微电网背景知识
微电网潮流问题资料
微电网的潮流计算问题
潮流计算是微电网分析与控制的基础，是微电网能量管理系统地重要组 成部分。微电网由于运动方式及微电源的多样性等特点使其潮流计算不 同于配电网。配电网内的潮流都是单向流动的，而微电网含有多个微电 源，微电网内的潮流流向不再单一；当微电网并网运行时，潮流从母线 流向负荷，微电源影响着线路潮流的方向和大小，当微电网孤岛运行时， 线路潮流的方向和大小由微电源决定。微电网的这些特点使得微电网潮 流计算更加复杂，为满足为电源分析及控制的需要，必须结合如上特点 对传统配电网络潮流算法进行改进。传统配电网潮流计算的应用前提是 系统中没有PV节点，但对微电网而言，网中各处都可能有发电单元，即 存在多个PV节点，因此，用于配电网的潮流计算方法并不能简单的推广 应用于微电网。再者，微电网中含有输出功率可能快速变动的发电单元 （如光伏发电、风力发电、潮汐发电等），故对潮流计算的实时性性有 要求，需要在线计算出功率需求量。
国外研究现状的比较
美国近年来发生了几次较大的停电事故，使美国电力工业十 分关注电能质量和供电可靠性，因此美国对微电网的研究着 重于利用微电网提高电能质量和供电可靠性。 日本本土资源匮乏，其对可再生能源的重视程度高于其他国 家，但很多新能源具有随机性，穿透功率极限限制了新能源 的应用，所以日本在微电网方面的研究更强调控制与电储能。 欧洲希望通过优化从电源到用户的价值链来推动和发展 DERs，以使用户、电力系统及环境受益。欧洲互联电网中 的电源大体上靠近负荷，比较容易形成多个微电网，所以欧 洲微电网的研究更多关注于多个微电网的互联问题。
微电网通过合适的控制策略对微电源及储能装置等 的优化控制，可以为用户提供高质量电能，而上述 装置大多通过电力电子变换器与微电网连接，因此 电力电子变换器是微电网控制的基础，潮流计算方 法必须考虑微电源变换器的稳态潮流模型。目前大 电网系统潮流计算中高压直流输电变换器模型已经 比较成熟，但对微电网中电力电子变换器的稳态潮 流模型研究较少，因微电网系统结构及运行方式的 复杂性，使得微电网中电力电子变换器的稳态潮流 模型建立比较复杂
智能微电网相关基础知识介绍
智能微电网相关基础知识介绍智能微电网是规模较小的分散的独立系统，它将分布式电源、储能装置、能量装换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网运行，也可以孤立运行。
电气设备专家称，智能微电网本身可看做是小型的电力系统，具备完整的发输配电功能，可实现用侧可再生能源的安全消纳，同时智能微电网本身还是一个典型的分布式发电功能系统，可通过能源之间的调度，提高终端能源的利用率。
也是智能电网发展的趋势。
一、什么是智能微电网智能微电网(Micro Smart Grid)是将可再生能源发电技术(风力发电、光伏发电、生物质能、潮汐能等)、能源管理系统(EMS)和输配电基础设施高度集成的新型电网，它具有提高能源效率、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、减少对环境的影响。
强化科研技术，深入开发建设智能微电网有利于扩大分布式电源与可再生能源的大规模接入，为负荷地区提供可靠的供给，实现有效的主动式配电网方式，促进智能微电网变革。
智能微电网特点：可监测一一采用先进的量测、传感技术；可预测通过模型仿真和潮流分析，合理预测和分配电力；可控制对监测状态进行有效控制；可兼容接入分布式发电，自适应处理技术；实时分析数据到信息的提升，优化运行方式。
二、智能微电网两种运行模式并网模式：正常情况下，智能微电网与常规配电网并网运行。
孤岛模式：当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，智能微电网将及时与电网断开而独立运行。
智能微电网的电压等级一般为380V~35KV，容量从几KW至几MK不等，在电网结构中最接近于用户。
两种运行方式：与大电网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开独立于行，因此它具有双重角色：对于公用电力企业，智能微电网可视为电力系统可控的细胞，成为被控制的一个简单可调度负荷。
可以在数秒内做出响应以满足电网系统的需要；对于用户，智能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。
微电网基本知识
