智能微电网技术
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
——监控系统
SYE智能微电网核心技术
1.高效应答式自定义 通讯协议
通信监控系统
1.基于HTTP隧道远程监控系统 2.TCP/IP光纤网络通讯系统
控制保护系统
通信协议
1.太阳能并网发电系统专利 2.分级控制微型电网组网方法 3.互补式太阳能发电系统
4.光伏逆功率控制保护系统
能源管理系统
数据采集单元 指令执行机构
保护设备 控制设备
1.基于GPRS的实时远程监 测技术 2.基于DSP技术的高精度高 速率数据采集单元 3.PLC可编光伏建筑一体化 2.太阳能发电站电池板巡检系统 3.输配电系统构建
1.多向逆变整流控制一体机 2.光伏逆变功率控制器 3.电量分析采集仪
推广模式
湘潭九华示范区智能 中国兴业太阳能(湖南)
微电网示范项目
产业园
湖南
国内外技术领先的兆瓦级并网型智 能微电网示范项目
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
光伏文化中心 光伏发电主系统
风力发电机 风力发电系统
光伏并网柜 光伏发电并网系统
多项变流控制器 核心控制部件
风电并网柜 风力发电并网系统
◆经济性往往对微网有一定的限定，必须随时容纳DER单 元和负荷的接入和断开，并同时保证微网稳定的运行。
◆保护系统更高的要求：网络结构发生变化，短路电流计 算更复杂，需要系统解决此问题。
微电网保护技术：
大量分布式发电的并网运行将深刻影响配电网络结构及配电网中 短路电流大小的分布，由此给配电网的运行、控制及继电保护工作带来很 多方面的影响 。
优化
优化资产的利用， 降低投资成本和运行维护成本。
智能微电网优势
经济优势
合理梯级应用，提高能源利用率（60%~90%）,就近供电，减少网 损，投资回报率高，无大型电站建设的投资风险。
环保优势
减轻环保压力，排放总量减少，少征地及线路走廊，减少高压电磁 污染）。
能源优势
安装场地灵活，能源选择多样化，多个电源，多种燃料，可同时提 供（电，热，冷）。缓解了能源危机。
监控器 远程监控系统
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
——能源管理系统
➢数据采集和监控系统（SCADA系统） ➢自动发电控制（AGC） ➢经济调动控制（EDC） ➢电力系统状态故估计（State Estimator） ➢安全分析（Security Analysis）
——BIPV太阳能并网系统
➢太阳能最大功率跟踪（MPPT） ➢发电能力的预测等功能 ➢通讯功能 ➢可控制功能
——风机并网系统
➢风机并网系统具有太阳能并网系统的所有功能 ➢风机卸荷装置 ➢刹车装置
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
——储能系统
➢峰谷调节功能 ➢自动均衡功能 ➢充放保护功能 ➢自动巡检功能 ➢通讯功能
——控制执行保护系统
➢控制、执行功能 ➢独力自动运行功能 ➢保护功能
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
内容
特点及优势 国内外现状 SYE商业应用 效益分析
工程要素
电网结构图
智能微电网的概念
分布式微能源 能量管理系统
输配电系统
用户负载
智能微电网
微电网是集微能源、负荷、能量管理系统为一体的独立的微型智能 配电系统。
两种运行模式
正常情况下微网与常规配电网并 网运行，称为联网模式
当检测到电网故障或电能质量不 满足要求时，微网将及时与电网 断开而独立运行，称为孤岛模式
支持可再生能源的正确、合理的接入，适应分布式发电和微电网的接入 ，能使需求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动 ，满足用户多样化的电力需求。
支持电力市场和电力交易的有效开展；实现资源的合理配置；降低电网 损耗；提高能源利用效率；为用户提供可承受电价水平的电力。
实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化 、规范化和精细化管理。
