分布式发电及微电网有关问题研究ppt课件.pptx

中国电力科学研究院新能源所2013 01 12 分布式电源及微电网有关问题研究 主要内容 1 一 分布式电源及微电网界定标准 二 分布式电源及微电网发展情况 四 结束语 三 分布式电源对电网的影响 归纳18个典型国家 组织 关于分布式电源的界定标准 具有四个基本特征 2 电网 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 1 国外界定标准 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 特征四 发电类型主要为可再生能源发电 资源综合利用发电 高能效天然气多联供 能效一般达到70 以上 一 分布式电源的界定标准 综合国际上有关国家及组织界定标准和我国电网特点 分布式电源一般可定义为 利用分散式资源 装机规模小 位于用户附近 通过10 35 kV及以下电压等级接入的可再生能源 资源综合利用和能量梯级利用多联供发电设施 3 我国分布式电源发展重点是风电 光伏发电 小水电和小型天然气多联供等技术类型 分布式电源的概念常常与可再生能源发电 热电联产的概念发生混淆 大型可再生能源发电 大型燃气蒸汽联合循环机组不属于分布式电源 2 分布式电源一般定义 4 微型 微电网电压等级一般在10kV以下 系统规模一般在兆瓦级及以下 与终端用户相连 电能就地利用 清洁 微电网内部分布式电源以清洁能源为主 或是以能源综合利用为目标的发电形式 天然气多联供系统综合利用率一般应在70 以上 自治 微电网内部电力电量能实现基本自平衡 与外部电网的电量交换一般不超过总电量的20 友好 微电网对大电网有支撑作用 可以为用户提供优质可靠的电力 能实现并网 离网模式的平滑切换 由于风电 光伏发电等分布式电源具有分散性和间歇性的特点 对电网的电能质量 控制保护 运行可靠性带来不利影响 随着储能和运行控制等技术的进步 本世纪初 欧美部分学者提出了微电网概念 总结美国 欧洲 日本等国20个微电网试点工程 具备以下四个基本特征 1 国外微电网界定标准 二 微电网的界定标准 综合国内外微电网的定义和基本特征 微电网一般可定义为 以分布式电源为主 利用储能和控制装置进行实时调节 实现网络内部电力电量平衡的小型供电网络 可并网运行也可离网运行 5 2 微电网一般定义 微电网主要是利用储能和控制装置 实现分布式电源与本地负荷电力电量自平衡的微型供电网络 是新技术在配电网中的应用 是智能电网的组成部分 分布式电源并网不一定要依靠微电网技术 但微电网必然包含分布式电源 同时配置能量管理系统 控制装置 储能装置等实现 自治 友好 6 一 分布式电源及微电网界定标准 二 分布式电源及微电网发展情况 四 结束语 三 分布式电源对电网的影响 各国分布式电源的发展是由其资源分布特点 政策激励和产业基础等决定 7 一 分布式电源发展现状 1 发展基础 政策激励 我国小水电 风电 生物质发电以及资源综合利用发电政策已较完备 光伏发电 天然气多联供政策相比欧美尚有欠缺 产业基础 我国风电 光伏发电产业基础与国外相当 燃机产业基础与国外尚有差距 资源分布 我国风能 太阳能资源主要富集在 三北 地区 主要以大规模发展为主 分布式开发条件不及欧美 天然气资源匮乏 小水电资源丰富 优于欧美 注 数据来源于IEA 美国能源信息署 EIA 日本天然气协会 德国光伏协会等 2010年中国 德国 美国 日本分布式电源装机规模分别为3384 3346 2592 1555万千瓦 占总装机比重分别为3 5 22 8 2 5 5 5 均未成为能源供应主导方式 我国分布式电源以小水电为主 总规模2266万千瓦 居世界第一 近年来余热 余压 余气等资源综合利用和生物质发电增长迅速 总规模821万千瓦 居世界前列 但分布式光伏 风电 天然气多联供还处于发展初期 规模相对较小 8 2 国内外发展情况 图 2010年我国分布式电源装机构成 2015年7200万千瓦2020年1 8亿千瓦 9 3 国内发展规划 电压等级 10个项目为380V 其余4个为10kV 装机容量 10个项目总装机容量1MW以下 其余4个5MW以下 储能应用 13个项目配置了储能系统 自平衡能力 大多为风电 光伏等间歇式电源 自平衡能力不强 国家电网公司结合坚强智能电网建设 积极开展微电网技术研究和试点工作 其中科研项目7项 试点工程11项 建成5个 在建6个 统计国内14个微电网试点项目 主要由电网企业建设 国网公司11个 南网 国电 兴业太阳能公司各1个 基本情况如下 10 目前 国内试点项目多为着重解决大电网供电困难的偏远农牧区 海岛用电问题 搭建技术研究和实证的平台 具备微型 清洁 友好的特征 不能完全实现自治 主要原因是国内项目大多为风电 