微电网基本知识第一章微电网1.1 微电网的前身分布式发电技术（DG）DG的定义：通过在配电网中建立单独的发电单元来对重要用户负荷进行供电，并通过PCC和外界进行能量交换。
DG的特点：（1）提高能量利用率；（2）减少各种碳化物的排放，利于环保；（3）提高电能质量和供电可靠性；（4）可以降低线损；（5）延续电网的不断膨胀。
DG存在的问题：（1）分布式电源单机计入成本高、控制困难等；（2）分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击；（3）I EEE P1547对分布式电源的入网标准做了规定：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电源效能的充分发挥。
1.2 微电网的产生针对DG存在的问题，为协调大电网与分布式电源的矛盾充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。
在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。
第二章微电网的定义2.1 微电网的定义微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。
微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题，而微网的硬件平台建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台。
规模较小的分散独立系统，采用大量现代电力技术，将各种微电源，储能设备，直接接在用户侧。
对大电网：微电网被视为电网中的一个可控单元；对用户：满足特定需求，增加本地供电可靠性，降低馈线损耗。
微电网的组成：微电源、储能装置、控制设备、负荷、保护设备。
微电网的结构图：微电源：主要是分布式电源，其主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气机和内燃机等。
储能装置：由于微电源的分散性和规模不大特点，也受自然条件制约，另外，微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡。
微电网技术
储能系统：电池储能系统等
控制系统：微电网控制系统等
保护系统：过载保护、短路保护等安全保护装置
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分布式能源：微电网采用分布式能源，包括太阳能、风能、储能等。
独立运行：微电网可以独立运行，不依赖于大电网。
高可靠性：微电网具有高可靠性，可以在大电网故障时保持运行。
节能环保：微电网能够实现能源的节约和环境的保护。
智能电网技术：实现电力系统的自动化和智能化
分布式能源技术：提高电力系统的可靠性和稳定性
电力电子技术：实现电力系统的灵活控制和调节
发展趋势：分布式能源的快速发展，促进微电网技术的广泛应用。
技术方向：智能化、自动化、高效化、安全化。
应用领域：城市、农村、工业园区、商业区等。
未来展望：随着新能源、智能电网等领域的快速发展，微电网技术将迎来更加广阔的发展前景。
微电网的应用场景和优势
城市居民区：为居民提供可靠的电力供应，降低停电风险
工业园区：满足园区内企业多样化的用电需求，提高电力质量
偏远地区：解决偏远地区电力供应不足的问题，提高生活水平
商业中心：为商业中心提供稳定的电力支持，保障电力设备的正常运行
医院、学校等重要设施：确保重要设施的电力供应，维护社会稳定
适应可再生能源发展：微电网能够适应可再生能源的发展需求，促进清洁能源的利用。
能源效率：提高能源利用效率，降低能源消耗
降低成本：通过优化能源使用，降低能源成本
增强韧性：提高能源系统的可靠性和稳定性
减少排放：减少温室气体排放，降低环境污染
微电网的关键技术和发展趋势 Nhomakorabea能源储存技术：提高电力系统的能源利用效率
移动式微电网：为野外作业、突发事件等提供可移动的电力供应，适应不同环境的需求
微电网PPT课件
2015/9/7
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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目录
微电网概念的提出 微电网的定义 微电网的重要意义 微电网国内外的发展状况
微电网中的关键技术及相关研究
1998年1月，由于冻雨使电线冻结折断，加拿大东部 300万人在7余天中失去电力供应；