可再生能源为主，传统能源为辅 满足不断增长的能源需求
单位:千瓦
对蓄电池和柴油机进行智能控制 满足负荷变化要求，保证安全性
通过能源管理系统使新能源使用效 率最大化
8:00 11:00 14:00 17:00 19:00 23:00
智能微电网工程要素
特殊应用案例分析--军队应用方案
军用岛屿微电 网产生背景
ⅱ欧洲的微电网研究
国外智能微电网研究：
ⅲ日本的微电网研究
类型 发电容量 /MW
大规模 1000
燃料 石油或煤
应用场合 市场规模
工业区
10~20
石油或煤，
中规模
100
可再生能源
工业园
100
小型区域电网
小规模
10
可再生能源 、住宅楼、岛 3000
屿和偏远地区
Classifications of microgrids by Mitsubishi Ltd
环境 成本
发电 成本
企业亏损利润
改造前电价
财政补贴
改造后电价
财政收益
用发 电电 成成 本本
实施前
实施后
经济利润
企业投资利润
环境成本补贴
发电
成本
随着规模化产业化应
用后，市场竞争导致
电价适度降低，最终
规模化产业化
会使政府、企业和用 户三方受益。
经济效益
通过对东澳岛运行系统的总结及概括，决定微电网造价有3大因素： 1，太阳能资源；2，风力资源；3，用电负荷白天和夜晚的比例。 结合计算软件，得出以下各部件成本（均不含电网建设费用） ：
◆单相负荷和单相DER单元的出现，微网自身受到单相不 平衡程度的影响比较严重。 ◆微网供电的一个显著特点就是可能形成“不可控”电 源，如风电，光伏发电。 ◆微网的并，离网运行方式的不同和储能单元的存在， 使得微电网存在内部能量的多向、多路径流动与传输， 需要建立适合该特点的网络设计和运行理论的基础。
说明
天津生态城万拓住宅 项目零能耗售楼处
中新生态城
内蒙古天津
50kw风光互补，BIPV形式
东澳岛风光柴蓄智能 微电网
中国兴业太阳能技术 控股有限公司
珠海东澳岛
中国首个基于海岛的兆瓦级“风光 柴蓄”智能微电网项目
万山岛风光柴蓄波浪 能智能微电网
中国兴业太阳能技术 控股有限公司
珠海万山岛
基于海岛的兆瓦级“风光柴蓄波浪 能”智能微电网项目
1.利用现有输电配电线路网络，避免重复建设。 2.利用已有航油发电系统作为补偿，备用。 3.岛上光照度强，日照时间长，新增太阳能发电。安装位置：办公、 营房楼顶，开阔地。 4.海岛晚上风力强劲，新增风机发电，与太阳能形成互补。 5.参照东澳岛微网模式建立380V或10kV交流网络，发电，用电设备 均连接在母网。 6.多种能源发电及微网储能特点增强了电网的可靠性，解决了航油发 电系统故障率高而军用设施安全要求高的缺点。 7.微网负荷预测功能充分利用新能源，可使燃油发电降低到5%以下， 污染减少，噪音降低。 8.微网智能管理系统可实现无人值班，减少维护、值班人员。
■分布式电源降低了所在线路保护的灵敏度。
■相邻线路故障时，分布式电源引起所在线路保护误动作。
■分布式电源对重合闸的影响。
■分布式电源对保护范围的影响。
另外微电网孤网运行和并网运行时，保护策略截然不同微网中的 保护装置应能处理两种模式下的各种类型的故障。
ⅰ国美外国智的能微电微网电研网究研究：
国外智能微电网研究：
智能微电网特点
可监测
实时分析
智能化
可预测
可兼容
可控制
坚强 自愈 兼容 经济 集成
在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发 生大面积停电事故；在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍 能保证电网的安全运行；具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的 能力。
具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预 防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。
国内智能微电网研究
目前清华大学，中国科学院电工研究所，天津大学等相继对微电网展开了研究。并
