微电网运行与控制技术-1
智能微电网的调度与控制
智能微电网的调度与控制智能微电网是一种基于分布式能源资源和智能调度控制技术的现代化电力系统，它具有高效、可靠、环保等诸多优点。
随着社会经济的不断发展和环境问题的日益凸显，智能微电网作为一种新型的电力供应方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。
一、智能微电网的基本概念智能微电网是指一种小规模的、近距离供电的电力系统，通常由多种分布式能源资源、能量存储设备和智能调度控制系统组成。
其主要特点包括资源多元化、供电可靠性高、环境友好等。
智能微电网的基本工作原理是利用先进的通信和控制技术，实现对电力系统中各种设备的统一调度和管理，以提高系统的运行效率和经济性。
同时，智能微电网还可以实现与主电网的互联互通，以实现电力资源的共享和优化利用。
二、智能微电网的调度与控制技术1. 电力系统的调度管理智能微电网的调度管理是指通过对各种设备的运行状态进行监测和控制，实现对电力系统的灵活调度和优化配置。
其中，智能微电网的调度管理主要包括负荷预测、发电计划、存储能量管理等内容。
在负荷预测方面，智能微电网可以通过对用户用电行为的数据分析和建模，实现对未来负荷的精确预测，从而为发电计划和设备运行提供参考依据。
而发电计划则是通过对各种发电设备的性能参数和运行条件进行分析和优化，确定最佳的发电方案，以满足用户需求和系统运行要求。
此外，存储能量管理是智能微电网调度管理的另一个重要方面。
通过合理地配置储能设备和优化其运行策略，可以实现对系统中电能的储存和释放，以提高系统的供电可靠性和经济性。
2. 智能控制技术的应用智能微电网的智能控制技术是实现对系统运行状态实时监测和控制的关键。
其中，智能微电网的智能控制技术主要包括数据采集、通信技术、控制算法等内容。
数据采集是智能微电网智能控制技术的第一步，通过对系统中各种设备的状态和性能参数进行实时采集和监测，可以为系统控制提供准确的数据支持。
通信技术则是实现各种设备之间的信息交互和协调，以实现对系统整体运行的统一调度。
微电网运行与控制概论——20140916
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
微电网操作与控制
微电网操作与控制微电网（Microgrid）是指由多种不同的分布式能源资源、负荷和能量储存设备组成的小型电力系统。
它具有自主运行、互联互通和可控性强的特点，已成为解决能源转型和可持续发展的重要手段。
本文旨在探讨微电网的操作与控制策略，帮助读者更好地理解和应用微电网技术。
一、微电网概述微电网由分布式能源资源（如光伏发电、风力发电等）、负荷（如住宅、商业建筑等）和能量储存设备（如储能电池等）组成，形成一个相对独立的电网系统。
与传统的中央电网系统相比，微电网更加灵活和可靠，并且具备自主控制和管理的能力。
二、微电网的运行模式微电网的运行模式可以分为三种：独立运行模式、与主电网并网运行模式以及与主电网脱网运行模式。
1. 独立运行模式在独立运行模式下，微电网与主电网完全隔离，完全依靠分布式能源和能量储存设备供电。
这种模式适用于一些远离主电网的地区，比如岛屿、山区等。
2. 与主电网并网运行模式与主电网并网运行是微电网最常见的工作方式。
在这种模式下，微电网可以通过电网互联与主电网交换电能，在能源供应不足时从主电网购电，能源供应充足时则可以将多余的电能卖回主电网。
3. 与主电网脱网运行模式与主电网脱网运行是指微电网不再与主电网交换电能，完全依靠自身的分布式能源和能量储存设备运行。
这种模式适用于一些需要独立供电的环境，比如远离城市的无人岛屿、油气开采现场等。
三、微电网的操作与控制策略为了实现微电网的安全稳定运行，需要采取一系列的操作与控制策略，具体如下：1. 能源管理和优化策略能源管理和优化是微电网操作与控制的核心任务。
通过合理调度和分配分布式能源资源，最大限度地提高能源利用效率，并确保电网系统的稳定运行。
包括实时监测和管理能源供需平衡、优化能源调度策略、灵活控制充放电等。
2. 集中与分散控制策略微电网的控制可分为集中控制和分散控制两种方式。
集中控制指的是通过一个中心控制单元实现对整个微电网的控制和管理。
分散控制则是将控制功能分散到各个设备上，通过设备之间的通信和协调实现微电网的控制。
微电网运行模式与控制系统浅析
微电网运行模式与控制系统浅析作者：李朋来源：《华中电力》2013年第05期摘要：智能电网中微电网是一些微电源、负荷、储能装置和控制装置构成的系统。
对于大电网，它表现为一个单一可控制的单元，能实现对负荷多种能源形式的可靠供给。
微电源按是否可控可分为部分可控电源、不可控电源和全控电源。
这些电源多为小容量的分布式电源，具有低成本、低电压及低污染的特点。
本文首先介绍了微电网的结构特点，然后分析了微电网的运行模式以及控制策略。
结果表明，微电网若采取合理的控制策略，能够确保微电网在并网和孤岛运行模式下电压和频率的稳定。
