文结合微电网发展现状，从宏观角度出发，简要分析了其运行与控制中的相关问题，并着重对逆变电源的控制路径作了阐述。
关键词微电网运行控制策略微电网是在新能源大受欢迎的背景下发展起来的，对于缓解当前社会主要资源的供需矛盾有着重要的积极意义。
简单来讲，微电网可以看作是服务于我国经济发展与能源事业的新兴技术，具有可靠性高、灵活性强等优势，是推动经济可持续发展的重要力量之一。
因而，在此种技术得到越来越多关注的同时，有必要对其运行及控制进行探究。
一、微电网运行及控制策略（一）关于微电网及其运行微电网这个概念最早由美国提出，长久以来围绕其进行的研究认为其具有较高的可靠性和突出的经济效益。
所谓的微电网，其实指的就是一套系统，其主要构成部分为分布式电源及负荷，其中，电源能够在实现能量转换的同时提供控制，特点在于可兼顾电、热能供应。
相对来讲，微电网相当于一个受控单元，其优势在于能够在保证电能质量的同时，兼顾安全，其运行方式主要有两种，其一为孤岛运行，其二为并网运行。
实际上，自微电网被提出之后，相关的研究就已经开始，截至目前已经取得了很多重要成果，就研究方向与侧重点来讲，国外目前对其的研究大多是围绕其规划、相关影响等方面展开，而国内对其的研究起步较晚，当前尚处于仿真研究阶段。
我国对微电网进行的研究认为，其可以借助分布式电源实现能源供应，是一种相对特殊的电网，且其电源可以借助电子器件实现能量转换，之后并联接在用户侧，这样就可以在保证电能质量的基础上，尽可能的提升供电安全程度。
微网运行和电能质量控制研究
微网运行和电能质量控制研究一、本文概述随着现代电力系统的快速发展，微网作为一种新型的电力供应方式，其重要性和地位日益凸显。
微网由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成，可以实现电能的自给自足和与外部电网的互补运行。
微网不仅提高了电力系统的供电可靠性和经济性，还有助于促进可再生能源的利用和节能减排。
然而，微网的运行和电能质量控制面临着诸多挑战，如分布式电源的间歇性和不确定性、负荷的多样性和动态性、以及微网与外部电网的交互等。
因此，对微网运行和电能质量控制的研究具有重要的理论意义和实践价值。
本文旨在深入研究微网的运行特性和电能质量控制方法。
对微网的基本结构和运行原理进行介绍，为后续研究奠定理论基础。
分析微网运行中面临的电能质量问题，如电压波动、频率偏移、谐波污染等，并探讨其产生的原因和影响因素。
接着，提出一种基于先进控制理论的微网电能质量控制方法，通过仿真实验验证其有效性和可行性。
对微网运行和电能质量控制的未来发展方向进行展望，为微网的优化设计和实际应用提供参考。
通过本文的研究，可以为微网运行和电能质量控制提供理论支持和实践指导，推动微网技术的进一步发展和应用，为电力系统的可持续发展做出贡献。
二、微网运行分析微网作为一种独立的电力系统，其运行特性与大型电网有着显著的区别。
微网运行分析主要包括微网的稳定性、经济性、环保性以及电能质量等方面。
微网的稳定性分析是关键。
微网中的电源类型多样，包括风力发电、光伏发电、燃料电池等可再生能源，以及储能装置如蓄电池等。
这些电源的出力特性受自然环境影响大，如风速、光照强度等，因此微网的功率输出具有波动性。
为了保障微网的稳定运行，需要对微网进行建模分析，研究其功率平衡、电压稳定、频率稳定等问题，并提出相应的控制策略。
微网的经济性分析也是重要的一环。
微网的建设和运营成本相对较高，但其可以提供可靠的电力供应，减少对传统电网的依赖，降低能源消费成本。
因此，需要对微网进行经济性评估，分析其在不同场景下的经济效益，为微网的规划建设和运营管理提供决策依据。
微电网的建模与控制
微电网的建模与控制近年来，随着能源问题的日益突出，微电网作为一种新兴的电力系统形式，受到了广泛关注。
微电网是一种小规模的、能够独立运行的电力系统，在能源转型和可持续发展的背景下，具有重要的意义。