取得了一定的进展，但与欧洲、美国及日本的由研究机构、制造商和电力公司组成的庞 大研究团队相比，我国在研究力量和取得的成果上仍存在较大的差距。目前我公司已建 和在建的微电网示范性工程有：
微电网示范系统
资助和运行机构 地理位置
在我国有很多散落在大海深处的四无小岛--无淡水、无耕地、无 居民、无航班，但是这些岛屿在军事国防上具有重要的意义，常年有 驻军官兵和军事设施。其电力供应成了很大的难题，目前现状是用价 格高昂的航空燃油来发电。燃油成本，运输成本，维护成本的增加， 进一步压缩了官兵们的日常用电。
四无岛微电网供电解决方案
分布式微能源 — 柴油发电机、燃气轮机以及可再生能源（包括热电联产、秸秆发电、
沼气发电等）等构建。
燃气轮机
柴油发电机
太阳能电池
风力发电机
能量管理系统：
数据采集和监控系统（SCADA系统） 自动发电控制（AGC） 经济调动控制（EDC） 电力系统状态故估计（State Estimator） 安全分析（Security Analysis） 用户侧优化管理 保护系统
如果针对“平均负荷”来表述微电网成 本，为100元/W，即100KW微电网 1000万左右成本；（包括柴油发电机成 本） 由于我们的微电网主要是利用太阳能， 如果是光伏系统做成具备微电网功能， 成本落在20～25元/W；（包括柴油发 电机成本）
社会效益
东澳岛能源供给结构图 70%
智能微电网实施后带来的好处 ：
总结：新建电网不仅解决了供电不足，还降低了用电成本，减少 环境污染，增强电网的可靠性等优点；从已有经验来看：3-4年可回 收初期投资。因此四无岛微电网供电是可行而科学的解决方案。
原有供电网络： 通讯监控网络：
方案简图
风能
太阳能
航油发电机
蓄电池
光照计
监控设备
温度计
军用设施
办公用电
海岛路灯
生活用电
风速计
安全优势
调峰问题（与燃气互补），灾备功能，提高供电可靠性和供电质量， 防止大面积停电事故的发生。
运用优势
偏远地区安装便利，海岛微网，重要负荷UPS功能。
微电网技术难点
◆DER单元的稳态和动态特性，尤其是电力电子耦合单元， 与传统的大汽轮发电机单元有所不同；特别在孤网运行 方式下，微网频率控制具有挑战性。
SYE智能微电网核心技术
1.高效应答式自定义 通讯协议
通信监控系统
1.基于HTTP隧道远程监控系统 2.TCP/IP光纤网络通讯系统
控制保护系统
通信协议
1.太阳能并网发电系统专利 2.分级控制微型电网组网方法 3.互补式太阳能发电系统
4.光伏逆功率控制保护系统
能源管理系统
数据采集单元 指令执行机构
保护设备 控制设备
1.基于GPRS的实时远程监 测技术 2.基于DSP技术的高精度高 速率数据采集单元 3.PLC可编光伏建筑一体化 2.太阳能发电站电池板巡检系统 3.输配电系统构建
1.多向逆变整流控制一体机 2.光伏逆变功率控制器 3.电量分析采集仪
推广模式
湘潭九华示范区智能 中国兴业太阳能(湖南)
微电网示范项目
产业园
湖南
国内外技术领先的兆瓦级并网型智 能微电网示范项目
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
光伏文化中心 光伏发电主系统
风力发电机 风力发电系统
光伏并网柜 光伏发电并网系统
多项变流控制器 核心控制部件
风电并网柜 风力发电并网系统
◆经济性往往对微网有一定的限定，必须随时容纳DER单 元和负荷的接入和断开，并同时保证微网稳定的运行。
◆保护系统更高的要求：网络结构发生变化，短路电流计 算更复杂，需要系统解决此问题。
微电网保护技术：
大量分布式发电的并网运行将深刻影响配电网络结构及配电网中 短路电流大小的分布，由此给配电网的运行、控制及继电保护工作带来很 多方面的影响 。
优化
优化资产的利用， 降低投资成本和运行维护成本。
智能微电网优势
经济优势
合理梯级应用，提高能源利用率（60%~90%）,就近供电，减少网 损，投资回报率高，无大型电站建设的投资风险。
环保优势
减轻环保压力，排放总量减少，少征地及线路走廊，减少高压电磁 污染）。
能源优势
安装场地灵活，能源选择多样化，多个电源，多种燃料，可同时提 供（电，热，冷）。缓解了能源危机。