1999年12月，约360万个法国家庭由于暴风雨而遭遇停 电数日；
2003年8月14日美国东北部部分地区以及加拿大东部地 区出现大范围停电，受影响的人在加拿大有三分之一的 人口即有一千万，在美国有四千万；
我国2008年初春一场历史罕见的冰雪灾害，在全国范 围内造成36740条10kV及以上电网电力线路、2016座 35kV及以上变电站停运,导致3330多万户、约1.1亿人 口停电，给经济、社会和人民生活造成了极为严重的影 响。
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为协调大电网与分布式电源之间的这 种矛盾，充分挖掘分布式能源的潜力， 更好地促进大规模分布式发电技术的 整合与应用，国内外众多的学者提出 了微电网的概念。
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相比传统集中式能源系统微电网的优势
1、微电网接近负荷，不需要建设大 电网进行远距离高压或超高压输电， 可以减少线损，节省输配电建设投资 和运行费用；由于兼具发电、供热、 制冷等多种服务功能，分布式能源可 以有效地实现能源的梯级利用，达到 更高的能源综合利用效率。
5、通过微电网可以实现更佳无功功率控制，减 小谐波污染，提高电能质量，为用户提供“定 制电力技术”服务。
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微电网与大电网结合具有明显的优势
微电网技术与应用
微电网技术与应用引言：随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，传统的中央化电力系统面临着诸多挑战。
微电网作为一种新兴的电力系统模式，以其高效、可靠、可持续的特点，吸引了广泛的关注。
本文将探讨微电网技术的背景、原理、应用以及未来发展方向。
背景：传统的中央化电力系统存在着能源浪费、能源传输损失大等问题。
而微电网则将电力系统分为多个小型的电力网络，通过本地的能源资源进行供电，实现了能量的高效利用和分布式管理。
微电网技术的发展得益于可再生能源的快速发展和电力系统的智能化进程。
原理：微电网主要由分布式能源资源、能量储存系统、智能电力管理系统和电力互联网组成。
分布式能源资源包括太阳能、风能、生物质能等，它们通过光伏发电、风力发电等方式将自然能源转化为电能。
能量储存系统则用于储存多余的电能，以备不时之需。
智能电力管理系统则通过实时监测和控制，协调各个能源资源的供需平衡。
电力互联网则通过智能电网技术，将微电网与传统电力系统相互连接，实现能源的双向流动和共享。
应用：微电网技术在能源供应和电力系统的可靠性方面具有广泛的应用前景。
首先，微电网可以为偏远地区提供可靠的电力供应，减少传统电力系统的传输损失。
其次，微电网可以为城市中的商业和住宅区提供可持续的能源供应，降低对传统能源的依赖。
此外，微电网还可以应用于工业生产中，提高能源利用效率，减少能源消耗和环境污染。
未来发展：微电网技术的发展仍然面临一些挑战。
首先，技术标准和政策法规的制定需要进一步完善，以促进微电网的规模化应用。
其次，微电网的智能化程度还有待提高，需要更加先进的监测、控制和优化算法。
此外，微电网的经济性也需要进一步优化，以提高其市场竞争力。
结论：微电网技术作为一种新兴的电力系统模式，具有很大的潜力和应用前景。
通过分布式能源资源和智能电力管理系统的协同作用，微电网可以实现能源的高效利用和分布式管理。
随着技术的进一步发展和政策的支持，微电网有望在未来的能源领域发挥更加重要的作用，为人类提供可靠、可持续的能源供应。
微电网系统介绍
策提供试验范例
□ 为后续多能互补应用推广提供技术参考、数据积累和科学依据
□ 利用地域条件建设光伏发电（或建设风电），提高系统性价比；
二 微电网建设意义与目标
2.2 微电网建设目标
01 建设原则
系统故障时候能孤网运行，系统恢复后自动并网 保证整个系统不受外界环境影响（阴雨、台风等）连续供电，且电能质量稳定可靠 微电网系统可实现内部的实时监测和通信管理，简单安全，可操作性和维护性高 微电网系统以可再生能源为主，尽可能减少化石能源的消耗，提高清洁能源的利用率 微电网系统具有可扩展性，便于系统后期的发展和规划
欧盟FP5 1998-2002 Dispower项目 MicroGridsX项目 Etc.
欧盟FP6 2002-2006 More MicroGridsX项目 Etc.
欧盟FP7 2007-2013 EcoGrid项目 Etc.
