微电网技术应用及案例分析
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微电网技术应用及案例分析
目录
一、微电网基本介绍 二、微电网案例分析
引子——分布式光伏发电遇到的一些实际问题例举
➢用电设备安全\寿命——并网点电压的抬高 ➢用户面临电网罚款——功率因素的改变 ➢跳闸责任风险——配电网保护动作 ➢额外增加投资——接入环网柜的增加 ➢电能质量——一直被诟病的谐波
+ 光伏发电本身
晴天
从太阳能发电曲线看，在淡季，即使是 阴天，太阳能发电基本能够满足全天的 负荷需要。
微电网能量控制：提前切开太阳能发电 系统；部分太阳能被提前切除，总体发 电曲线与太阳辐射量变化趋势相同。
淡季节假日曲线
旺季工作日曲线
夏天用电量明显增大，负荷波动也很大， 太阳能发电限制被完全放开；由于是工作 日，游客较少，柴油机还是有机会停机
数据分析
柴油机发电量 6443.33 10531.49 14094.55 17397.26 32187.37 46574.65 70785.58 82903.62 58231.74 29477.67 13025.63 8896.23
390549.12
可再生能源发电比例 91.25% 84.26% 82.39% 81.03% 73.16% 66.27% 59.18% 53.58% 60.18% 75.71% 86.26% 88.95% 71.39%
风电并网柜 风力发电并网系统
能量管理系统 远程监控系统 Android手机
远程监控平台
3、多级分层的网架结构
3、多级分层的网架结构
母网
文化中心子网
扩容子网
4、能量管理系统
4.1数据采集与监控系统
4.2发电系统自动控制
4.3电力系统状态估算—能量预测
4.4负荷侧管理
4.5智能化程度
8. 能源调度；
9. 自动分析控制储能设备运行状况；
10. 自动启闭备用电源；
11. 负载侧能量管理，反馈指令，接受调度；
12. 智能继电保护；
13. 全数字化变电站。
无人看守
➢数以百万计自助 生产能源的人们能 够通过对等网络的
方式分享彼此的剩
余能源
5、东澳岛微电网的效果
淡季工作日曲线
阴天
微电网能量控制：限功率运行；微电网 控制改为限功率运行后，太阳能发电曲 线与太阳辐射量的变化趋势完全不同。
总发电量 73642.38 66917.32 80059.38 91719.20 119942.41 138080.68 173399.13 178605.34 146247.50 121378.44 94815.41 80486.41 1365293.58
原柴油电发电厂
微电网系统
柴油机发电效率 每度电耗油317克
周六前半天负荷变化与周五差不多，但 随着上岛的人数增加，下午负荷会逐渐 增大；柴油机运行时间明显增加。
旺季节假日曲线
夏天，特别是多云天气，由于天气与 负荷预测难度大，柴油机会出现多次 启停的情况；
月份 2011年1月 2011年2月 2011年3月 2011年4月 2011年5月 2011年6月 2011年7月 2011年8月 2011年9月 2011年10月 2011年11月 2011年12月
湖南兴业产业园区多点并网微电网 光伏装机容量：20.8MW 储能装机容量：3000kWh
喀麦隆50kVA智能微电网 工程地址：西非—喀麦隆
合计
光伏发电量 58728.95 48829.97 58923.42 68314.28 82453.89 85251.70 96455.49 90038.09 81864.22 82064.96 71325.37 63201.68 887452.01
风机发电量 8470.10 7555.86 7041.41 6007.66 5301.15 6254.33 6158.06 5663.63 6151.54 9835.81 10464.40 8388.50 87292.45
总结
6、其他微电网应用案例
万山岛MW级智能微电网系统位于珠 海市万山岛，是基于海岛的兆瓦级智能微 电网项目。
整个智能微电网以东澳岛智能微电网为 轮廓，在风力发电、光伏发电、柴油发电 和蓄电池储能的基础上同时增加沼气发电、 波浪能发电及光热利用，丰富了能源的种 类。