监控器 远程监控系统
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
——能源管理系统
➢数据采集和监控系统（SCADA系统） ➢自动发电控制（AGC） ➢经济调动控制（EDC） ➢电力系统状态故估计（State Estimator） ➢安全分析（Security Analysis）
——BIPV太阳能并网系统
➢太阳能最大功率跟踪（MPPT） ➢发电能力的预测等功能 ➢通讯功能 ➢可控制功能
——风机并网系统
➢风机并网系统具有太阳能并网系统的所有功能 ➢风机卸荷装置 ➢刹车装置
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
——储能系统
➢峰谷调节功能 ➢自动均衡功能 ➢充放保护功能 ➢自动巡检功能 ➢通讯功能
——控制执行保护系统
➢控制、执行功能 ➢独力自动运行功能 ➢保护功能
智能微电网—东澳兆瓦级微电网
内容
特点及优势 国内外现状 SYE商业应用 效益分析
工程要素
电网结构图
智能微电网的概念
分布式微能源 能量管理系统
输配电系统
用户负载
智能微电网
微电网是集微能源、负荷、能量管理系统为一体的独立的微型智能 配电系统。
两种运行模式
正常情况下微网与常规配电网并 网运行，称为联网模式
当检测到电网故障或电能质量不 满足要求时，微网将及时与电网 断开而独立运行，称为孤岛模式
支持可再生能源的正确、合理的接入，适应分布式发电和微电网的接入 ，能使需求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动 ，满足用户多样化的电力需求。
支持电力市场和电力交易的有效开展；实现资源的合理配置；降低电网 损耗；提高能源利用效率；为用户提供可承受电价水平的电力。
实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化 、规范化和精细化管理。
可再生能源为主，传统能源为辅 满足不断增长的能源需求
单位:千瓦
对蓄电池和柴油机进行智能控制 满足负荷变化要求，保证安全性
通过能源管理系统使新能源使用效 率最大化
8:00 11:00 14:00 17:00 19:00 23:00
智能微电网工程要素
特殊应用案例分析--军队应用方案
军用岛屿微电 网产生背景
ⅱ欧洲的微电网研究
国外智能微电网研究：
ⅲ日本的微电网研究
类型 发电容量 /MW
大规模 1000
燃料 石油或煤
应用场合 市场规模
工业区
10~20
石油或煤，
中规模
100
可再生能源
工业园
100
小型区域电网
小规模
10
可再生能源 、住宅楼、岛 3000
屿和偏远地区
Classifications of microgrids by Mitsubishi Ltd
环境 成本
发电 成本
企业亏损利润
改造前电价
财政补贴
改造后电价
财政收益
用发 电电 成成 本本
实施前
实施后
经济利润
企业投资利润
环境成本补贴
发电
成本
随着规模化产业化应
用后，市场竞争导致
电价适度降低，最终
规模化产业化
会使政府、企业和用 户三方受益。
经济效益
通过对东澳岛运行系统的总结及概括，决定微电网造价有3大因素： 1，太阳能资源；2，风力资源；3，用电负荷白天和夜晚的比例。 结合计算软件，得出以下各部件成本（均不含电网建设费用） ：
◆单相负荷和单相DER单元的出现，微网自身受到单相不 平衡程度的影响比较严重。 ◆微网供电的一个显著特点就是可能形成“不可控”电 源，如风电，光伏发电。 ◆微网的并，离网运行方式的不同和储能单元的存在， 使得微电网存在内部能量的多向、多路径流动与传输， 需要建立适合该特点的网络设计和运行理论的基础。
说明
天津生态城万拓住宅 项目零能耗售楼处
中新生态城
内蒙古天津
50kw风光互补，BIPV形式
东澳岛风光柴蓄智能 微电网
中国兴业太阳能技术 控股有限公司
珠海东澳岛
中国首个基于海岛的兆瓦级“风光 柴蓄”智能微电网项目
万山岛风光柴蓄波浪 能智能微电网
中国兴业太阳能技术 控股有限公司
珠海万山岛
基于海岛的兆瓦级“风光柴蓄波浪 能”智能微电网项目
