典型微网系统分析课件

1、h1典型微网系统分析第1页，共67页。LOGO213Contents问题的提出今后的工作第2页，共67页。LOGO3问题的提出 目前，北美、欧盟、日本等国家和地区已加快进行微网的研究和建设，并根据各自的能源政策和电力系统的现有状况，提出了具有不同特色的微网概念和发展规划，在微网的运行、控制、保护、能量管理以及对电力系统的影响等方面进行了大量研究工作，已取得了一定进展49 . 微网的实验室建设和示范工程项目格外令人关注，欧盟、美国、加拿大、日本等国家从自身的国情出发，依据不同的发展目的，建立了一批微网实验室和示范工程50 . Study smart microgrid in the contex

2、t of follows第3页，共67页。LOGO4欧洲典型微网系统作为提高电网供电可靠性的重要实现方式，微网的相关研究近年来受到了欧盟成员国的的普遍重视. 以“能源、环境和可持续发展”为指导思想的欧盟第五研究框架（1998-2002）和第六研究框架（2002-2006），分别资助了“微网：大规模分布式电源接入低压电网研究”和“多微网结构与控制”项目，对分布式电源控制策略和上层调度管理方面展开相关研究。2006 年 4 月，欧盟发布了“智能电网欧洲未来电力发展战略及前景”绿皮书，阐述了智能电网的概念，提出了欧盟电力发展的远景规划：建立以集中式电站和微网为主导的供电可靠，少环境污染，高经济效益的

3、智能电网形式，并将其作为欧盟第七研究框架（2007-2013）的核心议题之一。 1.1 NTUA 微网 雅典国立大学是欧盟微网项目的领导者，其建立的 NTUA 微网是欧盟所倡导的一种结构55，如图 1-1 所示 .微电网能量管理多目标优化第4页，共67页。LOGO5图 1.1 NTUA 微网结构第5页，共67页。LOGO6该微网为单相 230V、50Hz 系统，分布式电源主要包括光伏发电（1.1kW和 110W），并通过快速电力电子接口并入电网；为维持系统暂态功率平衡，采用蓄电池（60V250Ah）作为储能装置，通过双向逆变器并入电网；负荷为 PLC 控制的可控负荷。为了增加微网的多样性，后续

4、计划考虑加入 2.5kW 的风机。NTUA 实验室微网的建设目的，主要是对分层控制微网结构进行验证，对底层的光伏和储能装置在联网和孤岛模式下的不同控制策略进行验证分析，并实现了微网的联网和孤岛之间的无缝切换。同时验证微网的上层调度管理策略，对微网的经济性、降低环境污染方面的效益进行软件评估。NTUA 微网实验室是一个典型的微网系统，但其仅为单相系统，实验结果并不具有普遍意义。1.2 Demotec 微网 Demotec 微网位于德国卡塞尔大学的太阳能技术研究所（ISET，Institute for Solar Energy Supply Technology），是最早应用于欧盟微网研究的实验室

5、之一，其结构如图 1-2 所示。第6页，共67页。LOGO7图 1.2 Demotec 微网结构第7页，共67页。LOGO8该实验室微网为三相 400V、50Hz 系统，通过 175kVA 和 400kVA 的变压器并入大电网。微网中存在80kVA和15kVA的电网模拟，既包括传统的发电装置（容量分别为20kVA和30kVA的柴油发电机组），也包括分布式能源（光伏、风力发电等）。负荷包括电灯、冰箱等常用负荷以及电机等负荷。Demotec 微网结构上的一个显著特点，就是内部包括几个小型微网系统（单相光伏-蓄电池系统、三相光伏-蓄电池-柴油机系统）。通过上层控制器调度，能够实现整个微网的重构，有利

6、于微网在故障情况下的快速恢复，保障电能质量和提高供电可靠性，并可以优化微网结构，使微网发挥最大效率，有利于微网的安全稳定运行。Demotec 微网可以实现联网和孤岛模式无缝切换，并且联网运行时，当分布式电源出力大于负载消耗时，可以向电网倒送电能。Demotec 微网实验室对欧盟微网理论的发展起到了巨大的推动作用。Demotec 微网可以进行以逆变器为主导的微网孤岛运行测试，采用下垂控制的逆变器并联运行测试，电阻负载、电感负载、电机负载、不平衡负载突变对微网暂态影响测试，分布式电源输出波动对电网稳定性影响测试等多项实验。1.3. ARMINES 微网 ARMINES 微网位于法国巴黎矿业学院的能

