分布式发电和直流微电网
(完整版)-微电网及分布式电源并网标准体系介绍-20160330
标准体系亟需统一规划和顶层设计
微电网和分布式电源并网涉及发电、电网、用户等多个领域，系统 复杂性突出 − 需要将微电网作为一个相对独立单元，对相关技术领域开展系 统分析
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二 产业发展对标准化工作的需求
产业发展亟需标准化工作支撑
当前我国微电网和分布式电源并网在全国范围发展迅速，亟需标准化 工作给予技术支撑和规范 − 微电网和分布式电源并网改变了电力系统在中低压层面的结构和 运行方式
− 与微电网和分布式电源并网息息相关的电网运营企业和设备供应 商们熟悉的传统原则受到挑战
订微电网及分布式电源并网国家标准体系和年度计划建议；组织微电 网及分布式电源并网国家标准的制修订及宣贯工作；审查微电网及分 布式电源并网国家标准送审稿，提出审查意见。
制定分布式电源并网技术标准体系主要解决的问题：
指导设计 • 对分布式电源并网应满足的技术条件、并 网接口设计应遵循的原则进行规定
规范建设 • 对分布式电源入网调试、验收及测试进 行规定
燃料类型
能量转换方式
逆 变 器
同步 电机
异步 电机
农林废弃物 直燃发电
汽轮机
√
生 垃圾焚烧
物
发电
汽轮机
√
质 农林废弃物气化 微燃机 √
垃圾填埋气
内燃机
√
沼气发电
燃气轮机
√
地热能发电
汽轮机
√
气压涡轮机
√
海洋能发电
液压涡轮机
√
燃料电池 蓄电池
直线电机 √ 逆变器 √ 逆变器 √
分布式发电与微电网
分布式发电与微电网一、分布式发电分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想发生，它具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，是未来电力系统的重要发展趋势之一。
（一）分布式发电的基本概念分布式发电目前尚未有统一定义，一般认为，分布式发电（Distributed Generation, DG）指为满足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。
分布式电源（Distributed Resource, DG）指分布式发电与储能装置（Energy Storage，ES）的联合系统（DR=DG+ES）。
它们规模一般不大，通常为几十千瓦至几十兆瓦，所用的能源包括天然气（含煤气层、沼气）、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；而储能装置主要为蓄电池，还可能采用超级电容、飞轮储能等。
此外，为了提高能源的利用效率，同时降低成本往往采用冷、热、电联供（Combined Cooling、Heat and Power, CCHP）的方式或热电联产（Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation）的方式。
因此，国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源（Distributed Energy Resource, DER）系统，而将包含分布式能源在内是电力系统称为分布式能源电力系统。
由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁和可再生能源。
未来分布式能源系统是应用将会越来越广泛。
分布式发电直接接入配电系统（380V或10kV配电系统，一般低于66kV电压等级）并网运行较为多见，但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联，形成独立供电系统（Stand-alone System），或形成所谓的孤岛运行方式（Islanding Operation Mode）。