丹麦 bornholm岛项目 20011-2014
希腊 Kythnos岛项目 2003-2008
3.3 光伏逆变器
01 集中式逆变器
将光伏组件产生的直流电汇总转变为交流电后进行 升压、并网
产品优点
功率大，稳定性好，便于维护 谐波含量少，电能质量高；保护功能齐全 有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调 节性好
三 微电网建设内容
3.3 光伏电池组件
01 标准测试条件：AM1.5 光强，1000W/m2,t = 25℃
制与稳定性要求，研究微电网功率控制系统 系统配比与架构的合理优化性研究（发电机、光伏、储能与负荷
特性关系） 在孤网和并网两种运行工况下对微电网内部故障做出响应 经济性、安全性、可靠性高度统筹管控 并网时快速感知大电网故障
微电网及其发展前景
微电网是一种由负荷和微电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热能。
微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制。
微电网相对于大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全方面的需求，当微电网与主网因为故障突然解列时，微电网还能维持自身内部的电能供应，直至故障排除。
欧美日三地都在进行微
电网的技术研究，其中日本
立足于国内能源日益紧缺，
负荷日益增长的现实背景，
展开微电网研究，但其发展
目标主要定位于能源供给多样化，减少污染，满足用户的个性电力需求。
日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统（FRIENDS ），其主要思想是在配电网中加入一些灵活交流输电系统装置，利用控制器快速灵活的控制性能，实现对配电网能源结构的优化，并满足用户的多种电能质量需求。
构研究显示，微电网市场有望在未来5年，迎来高速成长期。
从全球来看微电网实验和示范
阶段，微电网的技术推广已经度过幼稚期，市场规模稳步成长。
着眼于当下世界范围内的能
源和环境困局以及电力安全需求的长期高企，微电网技术应用前景看好。
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发生显著变化。
机。
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统, 以及采油发电
7 台 30kW 风 力 发 电 ,
100kWp光伏发电, 50t/d
海水淡化系统,柴油机发
电以及蓄电池储能；总
装机容量300kW
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名称
地点
承德分布式电源/储能 及微电网接入控制示范 项目
河北省承德市
南方电网MW级燃气轮 机冷电联供微网系统
广东省佛山市
杭州电子科大先进稳 定光伏并网微网系统
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英国：
◦ 微电网是面向小型负荷提供电能的小规模系统， 它与传统电力系统的区别在于其电力的主要提 供者是可控的微型电源，而这些微型电源除了 满足负荷需求和维护功率平衡外，也有可能成 为负载。
◦ “模范市民（model citizen）”
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加拿大多伦多大学：
◦ 微电网是一个含有分布式电源并可接入负荷的 完整的电力系统。
570kW 120kW 光 伏 发 电 ,
120kW 柴 油 机 发 电 , 50kWh 铅 酸 蓄 电 池 组 , 100kW超级电容为2栋教 学楼供电 60kWp 屋 顶 光 伏 发 电 , 30kW双馈风力发电模拟 系统, 2台5kW直驱风力 发电, 250kW柴油机发电, 蓄电池储能, 100kW 双向 14
3
美国能源部(DOE, Department of Energy)： 微电网由分布式电源和电力负荷构成，可以
工作在并网与离网两种模式下，具有高度的可 靠性和稳定性。
美国威斯康辛麦迪逊分校(University of Wisconsin— Madison)的R．H．Hsseter教授： 微电网是一个由负载和微型电源组成的独立 可控系统，对当地提供电能和热能。
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欧盟微电网项目(European Commission Project Microgrids)，欧盟科技框架计划(Framework
Programme)： ◦ 利用一次能源； ◦ 使用微型电源，分为不可控、部分可控和全控
三种，并可冷、热、电三联供； ◦ 配有储能装置； ◦ 使用电力电子装置进行能量调节。