7、源研究中心，为单相 230V、50Hz 微网，如图 1-3 所示。 第8页，共67页。LOGO9图 1.3 ARMINES 微网结构第9页，共67页。LOGO10系统包括光伏（3.1kW）、燃料电池（1.2kW）、柴油机（3.2kW）等电源，储能装置采用蓄电池（48V，18.7kWh）。负荷包括 4 个可变电阻负载、非线性负载、感性负载、容性负载、电机负载等多种类型，可联网和孤岛运行。可以通过计算机对断路器的控制，决定分布式电源和负荷是否并入微网交流母线，并调节接入负荷的大小。该微网系统包括一个基于 AGILENT VEE 7 和 Matlab 开发的上层调度管理系统，可以进行系统数据采集和发

8、布指令，对微网系统进行实时调度管理。1.4. Labein 微网Labein 微网位于西班牙巴斯克地区的毕尔巴鄂市，是欧盟“多微网”项目的示范平台之一，通过两台 1250kVA 的变压器接入 30kV 网络，其结构如图 1-4 所示 第10页，共67页。LOGO11图 1.4 Labein 微网结构第11页，共67页。LOGO12Labein 微网包括：常规分布式电源（0.6kW 和 1.6kW 的单相光伏，3.6kW 的三相光伏，6kW 的直驱式风机），传统电源（2 台 63kVA 的柴油发电机组），储能装置（48V/1925Ah 和24V/1080Ah 的蓄电池组，250kVA 的飞轮储能

9、，48V/4500F 的超级电容器），负载采用阻感负载（150kW 和 50kW 的阻性负载和 2 套 36kVA 的感性负载）。Labein 微网的示范目的，包括验证联网模式下的中央和分散控制策略，验证通讯协议，实现对微网的需求侧管理；对微网进行频率的一次、二次调整，提高供电电能质量；实现联网和孤岛模式切换等。另外，Labein微网存在一条直流母线，可以对新兴的直流微网技术进行研究。1.5. CESI 微网 CESI 微网位于意大利的米兰市，为 400V，50Hz 系统，通过 800kVA 变压器与 23kV网络相连，具有 350kW 的电力生产能力。 建设的初始目的是用于测试分布式发电相关

10、技术，并参与了欧盟“多微网”项目，用于不同类型分布式发电技术，不同微网结构运行特性分析，及微网受到扰动后的本地、上层控制策略及电能质量分析和通讯技术验证等，其微网结构和图 1-5 所示。 CESI 微网可以通过以太网、无线、电力载波等通讯方式，实现对下层微网的调度管理，并进行微网结构控制，并在现有微网结构的基础上，进一步计划组建直流微网。 第12页，共67页。LOGO13图 1.5 CESI 微网结构第13页，共67页。LOGO14欧盟微网示范工程2.1 Kythnos 微网 Kythnos 微网是由德国 SMA 公司与希腊雅典国立大学通讯与信息研究（ICCS/NTUA）合作，于 20 世纪

11、80 年代初于希腊爱琴海基克拉迪群岛建立的一个岛式电网，目前只能孤岛运行，并不是严格意义上的微网。但是，该微网对欧盟微网理论思想的形成和发展有重大影响，其结构如图 2-1 所示。 第14页，共67页。LOGO15图 2.1 Kythnos 微网结构第15页，共67页。LOGO16根据研究的目的，Kythnos 微网可以配置为单相或三相系统。基于欧盟多微网项目的研究需要，2007 年 6 月，系统配置为三相 400V，50Hz 系统，用于微网运行、多主控制方法、提高系统供电可靠性等方面的研究。目前，Kythnos 微网包含两个子系统，其中三相系统包括光伏、蓄电池和柴油机，用于对本地负荷供电。单相

12、系统包括 2kW 的光伏和 32kWh 的蓄电池，用于保障整个微网系统通讯设施的电力供应。进一步计划加入 5kW 的风机，以减小柴油消耗及增加能量供给的多样性。Kythnos 微网目前仅有孤岛这一运行模式，当发电量小于用电需求时，将切掉部分非重要负荷，反之，智能负荷将消耗掉多余的电力。2.2 Continuon 微网 Continuon 微网为荷兰的首个微网项目，于 2006 年 8 月建成，位于荷兰的 Zutphen 度假村，是一个民用的微网示范工程，见图 2-2。 第16页，共67页。LOGO17图 2.2 Continuon 微网结构第17页，共67页。LOGO18系统为三相 400V，