采用并网方式运行，一般不需要储能系统，但采取独立（无电网孤岛）运行方式时，为保持小型供电系统的频率和电压稳定，储能系统往往是必不可少的。
微电网和分布式发电的“前世今生“
微电网和分布式发电的“前世今生”随着经济快速发展，能源分布与供应，消费与环保的矛盾日趋突出。
为保护生态环境，改善雾霾，国家大力倡导发展清洁能源，而伴随着清洁能源开发利用规模的扩大，清洁能源电力并网难却不断显现。
为改善并网的种种弊端，人们已将视角转向微电网技术，使微电网由科研试验向推广应用发展。
从技术层面看，微电网技术已成为分布式发电供电系统集成技术的核心，也是分布式发电大规模工业化应用的关键。
在清洁能源发电比重不断加大的状况下，只有通过分布式发电以微电网接入配电网，才能最大限度发挥分布式发电的效能，因而微电网发展将被寄予厚望。
微电网实质上是个小电网，而分布式发电是基础，但传统大电网是在火电体系下建起来的。
微电网的形成与发展绝不是对大电网的挑战，而是对大电网有益补充，也是实现电网高效、稳定、优质供电的重要环节。
微电网能将分布式发电与配电网连接起来而起到“桥梁”作用，破解可再生能源电力并网难题。
随着微电网技术的成熟，清洁能源发电成本下降，储能产业发展，以及石化能源价格上扬，必将促进微电网快速发展，为分布式发电并网提供支撑。
一、微电网概念及其优越性微电网的基础是分布式发电，实质是个小型电网，由各种分布式电源、储能系统、负荷、监控、保护、计量、通信等组成。
微电网相当于电力系统中的“毛细管”，也是智能电网中新的网络结构单元。
值得一提的是储能系统，它是微电网安全、稳定、可靠供电的基础，即在孤网运行也能保证重要客户的用电需求。
微电网技术的发展与电力电子技术、计算机控制技术和通信技术紧密相关，微电网的兴起让人们仿佛看到了有效化解清洁能源电力并网的希望，从而推动清洁能源发电的快速发展，具有鲜明的技术革命特征。
微电网具有灵活的运行方式和可调度的性能，既可接入配电网运行，也可作为独立电网运行。
通过相关控制装置对两种运行方式进行切换，使之达到协调配合，提高供电可靠性。
对配电网而言，微电网是个可控、可调度的负荷，使电力调度人员不再直面各个分布式电源，而是通过微电网对分布式电源进行有效控制和管理。
分布式发电系统与微电网技术
分布式发电系统与微电网技术随着能源需求的不断增长以及对可再生能源的关注度日益提高，分布式发电系统与微电网技术成为电子与电气工程领域的研究热点。
本文将从技术原理、应用场景和未来发展方向三个方面探讨这一主题。
一、技术原理分布式发电系统是指将发电设备分布在用户侧，通过小型化的发电装置进行电能的生产。
而微电网技术则是将分布式发电系统与传统电网相连接，形成一个小型的电力系统。
这两种技术的核心在于能源的分散和可再生能源的利用。
分布式发电系统通过利用太阳能、风能、水能等可再生能源进行发电，将电能直接供给用户。
这种分布式的发电方式能够减少能量传输过程中的能量损失，提高能源利用效率。
同时，分布式发电系统还可以通过能量存储装置将多余的电能储存起来，以备不时之需。
微电网技术则是将分布式发电系统与传统电网相连接，形成一个小型的电力系统。
通过智能电网管理系统，微电网可以实现对能源的有效调度和优化控制。
当传统电网出现故障或停电时，微电网可以独立运行，为用户提供可靠的电力供应。
二、应用场景分布式发电系统与微电网技术在许多领域都有广泛的应用。
首先，在偏远地区或无电区域，分布式发电系统可以为当地居民提供可靠的电力供应，改善生活条件。
其次，在工业和商业领域，分布式发电系统可以降低能源成本，提高能源利用效率。
此外，分布式发电系统还可以应用于农业温室、城市照明和交通系统等领域。
微电网技术在城市和社区中的应用也日益增多。
通过将分布式发电系统与传统电网相连接，微电网可以实现对能源的灵活调度。
