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微電網(wǎng)的定義及其典型結構

2015-12-06 04:05:36 點擊:6320

1. 微電網(wǎng)的定義

國際上對微電網(wǎng)的定義各不相同。從1999年開始,美國電力可靠性技術解決方案協(xié)會(CERTS)首次對微電網(wǎng)在可靠性、經濟性及其對環(huán)境的影響等方面進行了研究。2002年,CERTS從結構、控制、經濟等方面系統(tǒng)全面介紹了微電網(wǎng)的概念。微電網(wǎng)(美國)是一種由負荷和微電源共同組成的系統(tǒng),它可同時提供電能和熱量;微電網(wǎng)內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換,并提供必要的控制;微電網(wǎng)相對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元,并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全方面的需求。歐盟對微電網(wǎng)(歐盟)給出的定義是:利用一次能源;使用微型電源,分為不可控、部分可控和全控三種,并可冷、熱、電三聯(lián)供;配有儲能裝置;使用電力電子裝置進行能量調節(jié)。日本三菱公司從規(guī)模上將微電網(wǎng)(日本)分為大規(guī)模、中規(guī)模和小規(guī)模三類。由傳統(tǒng)電源供電的獨立電力系統(tǒng)也被歸入微電網(wǎng)研究范疇,大大擴展了美國CERTS對微電網(wǎng)的定義范圍。
綜上所述,并結合我國電網(wǎng)的實際狀況,可以得出微電網(wǎng)(中國)的定義:微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng),是一個能夠實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng),既可以與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行,也可以與配電網(wǎng)斷開獨立運行。


2. 微電網(wǎng)的典型結構
微電網(wǎng)一般是由多條輻射狀饋線和負載群組成,輻射狀配電網(wǎng)通過固態(tài)轉換開關(Static Transfer Switch)在公共連接點(Point of Common Coupling)與主干配電系統(tǒng)相連,每條饋線具有斷路器和潮流控制器。
微電網(wǎng)的通信結構是由三個基本層紐成,首層是微電網(wǎng)中央控制器(Microgrid Central Controller),次層是負荷控制器(Load Controller)和微源控制器(Microsource Controller),底層是可控負荷與可控微源。
微電網(wǎng)有兩種運行模式:并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式。在并網(wǎng)運行模式下,微電網(wǎng)與主網(wǎng)部分或全部連接,能與主網(wǎng)之間實現(xiàn)功率的雙向流通。當主網(wǎng)有任何的擾動異常時,微電網(wǎng)都能及時切換到孤島運行模式,并能繼續(xù)對優(yōu)先負荷進行供電。微電網(wǎng)包括3條饋線A、B和C,整個網(wǎng)絡呈放射狀。饋線通過微電網(wǎng)主隔離裝置(一般是靜態(tài)開關)與配電系統(tǒng)相連,可實現(xiàn)孤網(wǎng)與并網(wǎng)運行模式間的平滑無縫轉換。其中,A和B為敏感負荷(重要負荷),安裝有多個分布式電源(DG),饋線A中含有一個運行于熱電聯(lián)產的DG,該DG向用戶提供熱能和電能。饋線C為非敏感性負荷,孤網(wǎng)情況下微電網(wǎng)內部過負荷運行時,可以切斷系統(tǒng)對C的供電。當外界大電網(wǎng)出現(xiàn)故障停電或電能質量問題時,微電網(wǎng)可通過主斷路器切斷與電網(wǎng)的聯(lián)系孤網(wǎng)運行。此時,微電網(wǎng)的負荷全部由DG承擔,饋線C繼續(xù)通過母線得到來自微網(wǎng)的電能并維持正常運行。如果孤網(wǎng)情況下無法保證電能的供需平衡,可以斷開饋線C,停止對非重要負荷供電。當故障消除后,主斷路器重新合上,微電網(wǎng)重新恢復與主電網(wǎng)功角同步運行,保證系統(tǒng)平穩(wěn)過渡到孤網(wǎng)前的運行狀態(tài)。


在微電網(wǎng)的這種結構下,多個DG就地向重要負荷提供電能和電壓支撐,在很大程度上減少了直接從大電網(wǎng)買電和電力線傳輸?shù)呢摀⒖稍鰪娭匾摵傻钟鶃碜灾骶W(wǎng)故障影響的能力。