微电网运行与控制第二章
合集下载
微电网的运行控制与能量管理研究
微电网的运行控制与能量管理研究
1. 引言
1.1 研究背景与意义
1.2 研究目的与内容概括
1.3 研究方法与论文结构安排
2. 微电网概述
2.1 微电网的定义与特点
2.2 微电网的分类与组成
2.3 微电网的运行特点与挑战
3. 微电网运行控制技术
3.1 微电网运行控制的基本原理
3.2 微电网运行控制的关键技术
3.2.1 能量管理与优化
3.2.2 智能感知与监控
3.2.3 策略与算法设计
3.2.4 高效互联与通信
4. 微电网能量管理研究
4.1 微电网能量管理的基本概念
4.2 微电网能量管理的目标与要求
4.3 微电网能量管理的方法与实践
4.3.1 负荷预测与计划
4.3.2 分布式能源管理
4.3.3 储能系统的调度与控制
4.3.4 多能互补与协同运行
5. 微电网运行控制与能量管理的应用与案例研究
5.1 微电网在城市环境中的应用
5.2 微电网在农村地区中的应用
5.3 微电网在工业园区中的应用
5.4 微电网在离岛或孤立地区中的应用
6. 微电网运行控制与能量管理的展望与挑战
6.1 微电网发展的趋势与前景
6.2 微电网运行控制与能量管理的挑战
6.3 未来研究方向与重点
7. 结论
以上只是对论文正文的大致分章，具体内容仍需要您根据您的研究和论文结构进行补充。
希望以上提供的框架能对您撰写论文有所帮助。
微电网运行与控制概论——20140916
天然气 其他形式 新能源
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
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
第二章微电网的总体结构
添加文本
添加标题
目录
电网接线方式简介
微电网基本结构
微电网系统结构 微电网体系结构
微电网的元件
一、电网接线方式简介
1.电力系统概念
是由发电、输电、变电、配电和用电等附属环 节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。
一、电网接线方式简介
2.电力网（简称电网）概念
由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组 成的联合发电与用电的统一整体称为电力网。电网 是电源和用户之间的纽带，其主要功能是把电能安 全、优质、经济地送到用户。
1、静态开关
• 静态开关安装在用户低压母线上，其规划 设计非常重要，应确保有能力可靠运行和 具有预测性，有能力测量静态开关两侧的 电压和频率以及通过开关的电流。 • 通过测量，静态开关可以检测到电能质量 问题，以及内部和外部的故障。而当同步 性标准可以接受时，使微电网和主电网重 新连上。静态开关也被纳入各种智能控制 水平，其连续监控耦合点的状态。
2 集中控制层
集中控制层为微电网的控制中心（Micro-Grid Control Center,MGCC）是整个微电网控制系统的核心 部分，集中管理DG、储能装置和各类负荷，完成整个微 电网的监视和控制。根据整个微电网的运行情况，实时优 化控制策略，实现并网、离网、停运的平滑过渡；
（2） 集中控制层
在微电网的这种结构下，多个DG局部 就地向重要负荷提供电能和电压支撑，这在 很大程度上减少了直接从大电网买电和电力 线传输的负担，并可增强重要负荷抵御来自 主网故障影响的能力。
在大电网发生故障或其电能质量不符合 系统标准的情况下，微电网可以孤网模式独 立运行，保证微电网自身和大电网的正常运 行，从而提高供电可靠性和安全性。
1 配电网调度层
添加标题
目录
电网接线方式简介
微电网基本结构
微电网系统结构 微电网体系结构
微电网的元件
一、电网接线方式简介
1.电力系统概念
是由发电、输电、变电、配电和用电等附属环 节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。
一、电网接线方式简介
2.电力网（简称电网）概念
由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组 成的联合发电与用电的统一整体称为电力网。电网 是电源和用户之间的纽带，其主要功能是把电能安 全、优质、经济地送到用户。
1、静态开关