万山岛智能微电网是真正的风光柴蓄波 浪沼气多能源互补的微电网，随着该项目 投入运行，珠海市万山岛将完全实现可再 生能源供电。
问题分析：
➢经历了2012年夏天珠海历史最大的台风，风机刮坏一台——海岛不适合大风机使用； ➢台风未造成一块电池板破裂，支撑结构设计偏大，结构规范缺失； ➢非晶硅电池在夏季出现破裂情况，高温导致的温度应力影响 ➢海岛腐蚀严重，支架连接件出现较严重腐蚀情况； ➢综上：工标需要地方性标准，强调地域性对系统的影响。
每度电耗油220克
发电成本
3.82元/kWh
1.90元/kWh
石化能源使用率 100%
27.97%
柴油发电电网很弱，可再生 可再生能源的介入 能源介入困难
可再生能源介入非常放便，现 可再生能源发电已占全年发电 量的72.03%
电能质量
பைடு நூலகம்
电灯被渔民称为“鬼火”，家 电能质量远远高国家标准，居
电损坏事情时有发生
面积4.6平方公里 岛上常住居民600多人 含学校\卫生所\酒店\水产站 原东澳电厂——柴油发电厂
1、东澳岛原来电网介绍
商业用电
电价
用电量
居民用电
东澳电厂改造前: 居民用电成本2.9元,商业用电成本3.8元,其中政府补贴1元钱 2009年用电量100万度,每年的用电量将保持高速增长
2、东澳岛微电网组成
问题。
研究机构数据显示，微电网市场有望在未来5年迎来高速成长期。从全球来看，目 前微电网主要处于实验和示范阶段，但从过去5年来看，微电网的技术推广已经度过幼 稚期，市场规模稳步成长。未来5到10年，微电网的市场规模、地区分布和应用场所分 布都将会发生显著变化。
事实上，微电网的发展依旧面临诸多问题。“一是技术成熟度还有待提高，二是 如何降低成本，三是采用何种运营模式，四是如何提高与配电网的协调控制能力，五是 目前还很少相关技术标准可以遵循。”
间歇性\不稳定性\难调度
“垃圾电”
1、什么是微电网
➢ 美国电气可靠性技术解决方案联合会（CERTS）
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。
2、微电网基本结构 自动发电控制（AGC）
电力线路在线监测系统
经济调动控制（EDC）
电力故障实时报警系统
电力系统状态故估计 （State Estimator）
智能调度系统
安全分析（Security Analysis）
分布式微能源 能量管理系统 输配电系统
智能电表 远程抄表系统 负荷监测系统 无功补偿系统
用户负载
智能微电网
3、发展微电网的意义
4、市场化前景
微电网最大的特点是其既可以并入大电网，又可以作为独立电网运行，可以有效 提高电网的抗灾害打击能力，保证网内电力供应的安全性，也可有效实现电力供应和消
5、微电网未来趋势 费的优质匹配，优化电力资源网内分配。能充分有效地解决风、光等分布式能源的并网
➢ 微电网是由分布式电源、储能和负荷构成的可控供能系统
硬件体系
2、微电网基本结构
➢微电源 ➢公共电网(可外接)
➢储能元件 ➢开关
➢电力电子装置 ➢通信设施 ➢负荷
燃汽轮机 柴油发电机 风力发电 光伏发电 沼气发电 波浪能发电 生物质能发电
数据采集和监控系统
数字化变电站
（SCADA）
智能继电保护系统
更重要的是，关于微电网建设、运营模式，国家的相关政策尚不清晰，国家应该 制定相关补贴政策，从政策上进一步推动微电网的发展。
二、微电网案例介绍
国家分布式能源工程研究中心兴业分中心
兴业公司总部大楼微电网
二、微电网案例介绍
国家分布式能源工程研究中心兴业分中心
兴业公司总部大楼微电网
二、微电网案例介绍
珠海东澳岛微电网介绍 —中国第一个商业运行的孤岛型智能微电网
投资回报分析：
➢09年建成第一期约300kW光伏系统,1年完成所有建设； ➢总投资2000万,其中政府补贴50%； ➢电价:商业用电3.75元/度，居民用电1.8—2.6元/度。商业和居民用电比例约为7：3； ➢年发电量约170万度电，可再生能源发电约125万度电； ➢运营成本约100万/年，约2-2.5年回收成本。
6、其他微电网应用案例
万山岛MW级智能微电网系统位于珠 海市万山岛，是基于海岛的兆瓦级智能微 电网项目。