在城市中，微电网可以实现对电动车充电桩的管理和优化，提高能源的利用效率。
在社区中，微电网可以实现对居民家庭能源的管理和监控，促进能源的节约和环保。
三、未来发展方向分布式发电系统与微电网技术在未来的发展中还有许多挑战和机遇。
首先，需要进一步提高可再生能源的利用效率和稳定性，以满足不同场景下的能源需求。
其次，需要加强对分布式发电系统和微电网的智能化管理和控制，以实现对能源的优化调度。
直流微电网的效率和经济性
直流微电网的效率和经济性1. 引言1.1 直流微电网的定义直流微电网是指由多个分布式发电源（如太阳能光伏板、风力发电机等）以及能量存储设备（如电池、超级电容等）组成的小型电力系统，该系统可以相互连接并与主电网或其他微电网进行电能交换。
直流微电网通过直流电传输方式，实现了能源的高效利用和智能管理，具有较高的灵活性和可靠性。
与传统的交流电网相比，直流微电网的优势主要体现在以下几个方面：直流电能传输效率高，损耗小，可以降低能源传输过程中的能量消耗；直流微电网的建设和维护成本相对较低，可以有效降低电力生产的成本，提高整个电力系统的经济性；直流微电网的可持续发展性强，可以更好地适应未来能源发展的需要，实现能源的可持续利用。
直流微电网的出现为能源行业带来了新的发展机遇，提高了能源利用效率，降低了能源成本，推动了能源产业的可持续发展。
在未来，直流微电网有望在各个领域得到广泛应用，为促进能源转型和可持续发展做出更大的贡献。
1.2 直流微电网的意义直流微电网具有较高的安全性和可靠性。
由于其结构简单，能够实现局部控制和隔离，大大减少了突发故障对整个系统的影响。
直流微电网中采用的智能电力管理技术，能够实现对能源的精细化调控，提高系统的鲁棒性。
直流微电网有利于提高能源利用效率。
通过采用直流输电和分布式能源技术，直流微电网能够最大限度地减少能量的损耗，提高能源利用效率。
直流微电网还能够实现能源的互补利用，进一步提高系统的整体效率。
直流微电网的经济性也是其重要意义之一。
由于直流微电网的建设和运行成本相对较低，且能够实现对能源的有效管理和利用，使得直流微电网能够更好地适应不同地区的需求，并为电力市场带来更多的竞争力。
直流微电网具有较高的经济效益，能够为电力行业的可持续发展提供坚实的支撑。
2. 正文2.1 直流微电网的优势1. 供电可靠性高：直流微电网采用模块化设计，可以实现混合能源互补，灵活调度能力强，当某个发电单元或配电线路出现故障时，其他单元可以自动补偿，保证系统稳定运行。
分布式发电及微电网技术
课程简介
主要内容
分布式发电与微电网简介 分布式电源--风力发电 分布式电源--太阳能光伏发电 分布式电源--燃气轮机发电 微电网的运行与控制 分布式发电对配电系统的影响
分布式发电与微电网简介
分布式发电的概念
分布式发电的概念 一般指发电容量较小(几十千瓦至一百兆瓦之间) 、 与配电网连接、分散在负载附近的发电形式。 在许多国家分布式发电一般不经规划或中央调度。 与远距离输电和大电网互联的电力系统相区别， 称之为分布式发电。
微电网的定义
美国 能源部给出的定义: 微电网由分布式电源和电力负荷构成,可以工作在并 网与独立两种模式下,具有高度的可靠性和稳定性。
电力可靠性技术解决方案协会给出的定义: 微电网是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 量供电安全等要求。
有助于防止大面积停电，增强电网抵御自然灾害的能力。
分布式电源的技术类型
分布式电源包括 小型燃汽轮机 微型燃汽轮机 燃料电池 太阳能光伏电池发电 地热发电等
分布式电源的技术类型
几种常见的分布式电源
分布式电源的技术类型
燃料电池（Fuel Cell)
分布式电源的技术类型
塔式太阳能热发电系统
分布式电源的技术类型
潮汐发电（Tidal Energy)力发电