关键词：微电网；运行模式；控制策略1 引言微电网的电源接在用户侧，且微电源多采用电力电子装置接入，其结构不同于传统电力系统，必需考虑微电网自身的特殊性。
通常，电能质量研究是微电网研究的基础和主要内容，在进行微电网电能质量分析之前，有必要研究其基本结构，并分析微电网的运行模式以及控制策略2 微电网结构和特点微电网一般与用户端的低压配电网相连，电压等级为380/220V，网络呈放射状，包含若干条馈线。
微电网中负荷可分为不可控和可控负荷、一般和重要负荷、敏感和非敏感负荷等。
在实际运行中，部分非敏感负荷可以看成是可控负荷，用于削峰和平滑负荷波形。
由于各馈线负荷重要程度不同，因此可以对系统实现分层控制。
微电网中的馈线主要供给重要负荷，提供电压和频率支撑，确保负荷能够抵御电压干扰；正常运行状态下，微电网工作在并网模式；配电网电压异常、出现故障或电能质量不符合要求时，静态开关断开，微电网运行模式转为孤岛运行直到故障恢复。
这两种模式能否平滑切换直接影响到微电网的电能质量，静态开关的控制也至关重要。
由上分析，可以看出微电网具有如下特点：（1）一般接入大电网的形式为单点接入，即配电网侧看进去微电网可作为可控的负荷或发电单元。
这种即插即用的形式，使微电网中各种分布式电源得到充分利用和相互补充，减少了分布式电源直接接入对大电网造成的影响，有益于电网的管理与运行；减少大型发电站的备用容量；降低由电网升级带来的投资成本，同时也使输电线路损耗降低；更好地维持负荷电压。
微电网运行控制与保护技术
微电网运行控制与保护技术发布时间：2022-05-26T02:00:02.956Z 来源：《福光技术》2022年11期作者：董茂华[导读] 随着能源危机和环境污染等问题的加剧以及能源需求的增加，绿色发展理念深入人心，可再生能源整合进电网成为一种不可避免的趋势。
目前，将风能和太阳能以微电网(MG)的形式整合进电网受到了广泛关注。
国网四川阿坝州电力有限责任公司四川阿坝州 623200摘要：工业化浪潮掀起以来，传统能源被大量消耗，环境污染问题也在日益突出。
在这种整体环境下，新能源的开发和利用越发受到人们的关注，我国也在风能发电和太阳能发电等领域做出了积极探索，并取得了一定的成就。
不过需要注意的是，分布式发电的间歇性始终会对电网安全产生不利影响。
为了妥善解决这些问题，为新能源技术的应用提供设备支持，研究微电网的运行控制与保护就显得尤为重要。
关键词：微电网；运行控制；保护技术1微电网运行控制随着能源危机和环境污染等问题的加剧以及能源需求的增加，绿色发展理念深入人心，可再生能源整合进电网成为一种不可避免的趋势。
目前，将风能和太阳能以微电网(MG)的形式整合进电网受到了广泛关注。
MG不仅能够为当地用户提供不间断供电，而且可以为电力系统带来多重技术上益处，如降低网络损耗、提高电压质量，从而提高电力系统的经济性和安全性。
然而，与传统的发电模式不同，MG中分布式电源(DG)的出力具有不确定性，可能造成能源的浪费。
储能装置的应用能够在一定程度上平衡DG出力的随机性。
此外，大量运行条件和每个DG运行的差异为电网的安全和经济运行带来巨大挑战。
微电网的运行控制主要分为主从控制和对等控制。
主从控制一般用于孤岛运行状态，分为主要部分及从属部分。
主要部分一般由比较稳定可靠的大容量蓄电池来充当；从属部分的要求相对较低。
而在对等控制下，微电网内的电源具有同等的地位。
微电网系统内的电源根据其本身的特点来选择对应的工作方式，各电源彼此间不需要联络线通信，实现了“即插即用”。
第四章 微电网运行与控制技术
4.1 微电网自动控制结构与体系
4.1.1 微电网的经典结构与控制目标 1、经典微电网的基本结构 如图4.1所示，它由微电源、储能装置和电/热 负荷构成，并联在低压配电网中。微电源接入 负荷附近，很大的减少了线路损耗，增强了重 要负荷抵御来自主电网故障的影响的能力。微 电源具有“即插即用”的特性，通过电力电子 接口实现并网运行和孤岛运行方式下的控制、 测量和保护功能，这些功能有助于实现微电网 两种运行方式间的无缝切换。
P
Q
ref
u d id u q iq u d id
u d id u q iq u d id
（4-1）
ref
通过式（4-1）计算得到dq轴的电流值，把它 作为电流环参考值，与实际的电流值做差， 然后通过PI控制器。得到滤波电感参数后，设 置dq轴电压参考分量，通过Park反变换，得 到三相交流分量，通过PWM输出给逆变器。
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
在大电网发生故障或其电能质量不符合标准情 况时，微电网可以孤网运行，保证微电网自身 和大电网的正常运行，从而提高供电安全性和 可靠性。因此孤网运行时微电网最重要的能力， 而实现这一性能的关键技术是微电网与主电网 之间的电力电子接口处的控制环节—静态开关。 该静态开关可实现在接口处灵活控制的接受和 输送电能。从大电网的角度看，微电网相当于 负荷，是一个可控的整体单元。另一方面，对 用户来说，微电网是一个独立自治的电力系统， 它可以满足不同用户对电能质量和可靠性的要 求。