整个智能微电网以东澳岛智能微电网为 轮廓，在风力发电、光伏发电、柴油发电 和蓄电池储能的基础上同时增加沼气发电、 波浪能发电及光热利用，丰富了能源的种 类。
万山岛智能微电网是真正的风光柴蓄波 浪沼气多能源互补的微电网，随着该项目 投入运行，珠海市万山岛将完全实现可再 生能源供电。
➢2001 年美国威斯康星大学- 麦迪逊校区的R. H. Lasseter 教授 首先提出了微网概念:
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
➢ 欧盟科技框架计划(FP)
利用一次能源；使用分布式电源，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。可在并网和独立两种方式运行。
1. 多级分层微电网结构，提高了微电网可扩展性、可控性、可靠性。
2. 多种可再生能源并入电网接口的兼容性
3. 开发了大功率变流装置并联运行与均流控制技术；
4. 开发了无线云端通讯技术；
5. 自学习功能，不断修正自身运行参数；
6. 预测可再生能源，太阳辐射预测到10分钟误差10%；
7. 电池矩阵逐检；
风光柴蓄智能微电网
文化中心： 256.7KWp
游客中心：
100KWp
南村电站： 650KWp
柴油机组： 1220kW
储能系统： 2000kWH
配电室, 控制室
风能发电： 45KWp
光伏文化中心 光伏发电主系统
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
风力发电机 风力发电系统
民用电量迅速上升。
供电安全
旅游旺季拉闸限电情况时有 除了系统调试期间偶尔停电外
发生
没出现拉闸限电现象
环境污染
2009年总发电量为100万度， 消耗柴油322.451吨，共排放 废气386.941万立方米；其中 CO2约4252吨；烟尘约0.323 吨;SO2 3.223吨;
2011年总发电量为140万度， 消耗柴油86.148吨，共排放废 气134.391万立方米；其中CO2 约1136吨；烟尘约0.086吨 ;SO2 0.861吨;
目录
一、微电网基本介绍 二、微电网案例分析
引子——分布式光伏发电遇到的一些实际问题例举
➢用电设备安全\寿命——并网点电压的抬高 ➢用户面临电网罚款——功率因素的改变 ➢跳闸责任风险——配电网保护动作 ➢额外增加投资——接入环网柜的增加 ➢电能质量——一直被诟病的谐波
+ 光伏发电本身
晴天
从太阳能发电曲线看，在淡季，即使是 阴天，太阳能发电基本能够满足全天的 负荷需要。
微电网能量控制：提前切开太阳能发电 系统；部分太阳能被提前切除，总体发 电曲线与太阳辐射量变化趋势相同。
淡季节假日曲线
旺季工作日曲线
夏天用电量明显增大，负荷波动也很大， 太阳能发电限制被完全放开；由于是工作 日，游客较少，柴油机还是有机会停机
数据分析
柴油机发电量 6443.33 10531.49 14094.55 17397.26 32187.37 46574.65 70785.58 82903.62 58231.74 29477.67 13025.63 8896.23
390549.12
可再生能源发电比例 91.25% 84.26% 82.39% 81.03% 73.16% 66.27% 59.18% 53.58% 60.18% 75.71% 86.26% 88.95% 71.39%
风电并网柜 风力发电并网系统
能量管理系统 远程监控系统 Android手机
远程监控平台
3、多级分层的网架结构
3、多级分层的网架结构
母网
文化中心子网
扩容子网
4、能量管理系统
4.1数据采集与监控系统
4.2发电系统自动控制
4.3电力系统状态估算—能量预测
4.4负荷侧管理
4.5智能化程度
8. 能源调度；
9. 自动分析控制储能设备运行状况；
10. 自动启闭备用电源；
11. 负载侧能量管理，反馈指令，接受调度；
12. 智能继电保护；
13. 全数字化变电站。
无人看守
➢数以百万计自助 生产能源的人们能 够通过对等网络的
方式分享彼此的剩
余能源
5、东澳岛微电网的效果