分布式电源的技术类型
潮汐发电（Tidal Energy)力发电
分布式电源的技术类型
潮汐发电（Tidal Energy)力发电
分布式电源的技术类型
电力系统中的分布式发电技术与微电网的管理优化
电力系统中的分布式发电技术与微电网的管理优化随着能源需求的增加和环境问题的突出，传统的集中式电力系统面临着许多挑战。
为了提高能源利用效率，并减少对传统能源的依赖，分布式发电技术和微电网的管理优化成为当前电力系统中备受关注的话题。
分布式发电技术是指将小规模的发电设备分布在用户附近，将电力产生和消费点相互连接，形成一个涵盖了发电、配电和用电的小型电力系统。
与传统的集中式发电相比，分布式发电技术具有以下优势：首先，分布式发电技术提高了电力系统的可靠性和稳定性。
传统的集中式电力系统依赖于少数几个大型发电厂供应电力，一旦发生故障或自然灾害，整个电力系统就会瘫痪。
而分布式发电技术中的多个小型发电设备可以独立运行，互相支持，即使某个装置发生故障，其他设备仍然可以继续供电，保证了电力系统的可靠性。
其次，分布式发电技术减少了输电损耗。
传统电力系统需要将电能从远离用户的发电厂输送到用户所在地，导致了大量的输电损耗。
而分布式发电技术将发电设备置于用户附近，缩短了输电距离，减少了输电损耗，提高了电能的利用效率。
另外，分布式发电技术促进了能源多样化和可持续发展。
传统电力系统主要依赖于化石燃料，对环境造成了严重的污染。
而分布式发电技术可以利用可再生能源，如太阳能、风能、生物质能等，减少对传统能源的依赖，并减少了大量排放物的产生，实现了绿色环保的能源供应。
为了有效管理和优化微电网，需要考虑以下几个方面：首先，需要建立合理的能源管理系统。
微电网中的多个分布式发电设备需要通过能源管理系统进行协调和控制，以确保系统的稳定运行。
能源管理系统需要具备监测、控制、调度和优化的功能，通过对发电设备、储能设备和用户需求的实时监测和分析，实现能源的合理供给和需求的匹配。
其次，需要制定合理的能源的交易和定价机制。
微电网中的多个参与主体之间进行能源的交易和定价，可以提高能源利用效率和供需匹配的程度。
例如，参与者可以通过电力交易市场进行能源的买卖，根据市场需求和供给确定能源的价格，并通过市场机制调控供需关系，实现资源的优化配置。
直流微电网的效率和经济性
直流微电网的效率和经济性直流微电网是一种以直流电作为能源传输和分配的小型电力系统。
与传统的交流电网相比，直流微电网具有很多优势，包括高效性和经济性。
直流微电网可以提供更高的能源传输效率。
在直流微电网中，能源从发电源输送到终端消费者时，不需要经过交流和直流的频繁转换，因此能有效减少能源的损耗。
而在交流电网中，由于交流电需要频繁转换为直流电，然后再转换回交流电，造成了能源的损耗和传输效率的降低。
直流微电网的高能源传输效率使得它能够更有效地满足电力供应需求，并减少能源的浪费。
直流微电网也具有更好的经济性。
直流微电网可以采用分布式发电系统，将多个小型的发电装置组合成一个整体，形成一个独立的电力系统。
这种分布式发电系统可以根据实际需求进行灵活配置，不仅可以提高供电的可靠性和稳定性，还可以减少能源的传输距离和输电损耗。
直流微电网还可以通过使用可再生能源和储能技术来减少对传统能源的依赖，进一步降低能源成本。
这种经济性可以帮助直流微电网更好地应对能源需求的变化，并在经济效益上具有竞争优势。
直流微电网的建设和运营成本较低。
由于直流微电网的规模较小，所需的设备和设施相对较少，这可以降低建设和维护的成本。
直流微电网的运营也相对简单，不需要复杂的交流电网结构和控制系统，使得运营成本更低。
这种低成本可以为直流微电网的普及和推广提供更多的机会和优势。
直流微电网的效率和经济性也面临一些挑战。
直流微电网需要进行电力电子设备的频繁转换，这可能增加系统的复杂性和成本。
