微网群技术导则(16-04-23-尚伟峰).doc

微网群技术导则1范围本导则用于指导广西壮族自治区范围内10kV及以下电压等级微电网群(以下简称“微网群”)的功能设计以及系统测试等相关工作。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 156 标准电压GB/T 2900.50 电工术语 发电、输电及配电 通用术语GB/T 2900.57 电工术语 发电、输电及配电 运行GB/T 2900.58 电工术语 发电、输电及配电 电力系统规划和管理GB/T 12325 电能质量 供电电压偏差GB 12326 电能质量 电压波动和闪变GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡GB/T 17624.1 电磁兼容 综述 电磁兼容基本术语和定义的应用与解释GB 17625.2 电磁兼容 限值 对每相额定电流16 A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制GB 17625.3 电磁兼容 限值 对额定电流大于16 A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制GB 17625.6 电磁兼容 限值 对额定电流大于16 A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制GB/T 17626.1 电磁兼容 试验和测量技术 抗扰度试验总论GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.11 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T 17626.13 电磁兼容 试验和测量技术 交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验GB/T 17626.27 电磁兼容 试验和测量技术 三相电压不平衡抗扰度试验GB/T 17626.28 电磁兼容 试验和测量技术 工频频率变化抗扰度试验GB/T 17626.29 电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验DL/T 448 电能计量装置技术管理规程IEC 61000-4-30：2008 电磁兼容 第4-30部分 试验和测量技术 电能质量测量方法DB45/T864-20123术语和定义加引用标准DB45/T864-2012等标准中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1分布式发电 distributed generation(DG)不直接接入输电网、分散布置在电力负荷附近、为环境兼容的小型发电装置，例如微型燃气轮机、光伏发电、燃料电池、风力发电、沼气发电、农村小水电等。3.2分布式电源 distributed resource(DR)不直接接入输电网的电力发电装置，包括分布式发电和储能。3.3微电网 microgrid由分布式电源和负荷共同组成的系统，相对于外部大电网表现为单一的受控单元，既可并网运行，也可孤岛运行，并可满足就地用户对电能质量、供电安全等的要求。3.4微网群 Microgrid clusters当特定区域内出现两个及以上微电网后，微电网之间为共同的目标而建立电气、控制、信息等联系，所形成的群落称为微网群。以微网群与配电网的关联状态可将微网群类型分为两类：并网型微网群、离网型微网群。3.5并网点 point of connection分布式电源、微电网、微网群以及配电网之间的电气连接点。3.6孤岛 island与外部大电网失去电气连接，内部的发电设备为就地负荷提供电能的现象。分为非计划性孤岛和计划性孤岛。本标准中除特殊说明外，孤岛运行均指计划性孤岛运行。3.7防孤岛 anti-island在非计划性孤岛现象的发生时，应在规定的时限内将分布式电源与主电网断开，防止出现非计划性孤岛效应。3.8黑启动 black start系统失电后，不依靠外部电源，独立地启动内部发电机组和恢复负荷供电的能力。