淡季工作日曲线
阴天
微电网能量控制：限功率运行；微电网 控制改为限功率运行后，太阳能发电曲 线与太阳辐射量的变化趋势完全不同。
总发电量 73642.38 66917.32 80059.38 91719.20 119942.41 138080.68 173399.13 178605.34 146247.50 121378.44 94815.41 80486.41 1365293.58
原柴油电发电厂
微电网系统
柴油机发电效率 每度电耗油317克
周六前半天负荷变化与周五差不多，但 随着上岛的人数增加，下午负荷会逐渐 增大；柴油机运行时间明显增加。
旺季节假日曲线
夏天，特别是多云天气，由于天气与 负荷预测难度大，柴油机会出现多次 启停的情况；
月份 2011年1月 2011年2月 2011年3月 2011年4月 2011年5月 2011年6月 2011年7月 2011年8月 2011年9月 2011年10月 2011年11月 2011年12月
湖南兴业产业园区多点并网微电网 光伏装机容量：20.8MW 储能装机容量：3000kWh
喀麦隆50kVA智能微电网 工程地址：西非—喀麦隆
合计
光伏发电量 58728.95 48829.97 58923.42 68314.28 82453.89 85251.70 96455.49 90038.09 81864.22 82064.96 71325.37 63201.68 887452.01
风机发电量 8470.10 7555.86 7041.41 6007.66 5301.15 6254.33 6158.06 5663.63 6151.54 9835.81 10464.40 8388.50 87292.45
总结
6、其他微电网应用案例
万山岛MW级智能微电网系统位于珠 海市万山岛，是基于海岛的兆瓦级智能微 电网项目。
整个智能微电网以东澳岛智能微电网为 轮廓，在风力发电、光伏发电、柴油发电 和蓄电池储能的基础上同时增加沼气发电、 波浪能发电及光热利用，丰富了能源的种 类。
万山岛智能微电网是真正的风光柴蓄波 浪沼气多能源互补的微电网，随着该项目 投入运行，珠海市万山岛将完全实现可再 生能源供电。
问题分析：
➢经历了2012年夏天珠海历史最大的台风，风机刮坏一台——海岛不适合大风机使用； ➢台风未造成一块电池板破裂，支撑结构设计偏大，结构规范缺失； ➢非晶硅电池在夏季出现破裂情况，高温导致的温度应力影响 ➢海岛腐蚀严重，支架连接件出现较严重腐蚀情况； ➢综上：工标需要地方性标准，强调地域性对系统的影响。
每度电耗油220克
发电成本
3.82元/kWh
1.90元/kWh
石化能源使用率 100%
27.97%
柴油发电电网很弱，可再生 可再生能源的介入 能源介入困难
可再生能源介入非常放便，现 可再生能源发电已占全年发电 量的72.03%
电能质量
பைடு நூலகம்
电灯被渔民称为“鬼火”，家 电能质量远远高国家标准，居
电损坏事情时有发生
面积4.6平方公里 岛上常住居民600多人 含学校\卫生所\酒店\水产站 原东澳电厂——柴油发电厂
1、东澳岛原来电网介绍
商业用电
电价
用电量
居民用电
东澳电厂改造前: 居民用电成本2.9元,商业用电成本3.8元,其中政府补贴1元钱 2009年用电量100万度,每年的用电量将保持高速增长
2、东澳岛微电网组成
问题。
研究机构数据显示，微电网市场有望在未来5年迎来高速成长期。从全球来看，目 前微电网主要处于实验和示范阶段，但从过去5年来看，微电网的技术推广已经度过幼 稚期，市场规模稳步成长。未来5到10年，微电网的市场规模、地区分布和应用场所分 布都将会发生显著变化。
事实上，微电网的发展依旧面临诸多问题。“一是技术成熟度还有待提高，二是 如何降低成本，三是采用何种运营模式，四是如何提高与配电网的协调控制能力，五是 目前还很少相关技术标准可以遵循。”
间歇性\不稳定性\难调度
“垃圾电”
1、什么是微电网
➢ 美国电气可靠性技术解决方案联合会（CERTS）
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。
2、微电网基本结构 自动发电控制（AGC）
