周锡卫(国家能源分布式能源技术研发中心)-微电网的关键技术与实现

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微电网关键技术与实现
周锡卫
2015/10/16
北麂岛用电分布与微电网布局
副岛1 108KWp
主岛 1276KWp 光伏发电
副岛1 93KWp
厂用电 3KWp
原有柴油发电机
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北麂岛微电网系统方案
EMS系统
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实现最佳系统方案
•多设备 互为备 份
•多模式 异步并 行 •系统失 效自控
•动态组 合功能 优化设 备配比 •混合储 能配置 提高性 价比
•个性化 控制最 佳状态 运行
•系统动 态受控 重组 •开放式 挂接扩 展系统 规模
• 自动优 化调配 能量 • 多方式 互动受 控 • 图示化 操控
•实时节 能运行 管理控 制
波动 突变 补偿
•平滑新能源发电的不 稳定性
•平抑负荷变化引起电 力突变
•电网设备造成频率和 电压的异变
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微电网主电力支撑能力
需要确保：
主电 力的 支撑 能力
最大负载*X
基本运行功率 安全运行裕度
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微电网关键技术与实现
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国家能源局关于推进新能源微电网示范 项目建设的指导意见
国能新能[2015]265号

独立型新能源微电网（或弱联型） ---可再生能源及清洁能源的分布式能源站； ---应急用柴油或天然气发电装置； ---柴油机冷备用，其发电量占总电量需求的20%以下； ---智能配电网的综合能量管理和用户侧管理； ---交流总线供电，多电源接入及公共电网互联； ---配置储能，可再生能源功率渗透率≥50%； ---供电可靠性不低于同类地区配电网供电可靠性水平。
负荷
• 负载类型 • 负荷级别
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系统资源搭配
发电 用电 蓄电
•发电单元的种类与数量
•发电单元的发电特性与电量 •用电设备类型及用电规律
•最大用电功率与用电曲线 •蓄电单元类型与充放电特性
•充放电倍率与有效电量
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未来能源互联网及其微电网
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未来电网技术中的微电网
坚强 分布式
智能
互联
电厂
储能
能源互联网
能源局域网
虚拟电厂
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微电网关键技术与实现
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•未来电网的微电网技术
•微电网系统的主要特点 •微电网的关键技术
•微电网系统实现与分析
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立项时北麂岛用电概况
现有500KW柴油发电机一台和200 KW柴油发电 机两台，500KW柴油发电机用于正常发电， 200 KW柴油发电机作为备用，历史用电最大功 率600—700KW。 2011年供电量91万KWh，日平均用电2500KWH 最大日用电量5000KWH。 用户数1159户，其中居民1008户，5000余人。 流动人口（渔讯期外地渔民）约3万人。企事业 单位47户。
•微电网系统实现与分析
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•微电网系统应用小结
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微电网系统应用小结
好方案源自顶层设计 好系统出于EMS系统 -----优化设备配置与选择 -----注重储能选型与运行控制 -----重视负荷管理与节能控制 -----兼顾安全性和经济性结合 确保安全运行同时，控制投资规模
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储能选择与调控
•满足能量需求---规模 •满足速度需求---类型 •满足投资要求---经济
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电源运行及互换与负荷调控
电源---VF/PQ受控互换
负荷---轻重缓急分级供电 储能---出力/电量灵活控制
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微电网关键技术与实现
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•未来电网的微电网技术
•微电网系统的主要特点 •微电网的关键技术
•微电网系统实现与分析
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•微电网系统应用小结
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需求分析---环境条件---负荷状况
• 用电方式 • 用电曲线 • 最大功率 • 最大电量
需求
功率
环境
• 气象条件 • 环境影响
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微电网的关键技术与实现
周锡卫 2015年10月
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•未来电网的微电网技术
•微电网系统的主要特点 •微电网的关键技术
•微电网系统实现与分析
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•微电网系统应用小结
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•微电网系统应用小结
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国家能源局关于推进新能源微电网示范 项目建设的指导意见
国能新能[2015]265号

联网型新能源微电网 ---≤110KV，削峰填谷，公共电网友好互动； ---智能配电网的综合能量管理和用户侧管理； ---并网点控制，微电网内供电可靠、保质； ---配置储能，可再生能源功率渗透率≥50%； ---孤岛运行能力，一段时间内连续供电； ---在电网故障时作为应急电源使用。

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浙江北麂岛微电网全景
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光伏发电主系统（1）
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光伏发电子系统（2）
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Hale Waihona Puke Baidu
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集装箱式储能系统（3）
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•未来电网的微电网技术
•微电网系统的主要特点 •微电网的关键技术
•微电网系统实现与分析
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•微电网系统应用小结
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北麂岛微电网案例
2012年12 月金太阳 2013年6 月建设 2013年9 月发电
分布式 布局
微电网 架构
柴油发 电备用
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数据 挖掘
动态 优化
实时 调控
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有功、无功、负荷调控
负荷分类
负荷
有功
无功
设备状态
适时调节
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储能配置与调控
配置 容量 倍率
调控 模式 深度
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电力稳定性和质量控制
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谢谢各位！
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储能单元的选配
容量设计：考虑备用时间和电量
储 能 单 元 的 选 配
储能材料选择：考虑供电方式
储能运行方式：考虑异步并行
储能经济性：控制投资规模
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•未来电网的微电网技术
•微电网系统的主要特点 •微电网的关键技术
微电网架构---电压源设置---联机方式
集中式----同类并机
• 单一发电单元支撑微电网电力母线
•
发电—用电—蓄电，独立运行集中调控
主从式----同类分组并机
•
•
两组发电单元协调支撑微电网电力母线
主从发电单元受控协调平衡微电网能量
微微网----分布式组网
• • 多个发电-用电-蓄电组成多个分布式系统并组网 单节点互联，通过协议规则受控共享与流通电力
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微电网的构成特点：
发电单元
公 共 大 电 网
用电单元 微电网 蓄电单元
控制管理EMS
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微电网最佳方案的要素
安全 可靠
节省 投资 动态 柔性
高效 低耗 智能 友好
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EMS系统控制策略
投切平滑
响 应 与 平 衡
功率平稳
能量平衡
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多电压源一致性技术
不同设备----具有同期装置 同类设备----具有下垂特性 多种设备----进行系统调配
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多电源的协调控制技术
设置
裕度 相容
支撑
坚强 调控
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新能源微电网的启动技术
微电网运行中启动设备
微电网停运时启动设备
热启动
冷启 动 黑启动
微电网完全无电靠新能源发电启动
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2015/10/16
EMS系统的优化与管控