4微网群功能设计为实现微网群内微电网共同的目标，微网群应有能量管理、协调控制、储能、电能质量保障、保护及通讯等基本功能;微网群结构宜简单实用，满足供电可靠性和能量互济的要求。4.1微网群能量管理系统微网群能量管理系统是在供求预测和调节能力评估基础上通过各微网之间能量互济来实现微网群优化调度和能量管理的目标，确保微网群的供电可靠性与经济性。4.1.1软硬件配置微网群能量管理系统硬件应包括应用服务器、数据库服务器、工作站等。微网群能量管理系统软件应包括系统软件、支撑软件和应用软件等。应用软件应包括发/用电功率预测软件、潜在调节能力评估软件、能量优化调度软件、应急管理等。4.1.2数据采集与存储数据采集和存储功能实现能量管理系统与各测控设备的通信，完成各设备运行数据的采集与远方参数设置，并存入系统数据库。4.1.2.1数据采集实现发电系统、储能系统、负荷、并网点、气象站等设备的开关量、模拟量、通信状态量的采集。4.1.2.2数据存储数据存储于微网群能量管理系统数据库。实现分布式电源、负荷、气象站等设备历史运行数据，事件顺序记录及能量管理分析计算结果的存储。4.1.2.3发/用电功率预测分布式发电和负荷的功率预测宜包括当前5分钟、10分钟内分钟级以及未来2小时内5分钟，次日24小时等预测数据。4.1.2.4 潜在调节能力评估实现微网群分布式发电和负荷的优化计划安排与潜在调节能力评估，包括多时间尺度分布式发电和负荷功率等预测、日前调度计划、实时调度计划、潜在调节能力评估功能。4.1.2.5能量优化调度并网运行方式下，实现能量调度以与配电网交互功率最小、储能充放电次数最少和最大化利用间歇性能源为目标。离网运行方式下，实现能量调度以微网群系统频率和电压稳定、最大限度保障重要负荷稳定供电为目标，实现微电网之间的能量互济。4.2 微网群协调控制系统4.2.1微网群协调控制功能微网群协调控制系统负责执行微网群能量管理系统下达的指令，完成微网群的状态切换、联络线功率控制、低周低压减载及高周切机，实现微网群系统的安全稳定运行。4.2.2联络线功率控制微网群并网状态下，控制微电网之间、微网群与配电网之间的交换功率和储能系统充放电功率。微网群离网状态下，控制微网群内各微网之间的交换功率和储能系统充放电功率。4.2.3状态切换4.2.3.1并网转离网微网群并网运行状态下，控制并网点开关，协调储能变流器控制模式切换，实现并网转离网的平滑切换。微网群离网运行状态下，控制并网点开关，协调储能变流器控制模式切换，实现微电网并网转离微网群的平滑切换。4.2.3.2离网转并网微网群离网运行状态下，控制并网点开关，协调储能变流器控制模式切换，实现离网转并网的平滑切换。微电网离网运行状态下，控制并网点开关，协调储能变流器控制模式切换，实现微电网离网转并微网群的平滑切换。4.2.3.3黑启动微网群协调控制系统应具备黑启动功能，按能量管理系统选定的储能或其他电源作为微网群主电源实现黑启动，其他微电网同期并入，实现整个微网群的黑启动功能。4.3微网群储能根据微网群运行目标配置适当容量的储能系统。可根据负荷特性需求配置功率型、能量型、或者组成的复合储能系统。微网群储能容量应满足黑启动的需要，且不宜高于间歇性电源容量。4.4电能质量微网群应对各并网点电能质量实时监控，并网点的电能质量应满足国家标准要求。4.5继电保护微网群的保护应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，其技术条件应满足GB/T 14285和DL/T 584的相关要求。并网点宜配置带方向性的电流保护。微网群应具备快速检测孤岛且立即断开与配电网连接的能力，其防孤岛保护应与配电网侧线路重合闸和安全自动装置动作时间相配合。4.6通信微网群应配置满足需要的通信系统。4.7电能计量并网点应配置双向电能计量装置，满足DL/T 448电能计量装置技术管理规程的要求。5微网群测试5.1离网转并网功能测试5.1.1同期并网功能测试：测试微网群在离网稳定运行状态下由离网转并网的同期并网功能。5.1.2故障后恢复并网测试：测试配电网故障后恢复正常运行时，微网群重新并网的功能。5.2并网转离网功能测试测试微网群在配电网正常运行情况下按计划断开与配电网连接的功能。