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兰州交通大学本科毕业设计（外文翻译）基于分布式发电和微电网的智能小区方案摘 要本文提出了基于分布式发电和微电网的智能化小区的方案。它包括六部分：分布式发电，存储设备，电动汽车，微电网控制和能量的充放电装置管理系统，互动式电力消费管理，智能家居系统。智能小区方案在本文中在中国智能小区的展示项目中已经实现了。关键词：智能社区；分布式发电；微电网1.介绍智能电网的强势发展战略提出国家电网对节能减排的推进。智能小区是智能电网一个最重要的组成部分。在传统的分布和利用网络，它几乎包括只有电力客户的负载除外的客户来源。但在智能电网中，越来越多的可再生能源和存储设备广泛应用于分布利用网络。有很多关于智能小区的问题需要研究。近年来，许多学者研究分布式发电和微电网智能化小区的技术，提出了一种基于代理的微电网控制框架。不同的控制策略用于分布式发电的控制器设计单位。专注于嵌入式智能终端设备和小区的硬件设计并将操作系统移植到终端设备中。微轮机微电网技术方案的研究。设计了一种低成本智能小区监控系统，它完成了长期远程监控和三米的数据收集计算机的功能，为智能小区开展进一步研究奠定基础。建立一个单一的阶段实验室标准的微电网系统，双微源是包括在微电网，光伏模拟器和风轮机模拟器中。研究成果大部分是理论学习著作。有必要制定基于分布式发电和微电网的智能小区方案项目实施。2.智能小区方案为了满足中国电力利用的需求和智能电网的发展，本文主要是involveds IX部分的智能小区方案。图1 结构图的智能化社区A.分布式发电对于分布式发电,高效热的主要原动力的近期发展是改变生产集中的电力从大型集中式发电厂分散在该地区的发电单元。采用复合多代系统可能会有在更高的能量效率方面的好处，减少CO2排放，增强经济。分布式电源主要是可再生的清洁能源。保护环境和节约能源是非常重要的。智能小区中的分布式电源包括太阳能能源光伏发电，小型风力发电发电、热电联产、供热、发电。1) 光伏（太阳能光伏发电）太阳能电池组件被广泛地用于安装实用规模的光伏电站，大型和小型民用商业发电系统，如光伏建筑一体化的结合到网格，屋顶安装光伏发电系统，农村电气化，通信，应急辅助电源。太阳能光伏组件是由一些在串行连接有高效率和很强可靠性的太阳能电池组成的。太阳能电池层之间是片材层压乙酸乙烯酯(EVA)和高清晰度低铁钢化玻璃。典型的光伏电池及其控制系统如图2。图2 光伏及其控制系统2) 风力发电风能是一个非常重要和大量的能源。它是安全的、干净的、丰富的，可以提供无穷无尽的稳定能源供应。目前，使用风风力发电已成为风能利用的主要形式并受到世界各国的高度重视，而且也是成熟最快的。在风力发电系统中的2个主要部分风力发电机和发电机组。变风电机组的调向技术，接近于变速恒频发电技术，这是风力发电技术的发展趋势，也是当今风力发电的核心技术。图3 变速恒频风力发电变速恒频风力发电机常采用交流励磁双馈发电机，其结构如图3所示。它的结构是类似于绕线式感应电机，只需添加到转子绕组上，均为转子绕组和电刷。这样，转子的转速和频率的激励使双馈发电机的内部电磁感应发电机与同步发电机的关系不同，但其异步电机和同步电机具有一定的特点。3) 冷热电联产热电冷却、组合生产冷热电联供是一种结合冷却，加热和电力生产的系统。该能源系统由燃气轮机、吸收式制冷机和热回收锅炉组成。它依赖于随着化学过程和热力循环的整合的能源系统中，化学和物理能量梯级利用原则。冷热电联供系统的原理如图4。图4 冷热电联产的原理B.储能装置电网储能是指在电力网中使用的大规模存储电力的方法。