13、50Hz 系统，通过一台 400kVA的变压器并入 20kV 网络，并允许向电网反送电能。系统主要采用光伏发电方式，额定容量335kW，通过四条馈线给 200 户的别墅供电，峰值负荷 150kW。Continuon 微网主要研究联网和孤岛模式之间的自动切换问题，要求当大电网故障时，能自动切换到孤岛运行模式并能维持稳定运行 24 小时，具有黑启动能力。系统通过上层控制器实现对蓄电池的智能充放电管理，维持微网稳定运行。2.3 EDP 微网如图 2-8 所示，EDP 微网为三相，400V、50Hz 系统，主要采用 1 台 80kW 的 capstone燃气轮机作为分布式电源，通过一台 160kVA

14、变压器连接至 10kV 中压网络，可孤岛和联网运行。EDP 微网为欧盟多微网项目的示范平台之一，其联网和孤岛运行模式分为两种不同的情况：微型燃气轮机仅供给本地负荷，多余的电力可以倒送至大电网；微型燃气轮机除供给本地负荷之外，还可以供给其它家用、商用、工业用负荷。EDP 微网主要针对这两种不同的联网和孤岛运行模式，对微型燃气轮机的运行特性、联网和孤岛模式之间的切换、切负荷控制策略展开研究。第18页，共67页。LOGO19图 2.3 EDP 微网结构第19页，共67页。LOGO202.4 MVV 微网MVV 微网现在仍然是在建设中的一个微网，位于德国的曼海姆市，见图 2-4。 图 2.4 MVV

15、微网结构第20页，共67页。LOGO21系统为400V、50Hz 的三相微网，通过一 400kVA 的变压器接入 20kV 配电网络，分布式电源包括光伏和微型燃气轮机。根据规划，该微网将陆续增加燃料电池、蓄电池、飞轮等分布式电源及储能装置，组成综合性微网示范工程。MVV 微网的建设目的是在居民区内建设微网，探测居民对微网的认知程度，制定微网的运行导则，并衡量微网的经济效益。2006 年夏天，20 多户家庭加入了“Washing with the sun”活动，避开用电高峰，加大对光伏的利用力度，获得了更大的经济效益。同时，从技术上来说，作为实际运行的系统，保证微网内用户的电能质量，验证微网的局

16、部和中央控制策略，实现微网的联网和孤岛模式切换，也是该微网的研究目的。 2.5 Bornholm 微网等丹麦 Bornholm 微网作为欧盟唯一的中压微网示范平台，尤为引人关注。Bornholm 为波罗的海中的一个小岛屿，其发电装置包括 39MW 的柴油机，39MW 的汽轮机，37MW 的热电联产以及 30MW 的风力发电机，为岛内的 28000 户居民提供电力供应（峰值负荷为 55MW）。岛内包括 950 个 10/0.4kV 的变电站，16 个 60/10kV 的变电站，并通过一台 132/60kV 的变压器与瑞典电网相连。Bornholm 微网作为欧洲多微网项目的示范平台之一，主要研究微

17、网的黑启动、与外电网重新并网等问题。除上述一些微网之外，欧盟微网示范项目还包括英国 UMIST 实验室，希腊 Germanos 微网，Kozuf 以沼气发电为主的微网等。第21页，共67页。LOGO22欧盟微网实验室和示范平台目前绝大多数采用图 2-5 所示的微网结构。其中，光伏、燃料电池和微型燃气轮机通过电力电子接口连接到微网，中心储能单元被安装在交流母线侧。微网系统采用分层控制策略，底层控制包括分布式电源控制和负荷控制。上层控制负责底层分布式电源和储能装置的参数设置和管理，维持微网的最优运行，并且允许微网作为一个整体向大电网供电。图 2.3 欧盟微网结构第22页，共67页。LOGO233.