• 静态开关安装在用户低压母线上，其规划 设计非常重要，应确保有能力可靠运行和 具有预测性，有能力测量静态开关两侧的 电压和频率以及通过开关的电流。 • 通过测量，静态开关可以检测到电能质量 问题，以及内部和外部的故障。而当同步 性标准可以接受时，使微电网和主电网重 新连上。静态开关也被纳入各种智能控制 水平，其连续监控耦合点的状态。
2 集中控制层
集中控制层为微电网的控制中心（Micro-Grid Control Center,MGCC）是整个微电网控制系统的核心 部分，集中管理DG、储能装置和各类负荷，完成整个微 电网的监视和控制。根据整个微电网的运行情况，实时优 化控制策略，实现并网、离网、停运的平滑过渡；
（2） 集中控制层
在微电网的这种结构下，多个DG局部 就地向重要负荷提供电能和电压支撑，这在 很大程度上减少了直接从大电网买电和电力 线传输的负担，并可增强重要负荷抵御来自 主网故障影响的能力。
在大电网发生故障或其电能质量不符合 系统标准的情况下，微电网可以孤网模式独 立运行，保证微电网自身和大电网的正常运 行，从而提高供电可靠性和安全性。
1 配电网调度层
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。
电力系统规划设计-微网运行与控制
接上篇：电力系统规划设计-新能源并网微电网，现在无疑是比较前沿的内容，国内这块与国外相比有一些差距。
参与做过一些微电网规划，比如三沙岛的，也参观过一些实验室的微电网模型，许继的示范项目，试着总结一二。
一、微电网概述首先说说分布式能源和微电网的区别吧。
分布式能源（DER）：一般定义为包括分布式发电（DG）、储能装置（ES）和与公共电网相连的系统。
其中DG是指满足终端用户的特殊需求，接在用户侧的小型发电系统，主要有内燃机，微型燃气轮机、燃料电池、太阳能、风能等发电系统。
分布式能源有很多优点，比如可实现能源综合梯级利用，弥补大电网稳定性方面不足，环境友好等，但是它的最本质缺点在于不可控和随机波动性，从而造成高渗透率下对电网稳定的负面影响。
所以，分布式能源和微电网的本质区别就在于前者不可控，后者可控。
微电网（MG）把分布式发电、储能装置、负荷通过控制系统协调控制，形成单一可控单元，直接接在用户侧，优点是非常明显的。
微电网的控制模式和策略是里面的关键部分，无论是系统级的主从、对等和综合性控制模式，还是逆变器级的P/Q、U/f、下垂控制，乃至和储能相结合的控制方式，都是微电网的核心部分。
而这些，在分布式能源系统里面是不会涉及的。
所以说，很多外面在搞的微网项目，特别是中国人在国外援建，都是在混淆概念，没有控制系统，其实只能叫做分布式发电（分布式能源系统都算不上）。
所以说微电网的核心在于“自治独立，协调互济”，自治独立指的是微电网具备阻断电网故障影响的能力，使微电网的孤网运行具有不失负荷或者少失负荷；协调互济指的是微电网和主网可以建立互相支援的关系。
国外这块，美国，欧盟和日本研究和应用较为领先，三者之间对于微电网的定义略有区别但不大，国内这块，学校里面天大好像还可以，示范工程许继有两个。
二、微电网的架构微电网的体系结构一般采用国际上比较成熟的三层结构（许继的示范工程也是如此）：配电网调度层、微电网集中控制层、分布式电源和负荷就地控制层。
微电网运行与控制第一章
2013年9月10日星期二
7－5
§1-2 微电网背景
2.燃料电池 燃料电池效率高，污染物排放低，但目前价格较高。 主要的燃料电池有：磷酸盐燃料电池、高温固体氧化物熔融 碳酸盐燃料、低温质子交换膜(PEM)燃料电池等。 燃料电池效率高，与内燃发动机结合具有较低的污染排放。 3.可更新能源发电 光伏发电系统 风力发电系统 生物燃料微型发电系统 4.能量存储系统 蓄电池、超级电容 、超导电磁线圈和高速飞轮储能系统。 能量存储系统在微型发动机的直流母线上可提供当系统负荷 改变时所需要的容量。 5.热能回收技术 为使微电网能够持续发展，应用于热电联产系统中的热能回 收技术十必不可少的 。如低温和高温热交换技术等。
2013年9月10日星期二 7－3
§1-1 引言
微电网的结构应该遵守电网的运行规约以及除了对已存在的 用户具有可接受的影响外没有任何危害。 微电网应能够提供不间断电源的性质。 五、微电网的优点 为配电网提供电能阻塞的缓解作用，延缓新发电设备或输电 容量的投资以及跟随负荷变化和局部电压的支持等。 从电网的观点来看，微电网主要优点是能够在电力系统中作 为一个集中的负荷运行，从而可将其视为可控制的实体。 用户可从微电网受益，微电网的设计和运行不仅可满足本地 用户的电能和热能的需要，还可实现不间断电源的功能，增 强本地供电可靠性，减少线路损耗和维持本地电压等。
第一章 绪论