直流微电网的规模相对较小，因此在一些地区可能存在规模经济的问题，使得建设和运营成本难以降低。
直流微电网在技术标准和政策支持方面也存在一些不成熟的问题，这可能限制了其发展的速度和潜力。
直流微电网具有高效性和经济性的优势，能够更好地满足电力供应需求和减少能源浪费。
虽然仍然面临一些挑战，但随着技术的进步和政策的支持，相信直流微电网将会在未来的能源系统中发挥更重要的角色。
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分布式发电和直流微电网
摘要本文围绕分布式发电和直流微电网两个中心，介绍了分布式发电和直流微电网的由来和特点，参考其他文献对直流微电网的系统结构进行了简要的分析，发现直流微电网在发展过程中存在的问题，并对二者的发展前景进行预测。
关键词分布式发电直流微电网发展状况结构
引言随着全球经济的快速发展，各行各业对电能的需求与日俱增，伴随电气领域符合需求的不断攀升以及化石燃料数量的减少，对新能源的开发和利用迫在眉睫。
发展可再生能源一直是各国关注的重点问题，随着相关政策的出台，可再生能源的分布式发电建设正在进行，但在发展过程中还存在诸多问题亟待解决。
1分布式发电与微电网的关系
1.1 分布式发电的由来
传统的电网是经过发电、输电、配电三个主要环节，将电能从发电厂输送到用户的单向流动。
现代电网为了提高经济效益，大力发展新能源，而新能源发电需要与传统发电并网运行，目前并网点一般是在配电环节，这是因为新能源发电与传统发电之间存在着发电容量和电压等级的差异。
要顺利实现配电环节的并网，必须要改变配电网的运行方式，将电源嵌入配电网中去，这就是分布式发电的含义。
1.2 微电网的由来
由于现代电力需求和资源的分布比较分散，使得分布式发电的建设也具备
了灵活分散的特点，分布式发电这一举措充分利用现有的电网设施，大大减少了电网升级建设的成本，但分布式发电受到诸多客观原因如成本高、不确定性强等影响，发电效能无法充分发挥出来，对新能源的利用发展产生不良影响，为了解决这一难题，提出了微电网的概念。
微电网将分布式电源、储能、负荷及电力电子装置有机结合，形成自愈性强的可控发用电系统。
与主网不同，微电网独立形成一个具备高可控性的模块单元，在大电网的总体结构中，起着电力补充的作用．当大电网出现故障时，为电网重要负载提供可靠的高质量电能。
1.3 直流微电网的优势
相比于传统交流电网，直流微电网在新能源利用和负荷承载方面拥有明显的优势，首先直流微电网是在大电网的总体结构中，起着电力补充的作用，以新能源发电电能为主体进行有效补充，直流所发的电能如果要并入交流配电网，就必须经过升压和逆变两个过程。
若直接接入直流微电网则会方便得多，大大节省了逆变环节的资源消耗。
近年来，直流家电逐渐进入我国家电市场，可预见直流家电所占的市场份额将会越来越大。
直流微电网建设不但可以有效降低家用电器的耗能，而且能够减少所有整流环节的成本。
此外线路成本低、输电能力强，直流微电网具有更高的转化效率，在电网的整体运行中，直流微电网也不需要专门对其电压的相位和频率进行跟踪，大大提高系统的可控性和可靠性，同时符合节能要求。
2直流微电网系统结构
在国内电气领域中，对微电网的边界拟定有明确的要求: 电压等级在35kV 及以下，包含35kV、20kV、10kV和400V四种。
直流微电网系统结构简图如图1所示。
图 1 直流微电网结构图
3 直流用电设备与直流保护设备
直流微电网的建设发展离不开直流用电设备和直流保护设备的研发推广，在进行电网的对接时，必须选择合理的用电设备及保护设备，若用电设备和保护设备不合理容易将电网拓扑的结构复杂化，导致供电能力下降，供电状况恶化。
3.1 直流用电设备的分类
根据用户的用电性质，一般将用电设备分为一般商业用电，农业生产用电，工业用电和居民生活用电。
由于直流电网的诸多优势，越来越多的用电设备开始采用直流供电。
不同用电用户的用电设备举例见下表。