本文将围绕微电网的建模与控制展开讨论，探究其在提高能源利用效率、实现供需匹配、保障电力系统安全稳定等方面的应用前景。
一、微电网的概念与特点微电网是一种由分布式能源、负荷和能源存储系统组成的小型电力系统，与传统的大型集中式电力系统相比，具有以下几个显著的特点：1. 可独立运行：微电网可与主电网隔离，形成一个相对独立的小型电力系统，当主电网故障或停电时，微电网仍然能够继续供电，增强了电力系统的可靠性。
2. 多能源互补：微电网中可以集成多种不同类型的分布式能源，如太阳能、风能、生物质能等，通过互补利用不同能源的优势，提高了能源利用效率。
3. 能量管理灵活：微电网中引入能量存储系统，可以对能源进行调度和管理，实现电力供需的平衡。
此外，微电网还可以与主电网进行双向能量交换，实现能源的共享和互补。
二、微电网的建模过程微电网的建模是实现其有效运行和控制的基础。
建模的目的是通过数学模型对微电网的各个组成部分进行描述，为后续的控制策略设计和性能评价提供依据。
微电网的建模过程主要包括以下几个步骤：1. 资源建模：对微电网中的分布式能源进行建模，包括太阳能光伏发电系统、风能发电系统、燃料电池等。
通过对能源输出特性的建模，可以准确地描述能源的性能和供应能力。
2. 负荷建模：对微电网中的负荷进行建模，包括家庭、商业和工业用电等。
负荷建模需要考虑各种用电设备的功率需求、运行特性以及负荷变化的随机性，以便更好地预测和控制负荷。
3. 储能系统建模：储能系统是微电网中的重要组成部分，对其进行建模可以描述其充放电特性、能量转换效率以及储能容量等指标。
基于储能系统的建模，可以实现对能量调度的优化和控制。
4. 传输与配电系统建模：微电网的传输与配电系统包括输电线路、开关设备、变压器等，通过对其进行建模可以描述电力传输特性、网络拓扑结构以及电压稳定等关键参数。
智能电网中的微电网规划与运行控制
智能电网中的微电网规划与运行控制随着科技的不断进步与人们对清洁能源的需求增加，智能电网的建设已经成为了实现可持续能源转型的重要措施之一。
而在智能电网中，微电网的规划与运行控制成为了一个关键的环节。
1. 微电网的定义与特点首先，我们来了解一下什么是微电网。
微电网是指由多种不同能源组成的小型能源系统，具备与传统电网相互独立的能力。
它可以利用可再生能源，如太阳能、风能等，通过本地能源的生产与储存实现自给自足，同时也能够与传统电网进行互联，实现双向能量交换。
微电网与传统电网相比，具有以下几个特点。
首先，微电网具备了自给自足的能力，能够在断网情况下独立运行，从而提高了电网的可靠性和鲁棒性。
其次，微电网能够实现能源的多样化利用，不再依赖于单一能源，通过组合不同的能源形式，使能源的供应更加可持续。
此外，微电网还可以通过与传统电网的互联，实现能源的双向流动，使得能量的分配更加高效和灵活。
2. 微电网的规划微电网的规划是实现其可靠运行的基础。
规划过程主要包括需求分析、能源选择、设备配置和布局设计等几个方面。
首先，需求分析是微电网规划的第一步。
在进行规划前，需要对微电网的用电负荷进行精确的测算与分析。
这可以通过历史用电数据、用电设备特性和用电负荷预测等方法得出，从而确定微电网的总体规模和电力需求。
其次，能源选择是微电网规划中的一个重要环节。
根据能源的特性、供应可靠性和成本效益等因素，选择合适的能源形式。
常见的能源包括太阳能、风能、生物能等可再生能源，以及传统的火电、水电等。
在选择能源时，需要充分考虑微电网的地理位置和资源条件，以提高能源的利用效率。
设备配置是微电网规划的第三步。
根据需求分析和能源选择的结果，确定微电网所需的各类设备，包括发电设备、储能设备、配电设备等。
对于发电设备的选择，需要考虑其发电能力、稳定性和可靠性等因素；对于储能设备的选择，需要考虑其容量、充放电效率和储能效率等因素。
在设备配置的过程中，需注意设备之间的兼容性和协同性，以确保整个系统的稳定运行。
微电网运行与控1
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2008年的那一场雪