电力线路在线监测系统
经济调动控制（EDC）
电力故障实时报警系统
电力系统状态故估计 （State Estimator）
智能调度系统
安全分析（Security Analysis）
分布式微能源 能量管理系统 输配电系统
智能电表 远程抄表系统 负荷监测系统 无功补偿系统
用户负载
智能微电网
3、发展微电网的意义
4、市场化前景
微电网最大的特点是其既可以并入大电网，又可以作为独立电网运行，可以有效 提高电网的抗灾害打击能力，保证网内电力供应的安全性，也可有效实现电力供应和消
5、微电网未来趋势 费的优质匹配，优化电力资源网内分配。能充分有效地解决风、光等分布式能源的并网
➢ 微电网是由分布式电源、储能和负荷构成的可控供能系统
硬件体系
2、微电网基本结构
➢微电源 ➢公共电网(可外接)
➢储能元件 ➢开关
➢电力电子装置 ➢通信设施 ➢负荷
燃汽轮机 柴油发电机 风力发电 光伏发电 沼气发电 波浪能发电 生物质能发电
数据采集和监控系统
数字化变电站
（SCADA）
智能继电保护系统
更重要的是，关于微电网建设、运营模式，国家的相关政策尚不清晰，国家应该 制定相关补贴政策，从政策上进一步推动微电网的发展。
二、微电网案例介绍
国家分布式能源工程研究中心兴业分中心
兴业公司总部大楼微电网
二、微电网案例介绍
国家分布式能源工程研究中心兴业分中心
兴业公司总部大楼微电网
二、微电网案例介绍
珠海东澳岛微电网介绍 —中国第一个商业运行的孤岛型智能微电网
投资回报分析：
➢09年建成第一期约300kW光伏系统,1年完成所有建设； ➢总投资2000万,其中政府补贴50%； ➢电价:商业用电3.75元/度，居民用电1.8—2.6元/度。商业和居民用电比例约为7：3； ➢年发电量约170万度电，可再生能源发电约125万度电； ➢运营成本约100万/年，约2-2.5年回收成本。
6、其他微电网应用案例
万山岛MW级智能微电网系统位于珠 海市万山岛，是基于海岛的兆瓦级智能微 电网项目。
整个智能微电网以东澳岛智能微电网为 轮廓，在风力发电、光伏发电、柴油发电 和蓄电池储能的基础上同时增加沼气发电、 波浪能发电及光热利用，丰富了能源的种 类。
万山岛智能微电网是真正的风光柴蓄波 浪沼气多能源互补的微电网，随着该项目 投入运行，珠海市万山岛将完全实现可再 生能源供电。
➢2001 年美国威斯康星大学- 麦迪逊校区的R. H. Lasseter 教授 首先提出了微网概念:
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
➢ 欧盟科技框架计划(FP)
利用一次能源；使用分布式电源，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。可在并网和独立两种方式运行。
1. 多级分层微电网结构，提高了微电网可扩展性、可控性、可靠性。
2. 多种可再生能源并入电网接口的兼容性
3. 开发了大功率变流装置并联运行与均流控制技术；
4. 开发了无线云端通讯技术；
5. 自学习功能，不断修正自身运行参数；
6. 预测可再生能源，太阳辐射预测到10分钟误差10%；
7. 电池矩阵逐检；
风光柴蓄智能微电网
文化中心： 256.7KWp
游客中心：
100KWp
南村电站： 650KWp
柴油机组： 1220kW
储能系统： 2000kWH
配电室, 控制室
风能发电： 45KWp
光伏文化中心 光伏发电主系统
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
风力发电机 风力发电系统
民用电量迅速上升。
供电安全
旅游旺季拉闸限电情况时有 除了系统调试期间偶尔停电外
发生
没出现拉闸限电现象
环境污染
2009年总发电量为100万度， 消耗柴油322.451吨，共排放 废气386.941万立方米；其中 CO2约4252吨；烟尘约0.323 吨;SO2 3.223吨;
2011年总发电量为140万度， 消耗柴油86.148吨，共排放废 气134.391万立方米；其中CO2 约1136吨；烟尘约0.086吨 ;SO2 0.861吨;