微电网中离网运行策略与控制方法
微电网中离网运行策略与控制方法随着电力需求的不断增长和可再生能源的快速发展，微电网作为一种新兴的能源系统呈现出巨大的潜力。
微电网能够提供电力供应的稳定性和可靠性，同时也能够实现对能源的更加高效的利用。
离网运行是微电网的一种重要运行方式，它提供了一种与主电网隔离的独立供电模式。
本文将探讨微电网中离网运行的策略与控制方法。
首先，离网运行的策略决定了微电网在不同情况下的运行模式。
微电网的离网运行可以分为主动离网和被动离网两种模式。
主动离网是指在主电网较为稳定时，微电网自主选择离网运行，以实现对能源的更加有效利用。
被动离网则是在主电网故障或断电时，微电网自动切换到离网运行模式，以保证电力供应的连续性。
离网运行的策略在设计时需要考虑到供电可靠性、经济性和环境友好性等多个方面的因素。
其次，离网运行的控制方法对于微电网的运行稳定性至关重要。
微电网的控制系统需要能够实时监测并调节各个子系统之间的能量平衡，确保电力的稳定供应。
在离网运行模式下，微电网需要通过控制电池储能系统和可再生能源发电系统之间的协调运行，以实现对电力负荷的平衡。
此外，还需要根据电力需求的变化，及时调整微电网的电源配置和运行策略，以提高供电效率和经济性。
另外，离网运行中的能量管理是微电网控制的关键环节。
能量管理在离网运行模式下主要包括能源的采集、存储和分配。
微电网通过使用太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源，实现对能源的自主采集。
同时，通过电池储能系统等设备，对能量进行有效存储。
在离网运行模式下，能量的分配也是一项重要的任务，需要根据电力需求和能源状况，合理调配能量的使用和储存方式。
此外，智能化技术的应用也对离网运行的控制方法产生了深远的影响。
智能化技术可以实现对微电网的实时监测、数据分析和智能控制。
通过使用物联网技术和人工智能算法，微电网的运行状态可以被精确地监测和分析，从而实现对离网运行策略和控制方法的优化。
智能化技术的应用不仅可以提高微电网的运行稳定性和可靠性，还可以降低运行成本和环境影响。
分布式发电系统在微电网中的运行与控制研究
分布式发电系统在微电网中的运行与控制研究摘要：随着能源需求不断增长和对可再生能源利用的意识加强，分布式发电系统作为一种新兴的能源供应方式，受到了越来越多的关注。
微电网作为将分布式发电系统与传统发电系统相结合的一种新型电力系统，具有较高的灵活性和可靠性，在实现能源的可持续利用和供电可靠性方面具有重要作用。
本文旨在研究分布式发电系统在微电网中的运行与控制，探讨其中的关键技术和挑战。
1. 引言分布式发电系统是指将发电设备分布在用户侧，将电力系统的产、配、用同步起来的发电系统。
微电网是一种小型电力系统，由分布式发电系统、储能装置、传感器等设备组成，具有独立的供电能力。
分布式发电系统在微电网中的运行与控制对于提高电力系统的可靠性、适应性和经济性具有重要意义。
2. 分布式发电系统在微电网中的运行2.1 分布式发电系统的类型分布式发电系统可以分为光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池发电系统等。
不同类型的分布式发电系统之间需相互协调配合，实现供电平衡和能量的有效利用。
2.2 微电网的拓扑结构微电网的拓扑结构包括单向供电和双向供电两种类型。
单向供电结构是指分布式发电系统向用户提供电力，用户之间无法相互供电；双向供电结构则是用户之间可以相互供电，实现电力的互补。
3. 分布式发电系统在微电网中的控制策略3.1 电力负荷管理通过对用户电力需求的监测和预测，采用合理的负荷管理策略，实现电力的平衡供应和需求侧管理，以提高电力系统的效率和可靠性。
3.2 能量管理与储能装置控制微电网中的储能装置可以对不稳定的能源供应进行平衡调节，降低电力系统的波动性。
能量管理和储能装置的控制策略需要根据实际情况和需求进行优化设计，实现能量的高效利用。
3.3 统一控制与协同控制微电网中的分布式发电系统需要通过统一的控制平台实现整体的协调与管理。
协同控制策略可以提高电力系统的可靠性，降低系统的运行成本。
4. 分布式发电系统在微电网中的挑战与展望4.1 通信技术与互联网微电网中的分布式发电系统需要通过通信技术实现信息的传递和数据的交互，提高电力系统的智能化和自动化水平。
微电网运行与控制的建模与仿真
微电网运行与控制的建模与仿真随着能源需求的增长和气候变化的日益严重，微电网作为一种新兴的能源系统模式，正逐渐受到人们的关注和青睐。
微电网具有能源高效利用、环保节能、可靠性强等优势，成为未来能源供给的重要选择。
然而，微电网的运行与控制是其关键技术之一，建立准确的模型并进行仿真研究对于实现微电网的可靠、高效运行至关重要。
首先，微电网运行与控制的建模是基础和关键。
微电网是由多种分布式能源资源、储能设备和负荷组成的复杂系统，其内部元件之间的相互作用复杂而微妙。