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1.2 为什么要提出微电网？
集中式电网不足
能源短缺和环境污染
提供电网接纳分布式发电能力
12/5/2014
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1.2 为什么要提出微电网？
能源短缺和环境污染
石油：资源的储量为10195亿桶，可供开采43年，高成本油田可供人类开采240年； 天然气：埋藏量为144万亿立方米，可开采63年，高成本气田可供开采452年； 煤炭：埋藏量10316亿吨，可开采231年； ------------------------------------ 华丽的分割符-------------------------------------------------核燃料：铀已探明储量436万吨，可供72年使用(海水中的铀可供使用1万年，利用 钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年)；利用热核反应，海水中的锂能源可开采 年限为1600万年(DT反应)，而利用重水的DD反应，则开采年限为60亿年，将成为 人类取之不尽、用之不竭的新型能源。 水能：可再生能,可开采3.8亿千瓦，已开发0.72亿千瓦. 风能：可再生能,是目前世界上增长最快的能源，年增长率达27%,2.5亿千瓦. 太阳能：可再生能,620大卡/平方厘米· 年，平均年日照2000小时。
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三、微电网现状
（2）微电网分类
1、按接入电压等级
低压微电网（接入电压等级380V） 高压微电网（接入电压等级10KV）
2、按功能需求
单一微电网； 多种类设备微电网； 公用微电网：
凡是满足一定技术条件的分布式发电和微电网都可以接入，它根据用户对可靠性的 要求进行负荷分级，紧急情况下首先保证高优先级负荷的供电
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综合各种关于分布式电源的标准，DG具有四个基本特征。
特征一：直接向用户供电，潮流一般不穿 越上一级变压器。 特征二：装机规模小，一般为10MW及以下。 18个典型国家（组织）中，13个为10MW及 以下，3个为数十MW级，2个为100MW级。 特征三：通常接入中低压配电网，一般为10（35）kV及以下。18个典型国家 （组织）中，8个为10kV及以下，7个为35kV级，3个为110（66）kV级。 电网 电网
工厂企业
居民
时间轴/h
分布式电源并网运行方式
输电 网络
高压配网
G
G
G
G
以分布式电源（DG）为单元 优点：接入方便，运行简单 缺点： 系统故障退出运行 间歇性影响周边用户 能源综合优化困难 对电网运行调度提出了挑战 上述缺点将制约了DG的发展
110KV
中压配网
35/10KV
负荷 低压配网 0.4KV 负荷
用户应用层支持人机交互，支持展示微 电网运行状态与功能。 分析决策层分析网络状态分析、潮流计 算，进行经济性和可靠性评估。时间尺 度为小时（h）级 微网运行层实现对微网的电气控制，时 间尺度为分钟（min）级 物理层控制控制微电源和储能装置，时 间常数在毫秒（ms）级到秒（s）级
微电网分层(主从)控制框图
独立运行的PV系统组成
并网运行的PV系统组成
风力发电
调节发电机 转速适应风 速变化
感应式发电机
旁路开关
无法调节无 功，需增加 无功补偿
10 ... 24 kV, f = 50 Hz
齿轮箱
软并网控制器
运行控制器
brake
690V/10000V
交流异步发电机
中压开关
功率控制器 功率补偿器 风轮转子
目 录
1 引言 2 微电网的结构与组成 3 微电网的运行与控制
4 分布式发电及微电网发展 5 总结
微电网的运行方式及控制