5.3能量管理功能测试并网点交换功率控制功能测试：测试微网群响应能量管理系统功率调节指令的能力，包括响应时间和响应程度的测试。5.4电网异常响应测试测试配电网侧出现电压或频率异常情况下微网群的响应特性，包括电压异常响应测试和频率异常响应测试。5.5防孤岛保护功能测试配电网失电而微网群独立运行时，测试微网群防孤岛保护断开并网点开关的功能。微网群防孤岛保护断开并网点开关的响应时间不应超过2s。5.6电能质量测试电能质量测试应在真实配电网中进行，测试点为微网群并网点，包括谐波测试、电压波动与闪变测试、直流注入量测试。5.7监控与通信功能测试监控与通信功能测试数据包括正确性及性能测试、联动试验、时钟同步测试、传输规约测试。AA附录A(资料性附录)微网群特征为了合理设计和建设微网群系统，需从运营模式和支撑技术两个方面分析其主要特征。微网群内部可以实现一定程度的能量互济，并且使其供电区域的供电方式更加灵活多样。微网群合作运营模式特征包括：(1)存在多个(指两个及以上)邻近的非均质子微电网(均质子或非均质子);(2)子微电网之间存在主动发起的电气、控制、信息等联系(实现的途径);(3)构成微网群的各子微电网通过合作实现共同的目标(可靠性、降损、能量互济等)。微网群技术形态应具备的三个重要特征：(1)存在功能不同的多级别PCC点;(2)具有多种运行方式并可灵活切换;(3)配备有支撑协同调控的二次系统。编 制 说 明一、编制背景分布式发电通常指不直接接入输电网、分散布置在电力负荷附近、容量在数千瓦至数十兆瓦之间、为环境兼容的发电装置，例如燃气轮机、光伏发电、燃料电池、风力发电等等。分布式发电加上分布式储能，统称为分布式电源。分布式电源作为大电网的辅助和补充，能有效缓解地区供电紧张，同时促进了绿色、清洁、环保、低碳的电力供应，是未来电力系统发展的主要方向之一。微电网是利用分布式电源最有效的方式，也是智能电网的有机组成部分。微电网具有如下特点：1)包含分布式电源和负荷;2)应用电力电子技术;3)既可以工作在并网状态下，又可以工作在孤岛状态下，对于外电网表现为一个整体;4)满足用户需求，提供稳定、安全和可靠的电能。微电网可以是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，能够实现电网、电源与用户的互动，促进配电网由被动式向主动式的转变。微电网的建设有助于提升用户侧供电可靠性和经济性。当特定配电网区域内出现多个微电网后，它们之间可能发生进一步的联系，形成微电网群落。总体来说，微电网群系统具有三个较为显著的特征，包括：1)包含多个(指两个及以上)临近的非均质子微电网;2)子微电网之间存在主动发起的电气、控制、信息等联系;3)构成微电网群的各子微电网通过共同的投入实现共同的目标。微网群具有广泛的应用前景，既可以用于陆用供电系统中，也可以用于远离大陆的岛屿或群岛供电系统。特别的，综合利用太阳能和风能等新能源，有机结合储能与需求侧管理技术而形成的微网群供电系统，可以在保护生态环境的同时有效地提升用户侧的供电可靠性、解决边远山区和海岛的供电难题并有助于提升智能配电网的优化调控和灾变恢复能力。近年来，世界各国纷纷推进微电网试验平台和示范工程的建设、运行以及相应研究工作的开展。美国、欧洲、加拿大、日本均有实际运行的微电网示范工程，积累了一定经验。目前国外的相关标准中，针对分布式电源的较多，而针对微电网及微电网群的较少。国外与微电网密切相关的标准主要是IEEE1547分布式电源与电力系统互连标准系列标准，特别是其中的IEEE Std 1547.4-2011微电网的设计、运行和集成指南。然而，中国微电网建设和运行情况与美国存在一定不同，中国电力系统的整体环境与美国电力系统也存在较大差异。目前，我国已开展国家标准“微电网接入配电网系统调试及验收规范”的启动工作，但国内尚未有正式颁布实施专门的微电网标准，对于微电网和微电网群接入、规划设计、建设运行和设备制造等环节都缺乏相应的技术标准和管理规范。由于微电网群系统相对于单个微电网具有更加灵活的运行工况和拓扑结构，可以帮助配电网有效的消纳间歇式的分布式发电资源，也可以为多个用户提供较为安全可靠的供电，其中所涉及的仿真分析、规划设计、分散协调控制、能量优化调度、复合储能和电能质量治理等关键技术和装备正在快速发展和成熟。