因此，在建模过程中需要考虑到各种可能的因素，如光伏发电系统的输出受天气影响、风力发电系统与储能系统的协调运行等。
建立准确的微电网模型可以为后续的仿真研究提供可靠的基础。
其次，微电网的控制策略对于其运行效率和稳定性至关重要。
微电网控制策略一般包括能源管理、电能质量控制、安全保护等多方面内容，需要在系统实际运行中不断调整和优化。
通过仿真研究可以模拟各种场景下微电网的运行情况，验证不同控制策略的有效性和可行性，为实际系统的部署提供重要参考。
最后，利用仿真技术可以对微电网进行性能评估和优化设计。
通过建立合适的仿真模型，可以评估微电网系统的运行性能、经济性和环境友好性，为系统的优化设计提供重要依据。
例如，可以通过仿真研究优化光伏发电系统与储能系统的配比，提高能源利用效率和功率平衡性，使微电网系统具有更好的整体性能。
综上所述，微电网运行与控制的建模与仿真是实现微电网高效、可靠运行的重要工具和方法。
通过建立准确的模型、优化控制策略和评估系统性能，可以不断提升微电网系统的整体性能，推动微电网技术的发展和应用。
希望未来在微电网领域的研究工作能够更加深入和扎实，为建设清洁低碳的新能源系统做出更大的贡献。
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。
微电网控制简介PPT
并网针对公共连接点 以非集中的方式协调分布式电源，减轻 电网负担 提高大电网的黑启动速度
微电网的运行和控制
微电网的由两种典型的运行模式--并网模式和孤岛模式
并网模式的定义：微电网运行正常状态时，微电网与常规电网联网 运行时向电网提供多余的电能或由电网补足自身发电的不足。 孤岛模式的定义：微电网运行在非正常状态时，微电网与常规电网 脱离运行，此时由自身的微电源和储能元件协调控制提供一段时间电 能以满足微电网内部需求和稳定。 微电网控制的主要目标 • 调节微电网内的功率潮流，实现功率解耦控制 • 调节微电源出口电压，保证局部电压稳定 • 孤岛模式下，提供电压频率参考，实现微电源快速响应和功率负担 • 平滑自主实现与主网分离、并联或者二者过度
微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。
（1）微电源控制器微电网主要靠微电源控制器来调节馈线潮流、母线电压级与主 网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖于就地信号，且响应 是毫秒级的。
（ 2）保护协调器饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主 网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微 电网中 重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网 分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。 （ 3）能量管理器能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时 间为分钟级。
该方法对保证孤网运行下的电能质量具有一定的作用但其不能实现使微电网运行在诸如电能质量经济性稳定性等多目标最优的状态这与广义上的协调控制是不符合的对等控制对等控制侧率是基于电力电子技术中的即插即用和对等的控制思想根据外特性下降法分别将频率和有功功率电压和无功功率关联起来通过相关的控制算法模拟传统电中的有功频率曲线和无功电压去向事项电压和频率的自动调节无需借助于通信
微电网运行方式简介
工业园区和数据中心等高能耗场所，可以利用微电网实现能 源的高效管理和优化运行，降低能源成本和维护成本。
微电网的发展历程
起源
微电网的概念起源于20世纪90年代，旨在解决偏远地区的供电问题。
技术发展
随着可再生能源、储能和智能控制技术的不断发展，微电网的技术水平和应用范围频率控制通过调节分布式电源的有功功率输出，以响应系统 负荷的变化，确保微电网内的频率稳定在额定值。常用的频 率控制方法包括比例-积分控制器和比例-积分-微分控制器等 。
无功功率控制
总结词
无功功率控制是微电网中重要的控制策略之一，用于维持微电网内的无功功率平 衡。
详细描述
无功功率控制通过调节分布式电源的无功功率输出，以响应系统负荷和网络参数 的变化，确保微电网内的无功功率平衡，从而保持电压稳定。常用的无功功率控 制方法包括基于电抗器的控制和基于电容器的控制等。
有功功率控制
总结词
有功功率控制是微电网中重要的控制策 略之一，用于维持微电网内的有功功率 平衡。
VS
详细描述
有功功率控制通过调节分布式电源的有功 功率输出，以响应系统负荷和网络参数的 变化，确保微电网内的有功功率平衡，从 而保持频率稳定。常用的有功功率控制方 法包括基于电导的控制和基于电抗的控制 等。
THANKS
各国政府逐渐认识到微电网在能源转型和可持续发展中的重要性，纷纷出台相关政策支持微电网 的发展和推广。