§1-1 引言 §1-2 微电网背景
2013年9月10日星期二
7－1
§1-1 引言
一、分布式发电系统的起源 传统电力系统的规约和运行环境的发展变化 小型发电系统如微型涡轮发电机组、燃料电池、光伏发电系 统和生物燃料发电系统等的涌现 分布式发电系统包括各种类型的小型发电机、能量存贮系统、 负荷控制以及小型发电机和大电网之间的先进的电力电子接 口装置。 二、微电网的定义 微电网可以定义为一组负荷和微型发电系统作为一个单一的 系统运行，为用户同时提供电能和热能，微电网中大部分微 型发电系统必须基于电力电子接口，从而保证作为单一集合 系统运行时提供一定的适应能力。 微电网采用自适应控制，允许微电网呈现到大电网时，作为 一个单一的控制单元，满足局部电力系统的可靠性和安全性 的需要。
【微电网】_微电网运行与控制第二章-微电网的基本结构及在大电网中的作用
胁，从而使得大电网受益。
✓ 微电网中的电力电子设备可设计为恒阻抗负荷、可调节负
荷或可调度负荷等。
一、负荷作为资源
➢ 微电网可认为是电力系统中一个可控制的单元，在微电网内
电能和热能可直接为本地用户生产，电能和热能的生产和使
用都可实现控制。
➢ 微电网可通过增加发电量来满足自己的负荷需要或直接减小
负荷来使得微电网的总负荷减小，即将最基本的减负荷能力
➢ 微型电源控制器的特点 ： ✓ 在整个系统或电网出现扰动时，其响应时间为毫秒级的， 并采用本地测量的电压和电流信号来控制微型电源。 ✓ 为实现即插即用的功能，微电网运行时，微型电源之间最 好不采用快速通信技术，每个逆变器能够按照预先设定的 工作方式响应负荷的变化，不需要来自其它地方或电源的 数据。即微型电源可随时投入到微电网中，而不需要改变 系统中的已经存在的控制和保护装置。
➢ 如果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。
2020年11月5日星期四
2020年11月5日星期四
9－4
§2-2 微型电源控制器
➢ 微电网的基本运行取决于微型电源控制器的如下功能 ✓ 当馈线上负荷的工作点变化时调节馈线的潮流； ✓ 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。 ✓ 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。
2020年11月5日星期四
9－5
微电网运行-有功功率与无功功率控制要点
PG1 PG 2 PL1
因为稳态时两台电源的频率变化相等，因此可得：
1 1 PG1 P G2 1 2 b b 2 1 1 1/ b1 PG1 PL1 1 2 1/ b1 1/ b2 2 1/ b2 PG 2 PL1 1 2 1/ b1 1/ b2
2018年10月4日星期四
64－13
§4-2 有功功率控制
电源1的初始频率偏移为 1 b1PL1 电源2的初始频率偏移为 2 0 联络线上的初始功率变化为 Pt 0 负荷1的瞬时功率改变开始时并不能由电源2提供，这是因为 联络线对系统功率的变化具有积分的作用。另外联络线也不 能存储电能来支持负荷的瞬时变化。 在负荷变化瞬间，两电源的频率变化不相等将引起母线 1 和 母线2之间的电压相位差迅速变化，从而使得由电源1响应母 线1上负荷瞬时变化的持续时间达到最小。 两台电源在暂态过程的初期即可实现负荷的分配，这与常规 的由同步发电机组成的多机系统不同。这对由分布式电源组 成的微电网具有积极的作用 。 系统达到稳态时，两台电源的频率变化和频率变化率将相等。 系统达到稳态时频率偏 1 P 1 / b2 Pt PL1 L1 1 1 1 1 差和联络线上的功率变 b b b1 b1 化为： 1 1
微电网有功功率和无功功率控制
§4-1 微型电源控制器功能 §4-2 有功功率控制 §4-3 无功功率控制 §4-4 微型电源在不对称负荷情况的运行和控制
2018年10月4日星期四
64－1
§4-1 微型电源控制器功能
电力电子装置可为微电网提供灵活的控制功能，从而使其同 时满足用户和电力系统的需要。 微电网控制必须保证新的微型电源加入到系统中时，不需要 更改微电网中已有设备的运行状态。 微电网可以非常迅速和无缝隙地与大电网并列或解列。 系统的有功功率和无功功率可以分别控制。 电压降落和三相不平衡可以得到校正。 微电网能够满足电力系统负荷的动态特性的要求。 设计控制器时最关键的是在微电网的正常操作中，各微型电 源不必互相交流信息，每个微型电源控制器必须能够有效地 响应系统的变化，而不需要来自于其它微型电源或本地其它 设备的数据。 微型电源控制器的主要功能：调节馈线上的潮流；控制每个 微型电源接口处的电压；当系统处于孤岛运行状态时，保证 每个微型电源能够迅速承担它所分配的负荷；微电网能够自 动平滑地进入孤岛运行和重新与大电网并列的能力。