电能存储在生产超过消费的时代，这些存储有时也在使用在消费超过生产时。这样，电力生产不需要大幅度地扩大和下降来满足一时的消费，相反，生产是保持在一个更恒定的水平。优势是燃料为基础的发电厂可以更高效，易于操作，在固定的生产水平。特别是，并网的间歇性能源，如太阳能光伏和风力涡轮机的使用可以受益于电网储能。间歇性能源的性质是不可预测的-他们产生的电能的量随时间而变化，并在很大程度上依赖于随机因素，如天气。在一个没有能量储存的电力网中，依赖于燃料的能量来源必须按比例缩小，以配合间歇性能源的增长和所有的能源生产。正常的储能装置包括电池、飞轮、超级电容器。新兴的钠硫电池(NAS)效、有前途的，和商业化的电池储能系统。它非常适合于智能社区项目。超级电容器通常是用蓄电池来保护电池。存储控制系统是用来控制充电和放电的存储设备。C智能社区新负载智能小区中的新负荷包括：地源热泵和电动汽车的充放电装置，与传统的负荷不同。1) 地源热泵地源热泵是一种节能和环保的热泵系统。使用地源热泵可以减少矿物燃料的消耗，这将有助于我国能源结构调整和减少废气量，保护自然环境和实现可持续发展的目标排气量。使用地源热泵空调系统（地源热泵）结合地板辐射集成的两种类型的优势，给这样一个系统大的推广潜力。地源热泵的原理如图5。经验显示，夏天：QC = QB和QC 5QB冬季：QC =QA+ QB和QC 4QB图5 GSH的原则QA基态能量QB电能成本QC热或冷的输出能量2) 电动汽车的充放电装置电动车是一种清洁和绿色交通工具, 在未来将会广泛使用。电动汽车充放电装置在电动汽车上的应用十分重要。该充电装置通常配有太阳能系统和可与商用电源连接的储能装置。电力可以将太阳能储存在储能装置中，然后利用太阳能发电和电动汽车充电装置进行充电。电源-存储设备存储的电力耗尽, 可用商用电动汽车充电，它不影响充电的天气和时间的稳定性。D.微电网控制和能源管理系统单个分布式电源的应用在解决问题的过程中可能出现的问题。一个更好的方式来实现新兴的分布式发电的潜力是采取一个系统的方法，将视图生成和相关的负载作为一个子系统或“微网”。在干扰过程中，产生和相应的负载可以从配电系统中分离出来，以隔离微电网的负载扰动，而不损害传输电网的完整性。这种岛代和负载潜在的提供一个更高的局部可靠性比所提供的电力系统整体。微电网是现代电力系统集中式的小型版本。他们实现特定的本地目标，如可靠性，碳减排，多样化的能源来源，降低成本，由社会服务建立。像大电网，智能微电网产生、分发、规范电力消费者的流量，但这样做是在本地。智能微电网是一种理想的方式来整合可再生资源，在社区层面上，让客户参与电力企业，他们形成了完美的电力系统的基石。该发电机组采用基于下垂特性的V/f控制方式，在负荷变化的情况下有利于负载功率分担，同时也能保持系统发生故障时的系统频率和微电网孤岛。采用PQ控制方法可导出操作中引用的有功和无功功率。微电网控制和能量管理系统是智能社区的最重要的方面。将讨论其控制策略。E.互动式电力消费管理高级测量体系是互动式电力消费管理中最重要的一部分。高级测量体系（先进的计量基础设施）是指测量，收集和分析能源的使用，并与先进的设备，如电能表，煤气表，热量表和水表，通过各种通信媒体的要求（按需求）或预先设定的时间表进行互动。这个基础设施包括硬件，软件，通信，消费能源显示器和控制器，客户相关的系统、电表数据管理(MDM)软件供应商和网络分销业务系统等。测量设备和业务系统之间的网络可以收集和分发给客户、供应商、公用事业公司和服务供应商的信息。这使得这些企业要么参与，或提供，要求求响应解决方案，产品和服务。