02
微电网的运行方式
并网运行
总结词
高效、灵活、可扩展
详细描述
并网运行是指微电网与大电网并联运行，通过公共连接点（PCC）与大电网进行能量交换。这种运行方式下，微 电网可以充分利用大电网的支撑，实现电能的优化配置和调度，具有较高的运行效率和灵活性。同时，并网运行 还可以根据用户需求进行扩展，逐步增加微电网的容量和功能。
微电网运行控制与保护技术
第一章引言随着电力需求的不断增长，集中式大电网存在一些弊端：成本高，运行难度大，难以满足越来越高的安全性和可靠性要求，尤其是近几年来世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后，大电网的脆弱性充分暴露出来，国际上的专家得出一个结论——发展分布式电源比通过改造电网来加强更加简洁、快捷。
分布式发电具有污染少，能源利用率高、安装地点灵活等优点，与集中式发电相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了集中输电的线路损耗。
随着分布式发电渗透率的增加，其本身存在的问题也凸显出来，分布式电源单机接入成本高、控制困难。
一方面，分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，在分布式电源并网标准中规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行，这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥；另一方面，目前配电系统所具有的无源辐射状运行结构以及能量流动的单向、单路径特征，使得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受到很大限制。
随着新型技术的应用，尤其是电力电子接口和现代控制理论的发展，微电网的概念出现了。
微电网充分发挥了分布式发电的优势、消除分布式发电对电网的冲击和负面影响，是一种新的分布式能源组织方式和结构。
微电网将额定功率为几十千瓦的发电单元——微源（MS）、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个可控单一的单元，同时向用户提供电能和热能。
总之，对于电力企业，微电网可视为一个简单的可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足传输系统的需要；对于用户，微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求。
由于世界各国发展微电网的侧重点不同，所以对微电网的定义也有所差别。
以（CERTS）为例，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；微电网相对于外部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要求。
新能源智能微电网控制与运行分析研究
新能源智能微电网控制与运行分析研究随着能源消耗的快速增长和环境问题的日益突出，新能源成为了全球能源转型的重要方向。
新能源智能微电网作为一种集成可再生能源、储能系统和智能能源管理系统的能源系统，具有灵活、可靠、高效的优点，被广泛应用于能源领域。
然而，新能源智能微电网的控制与运行仍然面临诸多挑战，需要进行深入的研究和分析。
一、新能源智能微电网控制研究1.1 新能源智能微电网的结构与技术新能源智能微电网由可再生能源发电设备、储能系统、传输与配电设备以及智能能源管理系统组成。
其核心是智能能源管理系统，通过集成先进的传感器、通信和控制技术，实现对微电网的全面控制。
因此，新能源智能微电网的控制系统设计和优化是研究的关键。
1.2 新能源智能微电网的控制策略对于新能源智能微电网的控制，需要考虑到电力的可靠性、经济性和可持续性等方面的要求。
常用的控制策略包括电力优化调度、能量管理、功率平衡和频率控制等。
此外，新能源智能微电网还应对电力质量进行有效的监测和控制，确保电网的安全运行。
1.3 新能源智能微电网控制技术的研究方向当前，人工智能、大数据分析等新技术的发展为新能源智能微电网的控制提供了新的思路与机遇。
例如，可以利用人工智能算法和预测模型对新能源发电和负荷进行准确预测，从而有效调控微电网的运行。
此外，还可以借助大数据分析技术，实现微电网的故障诊断和智能应急响应。
二、新能源智能微电网运行分析研究2.1 新能源智能微电网的性能评估对新能源智能微电网的性能进行评估是优化运行的基础。
性能评估主要包括电力质量、能源利用效率、经济性和环境保护等方面的指标。
通过分析和评估这些指标，可以找出微电网运行中的问题与瓶颈，并提出改进措施。
2.2 新能源智能微电网的优化调度优化调度是确保新能源智能微电网高效运行的关键。
通过建立数学模型和优化算法，可以实现对微电网中各个元件（包括可再生能源发电设备和储能系统）的自适应调度，提高能源利用效率和经济性。