光伏等间歇式电源 储能因技术和成本因素配置相对不足 国外一些试点项目除包括间歇式电源外 还包括燃机等非间歇式电源 自平衡能力较强 二 微电网研究及试点情况 1 国内研究和试点情况 试点项目地理分布 国网公司已建成国网公司在建其他已建成 11 1 微电网试点项目分布 2 国网公司已建成微电网试点项目 12 类型 并网型电压等级 380V容量规模 光伏350kW 电池储能200kW 200kWh研究内容 研发微电网控制管理系统 实现微电网自动运行控制 河南郑州财专分布式电源接入及微电网控制智能电网试点项目 13 类型 并网型电压等级 380V容量规模 光伏60kW 风电10kW 双馈模拟系统30kW 柴油机250kW 蓄电池储能60kW 60kWh 飞轮储能250kW研究内容 建成微电网试验仿真平台 提出微电网多目标优化能量管理控制算法 浙江分布式发电 储能及微电网接入控制试点项目 14 类型 并网型电压等级 380V容量规模 光伏50kW 风电60kW 锂电池储能100kW 128kWh研究内容 实现微电网与农网的协调运行管理 在接入控制及储能设备研制方面取得多项技术突破 河北承德围场县御道口村庄微电网试点项目 15 类型 并网型电压等级 380V容量规模 光伏30kW 风电6kW 锂电池储能15kW 60kWh研究内容 试验高渗透率间歇性可再生能源集中接入的运行控制 中新天津生态城分布式电源接入及微电网建设项目 16 类型 并网型电压等级 380V容量规模 光伏50kW 风电12kW 锂电池储能25kW 50kWh研究内容 实现微电网与充电站的协调运行以及与智能家居的互动融合 陕西世园会微电网试点项目 17 18 公司依托以上示范项目 拟统一制订微电网技术标准 3 国网公司在建成微电网试点项目 类型 并网型电压等级 380V容量规模 光伏140kW 风电20kW 锂电池储能100kW 400kWh实现功能 100 新能源穿透率 全工况无缝切换 分布式电源功率平滑控制 基于功率预测的能量管理系统 微电网性能检测 4 中国电科院张北国家风电检测中心微电网实验平台 中国电科院微电网关键技术 KeyTechnology 微电网无缝切换技术 由并网切换到独立 在主电网故障或电能质量超标时 微电网将由并网运行模式切换到独立运行模式 系统电压 电流调节过程如下图所示 中国电科院微电网关键技术 KeyTechnology 主电网恢复正常时 微电网将由独立运行模式切换到并网运行模式 系统电压 电流调节过程如下 微电网无缝切换技术 由独立切换到并网 中国电科院微电网关键技术 KeyTechnology 微电网在并网运行过程中 通过能量管理系统实现内部各单元的协调运行 微电网并网点的有功功率 无功功率可按照电网的调度指令自动运行 微电网并网协调运行控制技术 23 5 其他试点项目 各国微电网的研究背景各有不同 但主要技术方向与国内一致 统计9个国家20个微电网试点项目 均由政府或研究机构资助 目的是验证关键技术 基本情况如下 2 国外研究和试点情况 24 电压等级 15个480V 4个10kV级 1个60kV 海岛 装机容量 16个1MW以下 2个5MW以下 1个100MW 海岛 储能应用 10个项目配置储能系统 自平衡能力 一些包括燃机等非间歇性电源的项目具备较强的自平衡能力 25 26 27 28 29 一 分布式电源及微电网界定标准 二 分布式电源及微电网发展情况 四 结束语 三 分布式电源对电网的影响 一 对配电网电压的影响 30 影响因素 分布式电源容量接入点距离导线截面功率因数 二 孤岛现象 31 孤岛是分布式电源特有现象 在发电与负荷基本相当时不宜检测 孤岛运行的危害 危及运行和检修人员的安全 重合闸导致设备损坏 孤岛供电质量差损坏用电设备 孤岛实例 32 光伏发电孤岛检测失败 出现孤岛运行 33 三 对保护的影响 对三段式电流保护的影响 拒动的可能性 线路AB故障 接地阻抗0 保护1DL短路电流不变接地阻抗不为0 保护1DL的短路电流减小 保护范围减小 后备保护 DG 34 对三段式电流保护的影响 误动的可能性之一 线路AE故障 导致1DL保护误动作 DG 35 对三段式电流保护的影响 误动的可能性之二 3DL后端故障 导致2DL的瞬时速断保护范围增大 失去选择性 DG 1 电网友好型分布式电源发电技术 风电 光伏等分布式电源的最大问题是出力的不连续和不稳定性 向上调整功率不可能 向下调整功率就意味着弃风和弃光 带有储能系统的发电单元可以很好地解决其固有的不连续和不稳定的问题 可以做到恒功率输出 分时段恒功率输出 甚至削峰填谷 目前最大的问题是经济性 四 潜在的解决方案 2 虚拟发电厂技术 分布式电源大规模接入 配电网由无源网络向有源网络发展 配电网消纳分布式电源方式由被动到主动 虚拟发电厂 分布式电