18、美国典型微网系统受世界金融危机的影响，新能源产业愈加受到美国政府重视，能源产业的转型和发展更是成为美国新任总统奥巴马的经济振兴计划核心。由于微网技术在提高能源利用效率，增加供电可靠性和安全性方面的巨大潜力，美国政府加大了微网相关技术的研究力度，通过资助其国内为数众多的研究机构、高等学校、电力企业和国家实验室开展专门的或交叉项目的研究，逐渐加快了示范工程的建设步伐。美国能源部（U.S. Department of Energy，DOE）更是将微网视为未来电力系统的三大基石技术之一，列入了美国“Grid2030”计划。美国的分布式发电和微网技术的研究，主要是由美国电力可靠性技术协会（Consort

19、ium for Electric Reliability Technology Solutions，CERTS)来引导的。作为美国乃至世界最具权威的研究机构之一，CERTS 是世界分布式发电微网领域研究的先行者，它发表一系列关于微网概念和微网控制的著述成为了微网研究领域的纲领性文件。CERTS 微网概念，包括两个核心组件：静态开关和自主控制的分布式电源。当电网发生故障或受到暂态扰动时，静态开关可以自动切换微网到孤岛运行模式，从而提高了供电质量。孤岛运行时，各分布式电源可以采用有功-频率和无功-电压下垂控制策略维持微网的暂态功率平衡。 第23页，共67页。LOGO24CERTS 微网示范工程3.

20、1 Wisconsin 实验室微网Wisconsin 微网实验室，是 CERTS 为验证其微网概念，在 Wisconsin 大学 Madison 分校建立的实验室微网，其结构如图 3-1 所示。 图 3.1 Wisconsin 微网结构第24页，共67页。LOGO25系统采用两台直流稳压电源模拟两个位置对等的分布式电源，负载采用纯阻性负荷。该微网的一系列测试实验表明，通过本地下垂控制策略，可以实现微网的暂态电压和频率调整，并能实现微网联网和孤岛模式之间的无缝切换。3.2 CERTS 微网示范平台 为推动微网的工业化应用，在 CERTS 的微网概念得到实验室验证后，由美国电力公司（America

21、n Electric Power，AEP）资助，CERTS 在俄亥俄州首府哥伦布的Dolan 技术中心建立了 CERTS 的微网示范平台，如图 3-2 所示。 CERTS 微网示范工程包含三条馈线。其中馈线 C 为常规线路；馈线 B 中接入一台 60kW的燃气轮机（含储能装置）及可控负荷；馈线 A 包含两台 60kW 的燃气轮机及敏感负荷。 该实验平台主要用于验证分布式电源的并联运行及对敏感负荷的高质量供电问题。第25页，共67页。LOGO26图 3.2 CERTS 微网示范平台第26页，共67页。LOGO27美国国家可再生能源实验室微网3.3 NREL 实验室NREL 实验室是一个包括光伏、

22、风机、微型燃气轮机、蓄电池储能等在内，用来协助美国分布式发电技术发展和配电系统测试的多功能分布式发电技术测试平台，其结构如图3-3 所示。 图 3.3 NREL 微网结构第27页，共67页。LOGO28系统中存在 200kW 的发电机，可以实现电压 0-480V，频率 0-400Hz 的交流电网模拟，交流母线允许最多 15 台设备同时并入；系统有一电压范围为 0-600V 的直流母线，可允许同时接入 10 台 DC 设备。NREL 实验室可以允许三套独立系统同时运行。研究者可以进行分布式发电系统可靠性测试，导则制定及其它一些分布式发电及新能源复杂系统的互联等微网技术研究。著名的IEEE1547

23、 协议，就采用了 NREL 实验室的一些实验结果。3.4 Sandia 实验室Sandia 国家实验室为 DOE 分布式发电技术测试实验室（ Distributed Energy Technologies Laboratory，DETL），成立之初为 DOE 光伏研究、测试、和示范中心，现已发展成包括光伏、燃气轮机、风机在内的多种分布式电源技术研究和测试中心，见图 3-4。第28页，共67页。LOGO29图 3.4 DETL 微网结构第29页，共67页。LOGO303.5 DUIT 微网DOE、加州能源署（California Energy Commission, CEC）和太平洋燃气和电力公

24、司（PacificGas and Electric Company, PG&E）合作，于加利福尼亚的 San Ramon 开展了分布式电源综合测试项目（Distributed Utility Integration Test，DUIT）。该微网为美国的首个商用微网项目，其系统结构如图 2-15 所示。主要用于多分布式电源的高渗透率对配电网络影响的研究。DUIT微网研究的核心问题在于分析不同种类和数量的分布式电源，在不同情况下对配电网络的影响。同时，微网的电压和频率调整，含不同负荷（非线性、旋转负荷、阻感负荷等）、不同分布式电源的孤岛运行，电能质量监测和分析，微网的继电保护等，也是 DUIT 微