1.利用现有输电配电线路网络，避免重复建设。 2.利用已有航油发电系统作为补偿，备用。 3.岛上光照度强，日照时间长，新增太阳能发电。安装位置：办公、 营房楼顶，开阔地。 4.海岛晚上风力强劲，新增风机发电，与太阳能形成互补。 5.参照东澳岛微网模式建立380V或10kV交流网络，发电，用电设备 均连接在母网。 6.多种能源发电及微网储能特点增强了电网的可靠性，解决了航油发 电系统故障率高而军用设施安全要求高的缺点。 7.微网负荷预测功能充分利用新能源，可使燃油发电降低到5%以下， 污染减少，噪音降低。 8.微网智能管理系统可实现无人值班，减少维护、值班人员。
■分布式电源降低了所在线路保护的灵敏度。
■相邻线路故障时，分布式电源引起所在线路保护误动作。
■分布式电源对重合闸的影响。
■分布式电源对保护范围的影响。
另外微电网孤网运行和并网运行时，保护策略截然不同微网中的 保护装置应能处理两种模式下的各种类型的故障。
ⅰ国美外国智的能微电微网电研网究研究：
国外智能微电网研究：
智能微电网特点
可监测
实时分析
智能化
可预测
可兼容
可控制
坚强 自愈 兼容 经济 集成
在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发 生大面积停电事故；在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍 能保证电网的安全运行；具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的 能力。
具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预 防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。
国内智能微电网研究
目前清华大学，中国科学院电工研究所，天津大学等相继对微电网展开了研究。并
取得了一定的进展，但与欧洲、美国及日本的由研究机构、制造商和电力公司组成的庞 大研究团队相比，我国在研究力量和取得的成果上仍存在较大的差距。目前我公司已建 和在建的微电网示范性工程有：
微电网示范系统
资助和运行机构 地理位置
在我国有很多散落在大海深处的四无小岛--无淡水、无耕地、无 居民、无航班，但是这些岛屿在军事国防上具有重要的意义，常年有 驻军官兵和军事设施。其电力供应成了很大的难题，目前现状是用价 格高昂的航空燃油来发电。燃油成本，运输成本，维护成本的增加， 进一步压缩了官兵们的日常用电。
四无岛微电网供电解决方案
分布式微能源 — 柴油发电机、燃气轮机以及可再生能源（包括热电联产、秸秆发电、
沼气发电等）等构建。
燃气轮机
柴油发电机
太阳能电池
风力发电机
能量管理系统：
数据采集和监控系统（SCADA系统） 自动发电控制（AGC） 经济调动控制（EDC） 电力系统状态故估计（State Estimator） 安全分析（Security Analysis） 用户侧优化管理 保护系统
如果针对“平均负荷”来表述微电网成 本，为100元/W，即100KW微电网 1000万左右成本；（包括柴油发电机成 本） 由于我们的微电网主要是利用太阳能， 如果是光伏系统做成具备微电网功能， 成本落在20～25元/W；（包括柴油发 电机成本）
社会效益
东澳岛能源供给结构图 70%
智能微电网实施后带来的好处 ：
总结：新建电网不仅解决了供电不足，还降低了用电成本，减少 环境污染，增强电网的可靠性等优点；从已有经验来看：3-4年可回 收初期投资。因此四无岛微电网供电是可行而科学的解决方案。
原有供电网络： 通讯监控网络：
方案简图
风能
太阳能
航油发电机
蓄电池
光照计
监控设备
温度计
军用设施
办公用电
海岛路灯
生活用电
风速计
安全优势
调峰问题（与燃气互补），灾备功能，提高供电可靠性和供电质量， 防止大面积停电事故的发生。
运用优势
偏远地区安装便利，海岛微网，重要负荷UPS功能。
微电网技术难点
◆DER单元的稳态和动态特性，尤其是电力电子耦合单元， 与传统的大汽轮发电机单元有所不同；特别在孤网运行 方式下，微网频率控制具有挑战性。