并网状态 离网状态 并网离网切换 离网并网切换 故障检修 大电网直供
微网运行方式示意图
微电网的运行方式及控制
并网状态 • 大电网提供频率和PCC点电压支撑，维持网内功率平衡； • 微电源根据电力市场规律选择最优运行模式以获得最大 的经济效益； • 微网内局部电压可由微电源进行调节。 离网(孤岛)状态 • 功率平衡、频率和电压支撑由微电源选择不同控制模式 实现； • 由于微电源的惯性几乎为零，频率控制具有一定的难度； • 必须有储能设备。
几种微电源的基本原理及控制
微型涡轮发电机 • 回流换热器利用燃烧过程产生的 排出废气，增加了系统的效率； • 系统中的发电机为永磁发电机， 发电机通过电力电子装置并网； • 无需发电机转速与电网严格同步， 其控制原理及大型汽轮发电机组 基本一致。
整流器 微型涡轮 发电机组 ～
三相380V
逆变器
Байду номын сангаас
微电网MG
大电网
优质
用电 环节 配电 环节
安全
当前大电网
发电 环节
输电 环节
经济
高效
集中式 单一供电系统
分布式发电（DG）
DG定义：利用分布式能源，装 机规模小，位于用户附近，通 过10（35）kV及以下电压等级 接入的可再生能源、资源综合 利用和能量梯级利用多联供发 电设施。
风能
太阳能
分布式 生物质能 能源 海洋能
能量管理 系统 负荷差异化 分级
分布式 发电 能源使用 多样性
微电网 技术特征
可独立 运行
辅助电网 优化调度
微电网的优点
可大大提高分布式电源的有效运行时间； 有助于电网灾变时的重要负荷持续供电； 避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响； 有助于可再生能源优化利用和电网节能降损。 。。。。。 经济与社会意义巨大!
DG
DG
DG
DG
DG
分布式电源并网技术
纽带！
电力电子功率变换技术
电子运动代 替机械运动
DC
AC
DC
DC
1.2 1.0 谐波振幅
DC
V1 Ud + V2 ur uc
AC
VD1 R VD2 uo V3 L V4 VD3
0.8 0.6 0.4 0.2
a=1.0 a=0.8 a=0.5 a=0
L L L C u
功率变换拓扑
整流等效拓扑
燃料电池
氧化 e
e
CH 4 H 2 O CO 3H 2
CO H 2 O CO2 H 2
e 浓缩
• 将燃料(氢）与氧化剂(空气)中的化学能转化为电能； • 不是储能设备，是发电设备，所以叫燃料电池； • 能量转化效率高，本体效率可达40~60%，大容量热电联合联合 循环系统效率可达80%以上，是一般内燃机的2~3倍； • 非常环保，污染排放非常小、噪音极小，燃料易获取。
永磁直驱发电机
无齿轮箱，发 电机转速不同 步，能量转换 效率高
风机主控器
并网电能质 量高，功率 因数可控
双馈异步发电机
主回路断路器
调节转子励磁 电流，只需调 节转差功率， 变流器成本低
10...24 kV, f = 50 Hz or 60 Hz
齿轮箱
制动器 异步发电机
机侧 变流器
网侧 变流器
变压器 开关设备
微电网运行与控制概论
武汉大学电气工程学院 主讲人: 孙建军 jjsun@
目 录
1 引言 2 微电网的结构与组成 3 微电网的运行与控制
4 分布式发电及微电网发展 5 总结
背景
化石能源 大机组 大电网 高电压
环境污染 能源危机 电网安全
可再生能源 分布式发电 DG
功率波动 稳定性差
自发自 特征四：发电类型主要为可再生能源发电、资源综合利用发电、高能效天然 用！
气多联供（能效一般达到70%以上）。
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我国分布式电源发展重点是风电、光伏发电、小水 电和小型天然气多联供等技术类型。
2 分布式电源的概念常常与可再生能源发电、热电联
产的概念发生混淆，大型可再生能源发电、大型燃气 蒸汽联合循环机组不属于分布式电源。
微电网主要是利用储能和控制装置，实现分布式电源与本地