25、网所要研究的问题。第30页，共67页。LOGO31图 3.4 DUIT 微网结构第31页，共67页。LOGO323.6 橡树岭国家实验室 美国橡树岭国家实验室的 CHP 系统73，主要致力于降低能源消耗和减少温室气体排放，排放数据实时监测，燃烧尾气分析等方面的研究。其它微网示范平台3.7 GE 微网示范平台DOE 与通用电气公司（General Electric, GE）合作，投资 400 万美元，集控制、保护及能量管理于一体的微网示范工程也正在建设中。该项目计划分为两个阶段：第一阶段主要对微网的控制策略、保护、上层能量管理进行仿真研究；第二阶段的任务是微网示范平台的建设实施，预计结构如图 2

26、-16 所示。GE 主要对微网的上层调度管理展开研究，用于保证微网的电能质量，满足用户需求，同时通过市场决策，维持微网的最优运行。因此，GE 微网工程可以作为 CERTS 微网研究的重要补充。第32页，共67页。LOGO33图 3.7 GE 微网结构第33页，共67页。LOGO343.8 MAD river 微网北方电力（Northern Power Systems）、NREL 和华盛顿电力公司（Washington Electric Cooperative，WEC）合作，在 Vermont 州的 Waitsfield 建立了乡村微网75，见图 3-8.用于检验微网安装于乡村时所需要的技术革新

27、和难点。MAD river 微网中，分布式电源包括两台 100kW 的生物柴油机、两台 90kW 的丙烷柴油机、一台 30kW 的燃气轮机。之后，将会陆续加入燃料电池、风机、飞轮等分布式电源和储能装置。MAD river 微网的建设目的，除了给该区内的 5 个商业区和工厂、12 个居民聚居区供电以外，还包括建立微网经济模型，评估微网示范工程在特定地点的可行性，提高微网在技术和制度上的被认知程度，体现发展和应用微网在美国的必要性，确定在实际负载条件下所需配备的分布式电源的设备规格和容量，提高分布式发电效率和降低环境污染等。 以 MAD river 微网为基础，北方电力开发了 Smart View

28、 TM能量管理软件，对微网进行调度管理。并实时监测与电网连接处的电能质量状况，当电网发生故障或暂态扰动时，可以实现联网和孤岛模式的无缝切换，提高能量供给的可靠性。第34页，共67页。LOGO35图 3.8 MAD river 微网结构第35页，共67页。LOGO363.9 Palmdale 微网 鉴于储能装置在微网中的重要性，由 CEC 能源公共事业部（Public Interest Energy Research，PIER）资助的“Energy storage enhanced Microgrid network”研究项目，建立了 Palmdale微网76，用于超级电容器对电能质量影响的研究

29、，如图 3-9 所示。图 3.9 Palmdale微网结构第36页，共67页。LOGO37未来建设规划 除了上述的微网项目之外，美国计划建立九个微网项目，见表 3-1美国的微网建设; 提倡各分布式电源应具有即插即用能力，储能装置连接在直流侧与分布式电源一起作为一个整体通过电力电子接口连接到微网，微网通过公共连接点 PCC 接入公共电网，到目前为止，不允许微网向大电网供电。微网中不存在主控制器，各分布式电源以对等的形式接入微网，并通过本地下垂控制策略维持微网功率平衡，在可靠性和灵活性方面更具优势，但此种结构微网的稳定性问题值得关注.第37页，共67页。LOGO38 名称 目的 系统组成City

30、of Fort Collins 能源效率和控制 光伏，燃气轮机，热存储等ATK Launch DG 自主控制 光伏，风机，压缩空气储能Chevron USA 储能和新能源储能， 光伏，燃料电池Illinois Institute 能量多样化供应 燃气轮机，光伏，储能Allegheny Power 超级电网 光伏，燃气轮机，储能Consolidated Edison 上层调度管理 风机，柴油机，燃料电池San Diego G & E 沿海微网 光伏，储能，需求侧管理University of Hawaii 错峰 汽轮机，风机，需求侧管理University of Nevada 能源效率和控制 光

31、伏，蓄电池，需求侧管理第38页，共67页。LOGO394.日本典型微网系统日本自然资源匮乏，石油、煤炭及天然气等主要能源资源蕴藏量均较低，这也迫使日本政府大力推进新能源开发利用，并在微网研究领域居于领先地位。日本没有明确给出微网定义，但是在发展微网示范平台方面做出了重要贡献。为推动微网示范平台建设，日本专门成立了新能源综合开发机构(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO)统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。NEDO 的微网发展战略，主要集中于两个领域。4.1 可再生能源区域