微电网运行-有功功率与无功功率控制
微电网运行的未来展望
更高比例的可再生能源接入
随着可再生能源技术的发展，未来微电网中可再生能源的 接入比例将进一步提高，如何实现高比例可再生能源的稳 定运行将是重要研究方向。
智能化和自动化技术的应用
随着智能化和自动化技术的发展，未来微电网的运行将更 加智能化和自动化，实现对分布式电源的实时监测和智能 调度。
多微电网互联与协同控制
未来微电网将实现多微电网互联与协同控制，通过信息交 互和智能调度，提高整个区域微电网的运行效率和稳定性。
THANKS
谢谢
微电网运行-有功功率与无功功 率控制
目录
CONTENTS
• 微电网概述 • 有功功率控制 • 无功功率控制 • 微电网中的有功与无功功率协同控制 • 微电网运行中的挑战与展望
01
CHAPTER
微电网概述
微电网的定义与特点
定义
微电网是一种小型的电力系统，由分 布式电源、储能系统、负荷以及监控 系统组成，能够独立运行或者并网运 行。
04
CHAPTER
微电网中的有功与无功功率 协同控制
有功与无功功率协同控制的意义
保障微电网稳定运行
有功和无功功率的协同控制有助于维持微电网的电压稳定，降低 功率波动，提高供电可靠性。
提高能源利用效率
通过优化有功和无功功率的分配，可以降低能源损耗，提高能源利 用效率，实现节能减排。
促进可再生能源的接入
微电网运行中的解决方案
采用先进的控制策
略
通过采用先进的控制策略，如基 于人工智能、机器学习的控制算 法，实现对微电网中分布式电源 的优化调度，提高功率平衡能力。
引入储能系统
通过引入储能系统，如电池储能、 超级电容储能等，实现对微电网 中功率的有效调节，提高微电网 的稳定性。
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。
微电网的运行与管理
微电网的运行与管理一、引言1. 背景介绍2. 研究目的和意义二、微电网的基本概念与特点1. 微电网的定义2. 微电网的分类3. 微电网的特点三、微电网的运行模式与组成1. 独立运行模式1.1 独立运行模式的基本原理1.2 独立运行模式的组成要素2. 并网运行模式2.1 并网运行模式的基本原理2.2 并网运行模式的组成要素四、微电网的运行管理策略1. 微电网运行状态监测1.1 监测系统的设计与实施1.2 监测数据分析与故障检测2. 微电网能源管理2.1 能源管理系统的构建2.2 能源优化调度策略3. 微电网的容量控制与运行优化3.1 微电网容量规划与管理3.2 微电网的运行优化策略五、微电网的安全与保护1. 微电网电网无故障运行保护1.1 过电压保护1.2 过电流保护1.3 短路保护2. 微电网的供电可靠性保护2.1 备用电源与故障切换策略2.2 微电网的故障隔离与恢复策略六、微电网的经济与环境效益评估1. 经济效益评估指标体系1.1 投资回收期1.2 内部收益率1.3 净现值2. 环境效益评估指标体系2.1 温室气体减排量2.2 能源消耗减少量七、微电网的发展与展望1. 微电网的国内发展现状2. 微电网的国际发展趋势3. 微电网的未来发展重点和挑战八、结论1. 研究成果总结2. 发展微电网的建议以上是一份关于的3000字以上的课题报告大纲。
根据每个章节的标题，可以详细展开相关内容，确保充实完整、逻辑清晰。
在完成报告时，应该使用相关的理论知识和实证研究结果支持论点，并结合实际案例进行分析和讨论。
同时，为保证报告的准确性和权威性，需要使用相关学术文献进行引用和参考。
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逆变器采用电压源逆变器，可采 用PWM控制、矢量控制或其它类 型的控制方式。
逆变器
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二、微型电源工作原理和控制
微型涡轮发电机组的建模与仿真
u dc K em K xm I dc
Ke 3K v
p ull K ve sin e t e m 2 3 e Ls 3 2 u dc ull I dc 3 pLs 2
+ Ls Ls Ls Cdc udc
Kx
-
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二、微型电源工作原理和控制
微型涡轮发电机组的建模与仿真 发电机的转速模型
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二、微型电源工作原理和控制
微型涡轮发电机组的建模与仿真
当负荷阶跃变化时，转速和直流侧电压的调整具有一定的超调量，这样的响应是由该 模型的特性所决定的，若采用理想模型，可控制超调量的大小。
e 浓缩
空气
电池电动势的瞬时值E可由纳斯特定律得到 ：
x0 x0 H O E E r f log 2 0 2 x H 2O
1/ 2
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二、微型电源工作原理和控制