负荷电力电量自平衡的微型供电网络，是新技术在配电网中 的应用，是智能电网的组成部分。 分布式电源并网不一定要依靠微电网技术；但微电网必然包 含分布式电源，同时配置能量管理系统、控制装置、储能装 置等实现“自治”、“友好”。
总结美国、欧洲、日本等国20个微电网试点工程，具备以下四 个基本特征： 微型：微电网电压等级一般在10kV以下；系统规模一般在 兆瓦级及以下；与终端用户相连，电能就地利用。 清洁：微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能 源综合利用为目标的发电形式。天然气多联供系统综合利 用率一般应在70%以上。 自治：微电网内部电力电量能实现基本自平衡，与外部电 网的电量交换一般不超过总电量的20%。 友好：微电网对大电网有支撑作用，可以为用户提供优质 可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。
拓扑结构
• 直流与交流微网系统
直流微网系统-环形 直流微网系统-辐射形
交流微网系统
交直流混合微网系统
微网结构特征
• 简单结构与复杂结构微网
简单结构微网
DG
复杂结构微网
微电源控制器/并网逆变器——功能 自动调节馈线的潮流； 自动调节节点电压及负荷分配； 确保系统能够自动平滑地转换孤岛和并网模式 微电源控制器/并网逆变器——特点 响应时间为毫秒级的，控制信号采自本地测量电压和电流； 即插即用。一般不需要快速通信协调微电源控制器的运行； 投入与退出不改变系统中的已经存在的控制和保护装置。
主轴承
变桨 机构 变流控制器
调节转速适 应风速变化
风机主控器
并网电能质 量高，功率 因数可控
储能设备
飞轮储能
蓄电池储能
超导储能
超级电容储能
• 储能设备并不是个发电设备，但是微网中最关键的设备，主要 用于平抑间歇性微电源的功率波动； • 大型电力系统中，同步发电机组的旋转动能在维持负荷的动态 平衡、减小系统频率的瞬时变化起着重要的作用； • 在微电网中燃气轮机、风力发电等微电源容量较小，其旋转动 能也小；而光伏发电系统和燃料电池系统根本没有旋转动能， 如没有快速双向储能设备的调节，则很难保证系统频率的动态 稳定； • 应对不同时间尺度变化的功率波动需要选择不同的储能方式。
配网层面
用户负荷
当前信息
输入输出 功率控制
DG层面
预测
实时能量 功率控制
间歇电源 预测
当前信息
分布式电 源控制
负荷层面
负荷响应 控制
继电保护系统 • 微电网中的继电保护必须同时能够响应大电网和微电网 的故障； • 对于大电网的故障，所需响应可能是为了保护微电网中 非常重要的负荷，应该迅速地将这些负荷与大电网隔离 开来； • 如果故障发生在可运行于孤岛状态的微电网内部，则所 需的保护是将馈线中最少可能的线路断开，从而消除故 障影响。
能量管理系统
自治运行
能量管理系统通过为每个微型电源控制设置功率和电压 的参考值来调节微电网的运行状态。其目标为 • 确保微型电源为负荷提供所需的热能和电能； 友好 • 保证微电网满足大电网的运行规约； • 微型电源的排放和系统的损耗达到最小；
充分利用可再生清洁能源 经济环保 热、冷、电联供
• 使微型电源的运行效率达到最大等。
微电源控制策略
决定了微电源的 外特性，时间尺 度ms级
改善微电源输出电 压/电流波形，提高 控制增益和响应速 度，时间尺度μs
微电源的PQ控制
控制目的是使 DG输出的有功功率和无功功 率等于其参考功率 例如当系统频率为 50Hz 、 DG 的端口电压 为额定值时， DG 运行在 B 点，输出的有功 功率和无功功率分别为 Pref、 Qref；当系 统的频率增加，且 DG的端口电压幅值增大， 此时 DG 运行点将由 B 点向 A 点移动，输出 的有功和无功依然为 Pref、 Qref；当系统 的频率减小，且 DG的端口电压幅值减小， DG 运行点将由 B 点向 C 点移动，输出的有 功和无功依然为Pref、Qref。