因为稳态时两台电源的频率变化相等，因此可得：
1 1 PG1 P G2 1 2 b b 2 1 1 1/ b1 PG1 PL1 1 2 1/ b1 1/ b2 2 1/ b2 PG 2 PL1 1 2 1/ b1 1/ b2
2018年10月4日星期四
64－13
§4-2 有功功率控制
电源1的初始频率偏移为 1 b1PL1 电源2的初始频率偏移为 2 0 联络线上的初始功率变化为 Pt 0 负荷1的瞬时功率改变开始时并不能由电源2提供，这是因为 联络线对系统功率的变化具有积分的作用。另外联络线也不 能存储电能来支持负荷的瞬时变化。 在负荷变化瞬间，两电源的频率变化不相等将引起母线 1 和 母线2之间的电压相位差迅速变化，从而使得由电源1响应母 线1上负荷瞬时变化的持续时间达到最小。 两台电源在暂态过程的初期即可实现负荷的分配，这与常规 的由同步发电机组成的多机系统不同。这对由分布式电源组 成的微电网具有积极的作用 。 系统达到稳态时，两台电源的频率变化和频率变化率将相等。 系统达到稳态时频率偏 1 P 1 / b2 Pt PL1 L1 1 1 1 1 差和联络线上的功率变 b b b1 b1 化为： 1 1
微电网有功功率和无功功率控制
§4-1 微型电源控制器功能 §4-2 有功功率控制 §4-3 无功功率控制 §4-4 微型电源在不对称负荷情况的运行和控制
2018年10月4日星期四
64－1
§4-1 微型电源控制器功能
电力电子装置可为微电网提供灵活的控制功能，从而使其同 时满足用户和电力系统的需要。 微电网控制必须保证新的微型电源加入到系统中时，不需要 更改微电网中已有设备的运行状态。 微电网可以非常迅速和无缝隙地与大电网并列或解列。 系统的有功功率和无功功率可以分别控制。 电压降落和三相不平衡可以得到校正。 微电网能够满足电力系统负荷的动态特性的要求。 设计控制器时最关键的是在微电网的正常操作中，各微型电 源不必互相交流信息，每个微型电源控制器必须能够有效地 响应系统的变化，而不需要来自于其它微型电源或本地其它 设备的数据。 微型电源控制器的主要功能：调节馈线上的潮流；控制每个 微型电源接口处的电压；当系统处于孤岛运行状态时，保证 每个微型电源能够迅速承担它所分配的负荷；微电网能够自 动平滑地进入孤岛运行和重新与大电网并列的能力。
- 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)。
➢ 如果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。
Байду номын сангаас
2020年9月18日星期五
建立在系统中。
2020年9月18日星期五
9－8
§2-5 微电网在大电网中的作用
➢ 发电和负载的共同、本地控制为微电网的核心，赋予了需求
侧管理特别的意义。
✓ 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。
2020年9月18日星期五
9－6
§2-4 微电网的保护
➢ 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。 ✓ 微电网与大电网解列的速度取决于微电网中特定的负荷。 ✓ 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。
➢ 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： ✓ 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； ✓ 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； ✓ 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。
2020年9月18日星期五
9－4
§2-2 微型电源控制器
➢ 微电网的基本运行取决于微型电源控制器的如下功能 ✓ 当馈线上负荷的工作点变化时调节馈线的潮流； ✓ 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。 ✓ 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。