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美国电力公司多兰技术中心的微电网试验 平台
◦ CERTS，2006年11月开始建设的示范工程 ◦ 480V系统，包括3个60kW微型燃气轮机，有3
条馈线，其中2条还有微型电源并能孤网运行。 这2条中的1条馈线带有2个微型电源，通过 170m电缆间隔；另一条馈线带1个微型电源， 可进行微型电源并列运行的测试 ◦ 用于测试微电网各部分动态性能
河南省郑州市
中新（中国-新加坡） 天津生态城智能电网综 合示范工程
天津市
珠海东澳岛兆瓦级智 能微电网
广州省珠海市
东福山岛风光储柴及 海水淡化综合系统
浙江省舟山市
投入运行时间
简介
2010年12月 2011年9月 2010年10月 2011年3月
380kWp屋顶光伏发电,
2 组 100kVA/100kWh 磷 酸
◦ 它可以运行在并网、离网两种模式下。 ◦ 微电网的主要优点在于它加强了供电可靠性和
安全性等。 ◦ 将分布式电源统一控制，向负荷提供可靠用电，
并且在并网与独立运行的切换过程中保持微电 网稳定。
7
新加坡南洋理工大学：
微电网是低压分布式电网的重要组成部 分，它包含分布式电源（如燃料电池、风 电及光伏发电等）、电力电子设备、储能 设备和负荷等，可以运行在并网或独立两 种模式下。
浙江省杭州市
浙江省电力试验研究院 分布式能源和微网实验 室
浙江省杭州市
投入运行时间
简介
2011年7月 2010年1月 2008年10月 2010年3月
60kW风力发电, 50kW 光伏发电, 80kW/128kWh 储能
3 台 200kW 微 型 燃 气 轮 机, 1台溴化锂制冷机， 提供3栋大楼冷电负荷； 装机容量600kW, 供电量
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微型电源/分布式电源+负荷 电力电子器件参与控制 并网与离网/独立两种模式（对于外部大电
网表现为一个整体单元） 满足用户对电能质量和供电安全等要求
（稳定、安全、可靠）
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美国：大停电事故，关注利用微电网， 提高电能质量和供电可靠性
欧洲：电源靠近负荷，容易形成多个微 电网，关注多个微电网的互联和市场交 易问题
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开关：静态开关/固态转换开关，断路器 微型电源：微型燃气轮机、柴油发电机、燃料
电池、风力发电机、光伏电池 储能元件：蓄电池、超级电容器、飞轮储能等 电力电子装置：整流器、逆变器、滤波器和斩
波器 通信设施
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名称
地点
河南财专（财政税务 高等专科学校）分布式 光伏发电及微电网运行 控制试点工程
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微电网是通过本地分布式微型电源或中、小型 传统发电方式的优化配置，向附近负荷提供电 能和热能的特殊电网，是一种基于传统电源的 较大规模的独立系统；
在微电网内部通过电源和负荷的可控性，在充 分满足用户对电能质量和供电安全要求的基础 上，实现微电的并网运行或独立自治运行；
微电网对外表现为一个整体单元，并且可以平 滑并入主网运行。
铁锂电池储能以及微电
网控制系统，为7栋学生
宿舍楼和1个食堂供电
30kW 屋 顶 光 伏 发 电 ,
6kW风力发电, 储能, 供
给营业厅10kW照明负荷
以及5kW充电桩负 荷 ，
能量转换装置，监控和
保护系统
Байду номын сангаас
1000kWp 光 伏 发 电 ,
50kW 风 力 发 电 ,
2000kWh 蓄 电 池 储 能 系
Mad River微电网
◦ 美国第一个微电网示范性工程 ◦ 6个商业区和工业厂区，12个居民区，100kW发电
机，30kW MT(微型燃气轮机), 280kW 光伏电池 (PV) ◦ 接入7.2kV配网 ◦ 既可孤网运行，也可联网运行 ◦ 美国微电网工程的成功范例 ◦ 检验了微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略、 经济效益等，并初步探讨制定关于微电网的条例和 参考法规
微电网标准讲座（一）
定义
结构特点 示范工程
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美国电气可靠性技术解决方案联合会(CERTS, Consortium for Electric Reliability Technology Solutions)： ◦ 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， 并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要 求。