通过向客户提供信息，该系统有助于改变能源的使用，从他们的正常消费模式，无论是在响应价格的变化，或作为奖励，鼓励降低能源使用的高峰期需求周期或更高的批发价格，或在低运营系统的可靠性。高级测量体系用电表实现双向通信。基于智能社区的需求响应和互动式电力消费管理。F.智能家居智能家居，也被称为智能住宅。在一个基于网络的智能家庭控制系统中，它是自动化控制系统、计算机网络系统和网络通信技术的结合。它使在房子的各种设备（如音频和视频设备，照明、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电、以及三表复制等）通过家庭网络连接。与普通家庭相比，智能家居不仅具有传统的生活功能，提供了一种安全和舒适、高品味的家庭生活和愉悦的空间；它也使被动的静态结构变成一个充满智慧的动态仪器，提供全方位的信息交互功能，与外界沟通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，提高了家庭生活的安全性，甚至切断了全方位的能源成本。智能家居的典型结构如图6。图6 地源热泵原理图3.微电网控制原理微电网控制和能量管理系统实现智能小区的核心技术。图7显示了一个典型的微电网系统。微电网的控制原理将在此基础上讨论。图7 典型的微电网系统逆变器是控制系统的重要设备。逆变器可以提供控制和所需的插件和播放功能的灵活性。逆变器结构显示如图8。微电网的控制需要保证；新能源可以被添加到系统现有设备改造，微网可以连接或脱离电网的快速和无缝的方式，有功功率和无功功率可以独立控制，可以满足如下介绍的需要依靠燃料电池中的逆变器接口的动态负荷的微控制器技术，微型燃气轮机和存储技术。除了这些控制功能，系统对孤岛的检测能力和自动重新连接到大容量电力系统是另一个重要的操作功能。图8 逆变器的结构图关键系统的性能组件是电压与无功功率下垂和功率与频率下垂。这是一种基于下垂特性的控制方法，在负载变化的情况下，可以方便的负载功率分担，当单元故障发生时，也可以保持系统频率，微电网孤岛。图9显示了微电网的控制原理图。图9 V/f微电网的控制原理图另一种控制方法是PQ控制方法，它可以导出参考有功和无功运行。图10显示了PQ控制微电网的示意图。图10 Q控制微电网示意图微电网控制和能量管理系统的另一个重要功能是经济运行。输入功率和气体，输出功率和热（冷）负荷。优化对象是使功率和气体成本尽可能低。经济运行的优化目标函数：FT = min(CF + CE)= min(pfoyfuel + keopgrid)ot(1)Pgrid网交换功率pf天然气价格Yfuel天然气消耗量图11 电网经济运行4.智能小区实验工程本文以智能小区的方案为基础，在中国实现了一个智能小区的实验工程。图12显示了智能小区试点工程结构。本文提出的许多新的技术和设备，实施实验工程，包括PY，冷热电联供、储能、地源热泵、微网控制与管理系统，电动汽车，充电设备，电动汽车充电放电装置，智能终端，智能家电，风力发电，太阳能发电，电力消费管理等。图12 智能小区试验工程结构许多新的技术和设备用于这个项目，包括这些部分：1) 太阳能光伏发2) 双向逆变器3) 能量储存4) 地源热泵5) 冷热电联产（加热和冷却，结合）6) 微电网控制和能源管理系统7) 电动汽车8) 充电设备9) 电动汽车充放电装置10) 智能终端11) 智能家电12) 风能太阳能混合动力灯13) 高级测量体系智能微电网包含多种分布式发电和负载。如图13智能小区的功率流程图。这个实验工程显示出不同能源、资源的综合利用。图13 智能小区的功率流图信息网络是实现智能小区智能