胁，从而使得大电网受益。
✓ 微电网中的电力电子设备可设计为恒阻抗负荷、可调节负
荷或可调度负荷等。
一、负荷作为资源
➢ 微电网可认为是电力系统中一个可控制的单元，在微电网内
电能和热能可直接为本地用户生产，电能和热能的生产和使
用都可实现控制。
➢ 微电网可通过增加发电量来满足自己的负荷需要或直接减小
负荷来使得微电网的总负荷减小，即将最基本的减负荷能力
➢ 微型电源控制器的特点 ： ✓ 在整个系统或电网出现扰动时，其响应时间为毫秒级的， 并采用本地测量的电压和电流信号来控制微型电源。 ✓ 为实现即插即用的功能，微电网运行时，微型电源之间最 好不采用快速通信技术，每个逆变器能够按照预先设定的 工作方式响应负荷的变化，不需要来自其它地方或电源的 数据。即微型电源可随时投入到微电网中，而不需要改变 系统中的已经存在的控制和保护装置。
第二章 微电网的基本结构及在大电网中的作用
§2-1 微电网的基本组成 §2-2 微型电源控制器 §2-3 电能管理系统 §2-4 微电网的保护 §2-5 微电网在大电网中的作用
2020年9月18日星期五
9－1
§2-1 微电网的基本组成
➢ 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。
2020年9月18日星期五
9－2
§2-1 微电网的基本组成
微电网基本结构：
电能管理 馈线A
区域3
区域4
区域2 馈线B SD
区域1 PCC
馈线C
区域5
传统负荷 区域7
敏感负荷
区域6
热力 负荷
分布式电源 功率和电压控制
2020年9月18日星期五
公共耦合点(PCC)
断路器
分段设备
9－3
§2-1 微电网的基本组成
2020年9月18日星期五
9－5
§2-3 电能管理系统
➢ 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。
➢ 参考值的设定准则： ✓ 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； ✓ 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。
➢ 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。
➢ 微电网结构中应考虑的关键问题： ✓ 微型电源的接口、控制和保护技术等； ✓ 微电网的电压控制、潮流控制、孤岛运行时的负荷分配、 保护、稳定性以及总体的运行等方面的问题； ✓ 微电网与大电网的并列操作以及能否平滑地进入孤岛运行 或离开孤岛运行状态。
9－7
§2-5 微电网在大电网中的作用
➢ 当微电网与大电网并列运行时，它不能影响大电网的可靠性、
保护方案以及引起其它的问题。
➢ 微电网除了简单地满足对大电网无害之外，还应该为大电网
作出更多的贡献。
✓ 如果微电网可作为不间断或可控制负荷，能够响应大电网
运行条件的改变进行分流，则可以减小电力阻塞或其它威
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。
2020年9月18日星期五
9－9
二、动态相互作用
➢ 目前分布式发电在电力系统中的应用还非常少，因此它们对
高压输电系统稳定性的影响还可以不考虑。
➢ 如果分布式发电越来越普及，则它们将影响电力系统的稳定
性。
✓ 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。
✓ 如果设计微电网时，考虑它们与输电系统之间的动态影响，
Байду номын сангаас
2020年9月18日星期五
建立在系统中。
2020年9月18日星期五
9－8
§2-5 微电网在大电网中的作用
➢ 发电和负载的共同、本地控制为微电网的核心，赋予了需求
侧管理特别的意义。
✓ 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。
2020年9月18日星期五
9－6
§2-4 微电网的保护
➢ 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。 ✓ 微电网与大电网解列的速度取决于微电网中特定的负荷。 ✓ 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。