在微电网的发展过程中，必将形成一定规模的微电网群落系统，因而归纳总结和提出适合我国智能电网建设和发展需求的微电网群系统设计和运行相关的技术规范已经成为了相关行业和技术领域的重要课题和任务，制定符合中国国情的微电网及其群落的标准的需求非常迫切。南方电网公司非常注重绿色电力、清洁能源的发展，积极推广微电网和分布式电源技术的应用。在南方电网公司重点科研项目和国家863计划的支持下，广西电网有限责任公司牵头，清华大学、广西电网有限责任公司电力科学研究院、中国农业大学、广西电网有限责任公司贵港供电局等多家单位参与，已于2012年8-10月，完成了微电网接入10kV及以下配电网技术规范的编制工作，并通过了广西壮族自治区质量技术监督局组织的专家审定，于2012年12月10日发布实施。近2年，在国家863计划“微网群高效可靠运行关键技术及示范”项目的继续开展过程中，期望建立微电网群系统技术导则，为有条件的配电网中建设多微电网和微电网群系统提供指导，从而改善配电网和微电网群落的设计、运行和维护，提高配电网供电能力和可靠性，满足用户需求，发展地区经济，同时缓解能源压力，提供清洁电力。目前标准编写小组正紧密结合项目的研究成果及示范应用情况积极开展编制工作。二、编制的主要原则及思路根据广西质量技术监督局标准计划，通过对微电网群系统的研究分析，结合我国各类分布式电源的特性、我国10kV及以下电压等级、电网结构、电网运行对电源的要求以及微电网群的发展趋势，结合广西实例，编制了本标准。本标准的编制原则如下：1. 遵守现有相关法律、条例、标准和导则等，兼顾电网运行、分布式电源发展和微电网发展的要求。本标准相关的国家法律法规包括：中华人民共和国可再生能源法(修订)、中华人民共和国电力法和电网调度管理条例(1993)(国务院第115号令)。2. 本标准的出发点和基本原则是保障配电网、微电网群、微电网以及分布式电源的安全、稳定和优质运行，同时尽量使条文具有一定的可操作性，便于理解、引用和实施。3. 本标准的编制兼顾了现有电网结构和配置，以及微电网的技术水平，在不需要大量投资改变现有电力系统结构的基础上发展微电网和分布式电源。同时，在技术上，使微电网群、微电网及其内部的分布式电源满足本规定的技术要求，成为电网友好型的清洁能源。4. 本标准既包括对微电网及分布式电源接入的规定，也包括对微电网规划和运行等方面的规定。三、与其他法规标准的关系本标准编制过程中参考了现有IEEE关于微电网和分布式电源并网的标准，主要有：IEEE Std 1547-2003(R2008)分布式电源与电力系统互连标准;IEEE Std 1547.4-2011微电网的设计、运行和集成指南;以及其他IEEE1547系列标准，包括：IEEE Std 1547.1-2005 (R 2011)分布式电源与电力系统互连一致性测试步骤;IEEE Std 1547.2-2008IEEE1547分布式电源与电力系统互连标准应用指南;IEEE Std 1547.3-2007分布式电源与电力系统互连的监测、信息交流和控制指南;IEEE Std 1547.6-2011分布式电源与电力系统配电二级网络互连操作规程建议。本标准参考并引用了：IEEE Std 1547-2003(R2008)分布式电源与电力系统互连标准;IEEE Std 1547.4-2011微电网的设计、运行和集成指南;GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差;GB 12326-2008电能质量 电压波动和闪变;GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波;GB/T 15543-2008电能质量 三相电压不平衡;NB/T 31016-2011电池储能功率控制系统技术条件;GB 17625.2-2007电磁兼容 限值 对每相额定电流16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制;GB 17625.3-2000电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电