燃料电池系统的建模 并网运行燃料电池系统原理图 采用了双环控制系统以调节输 出的交流电压和功率。 电压控制器通过改变逆变器的 调制度来调节系统与电网接口 的母线电压VT，实现无功功率 的控制。 燃料控制器为燃料电池提供恒 定的燃料输入，其响应速度很 慢，但是通过调节逆变器的功 率角，系统可对较小的瞬时功 率调节做出连续的反应。
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
微电网的基本运行取决于微型电源控制器的如下功能： （1）当馈线上负荷的工作点变化时调节馈线的潮流 （2）当系统中的负荷变化时调节每个微型电源接口处的电压以及当系统处于孤岛运行 状态时，确保每个微型电源迅速承担其所分配的负荷 （3）系统能够平滑地转换到孤岛运行状态和自动地重新并入大电网。 电能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，设定原则为：
微电网就地控制器（LC） 微电网就地控制器由所有针对负荷和线路的测控保护设备和分布式电源控制器组成，具体包括 负荷控制器、DG控制器、储能控制器，在微电网离网运行时，微电网就地控制器还将包括主电 源控制器。 DG控制器：实时监测DER接口装置运行信息，包括输入电压、电流、频率（可选），输出电压 、电流、频率，工作温度，输出有功功率，无功功率，功率因数，装置效率等，就地控制器按 时上送设备运行信息微电网协调控制器。由于DER出力具有时变性，不可预知性和不对称性， 因此DG运行状态有3种：最大功率输出，限功率输出和退出运行。
6
一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
美国提出的微电网结构
微电网的基本结构中有A、B、C三 条馈线，其中A、C馈线中含有重要 负荷，安装有多个DG，馈线B上为 非重要负荷。当外界大电网出现故 障停电或其电能质量不能满足负荷 要求时，微电网可能质量不能满足 负荷要求时，微电网可以通过主隔 离开关切断与大电网之间的联系， 进入离网运行状态。此时微电网内 的负荷全部由DG供电 馈线B通过公共母线得到电能正常运 行。如果分布式电源电量不能满足 需求，可以断开馈线B停止对非重要 负荷供电，保证对重要负荷的供电 要求。当故障解除之后，主隔离开 关重新合上，微电网重新恢复和主 电网同步运行。
倘若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。
在微电网基本结构图中，区域4的故障可在最近的功率/电压控制装置中通过差动电流 测量法检测出来，使得邻近的断路器将故障隔离开，从而使得微电网中其它部分受到 的干扰达到最小。
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
微电网运行与控制技术
陈磊 博士后、讲师
stclchen1982@
2013年10月16日
微电网的基本结构及在大电电网运行方式及有功无功功率控制
微电网中的继电保护
1
微电网的基本结构及在大电网中的作用
微型电源工作原理和控制
微电网运行方式及有功无功功率控制
微电网中的继电保护
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
微电网为负荷和微型电源的集合，并作为一个单一的系统同时提供电能和热能。大多 数微型电源必须基于电力电子接口技术，从而提供所需的灵活性，保证其控制运行能 够作为单一的集成系统。
每个微型电源可实现即插即用，并满足本地用户的需要，包括本地可靠性和安全的需 要。
二、微型电源工作原理和控制
光伏(Photovoltaic，PV)发电系统 用适当波长的光照射到半导体系统上时，系统吸收光能后两瑞产生电动势，这种现象 称为光生伏特效应。
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
欧洲微电网的典型结构
微电网通过位于中压/低压变电站的 微网中央控制器(MGCC)进行管理和 控制，MGCC具有经济性管理和控 制等功能，位于分层控制系统之首 。 在系统的第二层，控制器位于负荷 侧(负荷控制器，LC)或分布式电源 侧(微电源控制器，MC )，它们之间 通过MGCC交换信息，而MGCC通 过设定LC和MC的参考点控制微网的 运行。LC控制负荷中断，包括紧急 状态切负荷等;MC则控制每个分布式 电源的有功和无功出力。 8
一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
微电网监控系统硬件结构 微电网监控系统硬件结构一般包括数据采集服务器、SCADA服务器、监控工作站、维护工作站 、WEB服务器以及相关UPS电源、网络交换通信设备、对时设备组成。一般运行Unix/Linux混 合操作系统或Linux操作系统，采用商用数据库系统。关键设备，如SCADA服务器、工作站、前 置服务器采用冗余配置。