➢ 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： ✓ 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； ✓ 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； ✓ 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。
2020年9月18日星期五
9－4
§2-2 微型电源控制器
➢ 微电网的基本运行取决于微型电源控制器的如下功能 ✓ 当馈线上负荷的工作点变化时调节馈线的潮流； ✓ 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。 ✓ 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。
胁，从而使得大电网受益。
✓ 微电网中的电力电子设备可设计为恒阻抗负荷、可调节负
荷或可调度负荷等。
一、负荷作为资源
➢ 微电网可认为是电力系统中一个可控制的单元，在微电网内
电能和热能可直接为本地用户生产，电能和热能的生产和使
用都可实现控制。
➢ 微电网可通过增加发电量来满足自己的负荷需要或直接减小
负荷来使得微电网的总负荷减小，即将最基本的减负荷能力
➢ 微型电源控制器的特点 ： ✓ 在整个系统或电网出现扰动时，其响应时间为毫秒级的， 并采用本地测量的电压和电流信号来控制微型电源。 ✓ 为实现即插即用的功能，微电网运行时，微型电源之间最 好不采用快速通信技术，每个逆变器能够按照预先设定的 工作方式响应负荷的变化，不需要来自其它地方或电源的 数据。即微型电源可随时投入到微电网中，而不需要改变 系统中的已经存在的控制和保护装置。
第二章 微电网的基本结构及在大电网中的作用
§2-1 微电网的基本组成 §2-2 微型电源控制器 §2-3 电能管理系统 §2-4 微电网的保护 §2-5 微电网在大电网中的作用
2020年9月18日星期五
9－1
§2-1 微电网的基本组成
➢ 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。
2020年9月18日星期五
9－2
§2-1 微电网的基本组成
微电网基本结构：
电能管理 馈线A
区域3
区域4
区域2 馈线B SD
区域1 PCC
馈线C
区域5
传统负荷 区域7
敏感负荷
区域6
热力 负荷
分布式电源 功率和电压控制
2020年9月18日星期五
公共耦合点(PCC)
断路器
分段设备
9－3
§2-1 微电网的基本组成
2020年9月18日星期五
9－5
§2-3 电能管理系统
➢ 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。
➢ 参考值的设定准则： ✓ 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； ✓ 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。
➢ 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。
➢ 微电网结构中应考虑的关键问题： ✓ 微型电源的接口、控制和保护技术等； ✓ 微电网的电压控制、潮流控制、孤岛运行时的负荷分配、 保护、稳定性以及总体的运行等方面的问题； ✓ 微电网与大电网的并列操作以及能否平滑地进入孤岛运行 或离开孤岛运行状态。
9－7
§2-5 微电网在大电网中的作用
➢ 当微电网与大电网并列运行时，它不能影响大电网的可靠性、
保护方案以及引起其它的问题。
➢ 微电网除了简单地满足对大电网无害之外，还应该为大电网
作出更多的贡献。
✓ 如果微电网可作为不间断或可控制负荷，能够响应大电网
运行条件的改变进行分流，则可以减小电力阻塞或其它威
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。
2020年9月18日星期五
9－9
二、动态相互作用
➢ 目前分布式发电在电力系统中的应用还非常少，因此它们对
高压输电系统稳定性的影响还可以不考虑。
➢ 如果分布式发电越来越普及，则它们将影响电力系统的稳定
性。
✓ 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。
✓ 如果设计微电网时，考虑它们与输电系统之间的动态影响，