表1 不同用电用户的用电设备举例
用户用电设备名称
商业电子天秤、点钞机、直流电焊机、直流鼓风机等
农业直流水泵、收割机、直流喷雾机等
工业直流弧焊机、直流电弧炉、电解电镀等
居民变频空调、电视机、微波炉、笔记本电脑等
从表1可以看出，直流用电设备的使用已经遍布各行各业；其中居民生活中的直流用电设备的种类及数量最多，农业直流设备较少。
在目前的家电市场中，直流家电系列产品在节能环保方面有明显的优势，符合建设低碳社会的原则要求，得到了政府的大力支持。
直流家电的市场份额正不断增加，直流民宅的新时代即将到来。
3.2 直流保护设备的分类
电网的安全运行关系到各行各业的发展和人们的日常生活，直流微电网的建设和发展与直流保护设备的推广应该同步进行。
直流保护设备相对于传统保护设备的优势在于：直流保护设备的开关可出现电力故障时自动处理，避免由于局部故障而引发的大面积停电; 直流保护设备可以防止雷电和用电高峰产生的高电压损害电源系统。
与传统交流电相比，直流电在时间上没有过零点，分断比较困难。
因此在直流开关设计环节，需要解决如何加速断开故障时直流电所产生的电弧问题。
下表是对市场上部分品牌公司生产的低压直流断路器和低压直流接触器的简单统计。
表2 直流断路器的型号及参数
表3 直流接触器的型号及参数
4直流微电网的协调控制
直流微电网中，一般是通过对直流母线电压的检测控制来对电网功率进行监测。
首先要对各个微电源设置合理的阀值，进而对控制分布式电源发电的优先级进行设置，实现对对各微电源的协调控制，达到稳定直流母线电压的目的。
以储能电池的充放电控制为例分析下垂控制方式，储能充放电的控制结构图如图2所示：
图2 储能充放电控制结构图
假设U dc是输出电压值，U
n 是储能参考值，I
O
是输出电流值，则
公式中的k——储能控制的电压下垂系数
公式中的△U——储能电池阀值间变化量
U dc.min——电压等级最小值
P——额定功率
先对U
dc
进行追踪，用其最小值与额定功率P作商，得出k的大概取值；再
由母线电压U
n 得出输出的电流值与参考电流值I
n
进行对比，进而改变输出功
率。
各微电源下垂系数不同，在统一电压等级下，接口变换处输出的电流值不同，进而协调各微电源接口变换器的输出功率。
5 直流微电网存在的问题及发展
尽管直流微电网的建设发展很快，但仍旧存在很多不足。
并未制定出台统一的直流电压标准，国内外对分布式发电和微电网的研究方向很多，但大多集中在低压直流微电网，高压直流微电网的研究和应用却比较少，这一现象主要是因为低压直流的实用性高，难度较低；分布式发电主要集中在风能、太阳能发电，而水能、可燃冰等能源未能协调利用；微电网的模型建立过于理论化，与实际存在差异。
部分中小城市对微电网的建设缺少相关的规范和经验，照搬照抄大城市的经验而造成不必要的损失。
结束语
未来直流微电网将首先在居民区和商业区进行大规模试点，并逐步扩展到农业区和工业区，将直流供电应用到越来越多的家电及其他设备中去，加大资金投入对与直流微电网相适用的相关部件，如直流开关、直流插座、直流保护设备进行不断完善和更新，以满足电网的升级改造需求。
随着用电需求的不断攀升，直流微电网的发展方向将从低压转变到中高压，提高产业效益，减少不必要的能耗损失；无论是低压还是中高压的直流微电网都将通过统一的输电线路完成互联，形成全方位分布式网状的直流电网。
随着我国智能电网建设的不断推进，我国目前的交流网和在建的直流网会进行有效地结合，由于分布式发电和直流微电网技术，为多种类型的发电形式和组网方式提供保障。
参考文献
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[3]李政平. 交直流混合微电网运行优化及仿真分析[D].沈阳工业大学,2014.
[4]何佳安. 直流微电网并网控制技术研究[D].大连理工大学,2013.。