储能控制器：储能控制单元与DG控制器相似，按时收集储能装置运行信息，上送至微电网协调 控制器，同时接受协调控制器的调度，转换当前运行方式
负荷控制器：按重要等级可分为敏感负荷、可控负荷、可切负荷，在微电网并网运行时，全部 负荷投入运行；在微电网离网运行，微电网优先保证敏感负荷供电，安排可控负荷有序投入， 可切负荷退出运行。 13
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
微电网在大电网中的作用 微电网不是通过控制负载，调节其负荷曲线来满足电力系统的要求，而是同时控制发 电和负载，满足微电网中用户尽可能经济的目标，并有可能实现不间断供电的要求。 微电网与大电网的动态作用 随着分布式发电越来越普及，它们将更明显地影响电力系统的稳定性： （1）分布式发电与电力系统之间不良的动态相互作用可能引起关键的、重负荷的输电 线路跳闸、中断不同区域间的电能输送。 （2）如果设计微电网时，考虑它们与输电系统之间的动态影响，则可增强输电线路的 稳定性，并可使得输电线路的上限输送功率增加。
微电网监控系统体系结构解析 两层微电网监控系统通信主要存在于MEMS（微电网能量管理系统）与就地控制器之 间。 MEMS的前置机可直接接入以太网或通过终端服务器接入RS485/232，就地控 制器如采用CAN等其他通信方式，需转换为以太网后接入MEMS前置机。
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
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二、微型电源工作原理和控制
并网运行燃料电池系统的单相等效电路
PFC E m
Us Us sin FC RFC m XT X s XT X s
2 sin FC
E2 4 RFC
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2
燃料电池系统的功率特性对电池电阻和交流系统阻抗之间的比值比较敏感。 最大功率受燃料电池内部参数限制，与电网的接口无关, Pmax
（1）确保微型电源为负荷提供所需的热能和电能，保证微电网满足大电网的运行规约
（2）微型电源的排放和系统的损耗达到最小，使微型电源的运行效率达到最大等
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一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
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。 （1）微电网与大电网解列的速度取决于微电网中特定的负荷 （2）在某些情况下，悬垂补偿可用来保护关键的负荷而不需要将微电网与配电系统解 列开来
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二、微型电源工作原理和控制
微型涡轮发电机组的基本工作原理解析 稳态工作时，进入涡轮的天然气和空气的燃烧所获得的能量与发电机输出电能相等； 在负荷暂态响应期间，所需的功率也可首先从微型涡轮发动机转子的转速变化获得， 并调节输入到微型涡轮发动机的燃料流量，使发动机的转速达到设定数值。微型涡轮 发动机的转速需要迅速调节，保证发电机能够正常运行，并跟随负荷的变化。 微型涡轮发电机和电力电子接口电路的方框图
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微电网的基本结构及在大电网中的作用
微型电源工作原理和控制
微电网运行方式及有功无功功率控制
微电网中的继电保护
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二、微型电源工作原理和控制
微型涡轮发电机的建模和仿真 如果不考虑微型涡轮发电机组的容量大小，则它们的基本运行原理相同，即将某种形 式的机械能转换为电能。 大容量的蒸汽涡轮发动机和大型的同步发动机基本的运行和控制原理可总结如下： （1）系统稳定运行时，进入涡轮发动机的蒸汽流量所对应的功率等于发电机所输出的 电功率，发电机和涡轮发动机的转速同步，发电机所输出的正弦电信号与电网信号相 位相同。 （2）在负荷的暂态响应期间，负荷所需能量首先来自于大型涡轮发动机和发电机转子 的转速变化。涡轮发动机的转速控制系统将检测出转速的变化，并调节蒸汽流量，使 得其转速达到设定的数值。
一、微电网的基本结构 及在大电网中的作用
针对于微电网特定的结构形式，微电网应该具有下述三个功能： （1）微型电源控制器：微型电源装配的功率和电压控制器可以提 供对系统扰动和负荷变化等的快速响应 （2）电能管理系统：通过为每个微型电源控制器设置功率和电压 实现运行控制，该功能的时间响应为分钟数量级 （3）保护：微电网中具有电力电子接口的电源的保护需要采用专 门的保护装置。