32、电网计划NEDO 可再生能源区域电网计划（2003-2007），是其成立以来最著名的计划之一，其目的是建立含多种分布式能源的区域供电系统，并避免对大电网产生不良影响，包括三个示范工程。4.1.1 Archi 微网该微网是为 2005 年 Aichi 世博会建立的以燃料电池、燃气轮机、光伏为分布式电源的微网，可以为展馆提供 5%的电力供应，如图 4-1所示。第39页，共67页。LOGO40图 4.1 Aichi 微网结构第40页，共67页。LOGO41Archi 微网的一个典型特征是所有分布式电源均通过逆变器并入交流母线，NaS 电池作为储能装置，在保证微网的供需平衡方面发挥了巨大作用。Aich

33、i 微网展示项目主要研究分布式电源输出功率对负荷功率变化的跟踪能力。从 2004 年 12 月至 2005 年 9 月的示范运行期间，总发电 3716MWh。2005 年 9 月，Archi 微网进行了孤岛运行实验，实验结果表明，由于NaS电池的存在，Aichi 微网可以稳定运行于孤岛模式。2005 年世博会之后，Archi 微网迁移至Tokoname 市，并于 2006 年 8 月重启运行。4.1.2 Kyoto 微网 见图 4-2，Kyoto 微网安装了 4 台 100kW 的内燃机、250kW 的燃料电池以及 100kW 的铅酸蓄电池。另外，在偏远地区安装了 2 组光伏电站以及 50kW

34、 的小型风机。通过 ISDN 和ADSL 通讯线路，对系统进行远程监控，实现对微网的能量管理，控制微网的供需平衡，监测微网的电能质量（电压波动、闪变、频率波动等）。第41页，共67页。LOGO42图 4.2 Kyoto 微网结构第42页，共67页。LOGO434.1.3 Hachinohe 微网分布式电源主要采用以沼气为燃料的内燃机，通过 5.4km 的 6.6kV 架空线路，给 6 个终端用户供电81，见图 4-3。Hachinohe 微网通过单点接入电网，不允许反向潮流，并且与电网之间的功率交换维持恒定。孤岛运行时，内燃机作为频率支持单元以维持微网的稳定运行。Hachinohe 微网采用光

35、纤通讯，通过上层中央控制器对微网进行能量调度管理，内容包括： a）每周供需计划（控制目的为计及环境因素、燃料成本等情况下，最小化购电成本，最大化微网经济效益）； b）每 3 分钟一次的经济调度（根据预测需求和实际需求之差对分布式发电出力进行调整）； c）1s 级的潮流控制（避免负载波动和分布式电源波动对电网产生影响）； d）10ms 的频率控制（用于保障孤岛运行的电压和频率恒定，孤岛运行时，蓄电池首先作为电压频率控制单元，逐步过渡到由内燃机提供电压和频率支持）； 第43页，共67页。LOGO44图 4.3 Hachinohe 微网结构第44页，共67页。LOGO454.2 新型配电网络计划新型

36、配电网络计划（2004-2007）的目的是发展含有分布式电源和无功补偿、动态电压调节装置的的新型配电网络，包括两个子计划，其中一个为 Akagi 示范工程，主要研究无功补偿装置对配电网络的影响；另一个就是知名的 Sendai 微网示范工程，见图 2-22。Sendai 微网的典型特征，就是将供电质量分为 A、B1、B2、B3 四个等级。根据不同级别的用户需求，通过对微网的调度管理，可以实现向各级负荷提供不同等级电力供应的目的。Sendai 微网于2006 年进行了虚拟负荷运行测试，并于 2007 年 8 月投入正式示范运行。第45页，共67页。LOGO46图 4.4 Sendai 微网结构第4

37、6页，共67页。LOGO474.3其它微网示范工程4.3.1 Shimizu 微网示范工程清水建设（Shimizu Institute of Technology）在其实验室规模微网的基础上，建立了图4-5 所示的微网示范平台，并在此基础上开发了负荷跟踪、优化调度、负荷预测、热电联产四套控制软件。清水建设微网示范工程要求控制微网与公共电网连接节点处的功率恒定。图 4.5 Shimizu 微网结构第47页，共67页。LOGO484.3.2 Tokyo gas 微网东京燃气公司在横滨建立的微网示范系统，见图 4-6.其示范目的在于保证微网电力供需平衡，实现本地电压控制、高质量电能供给，减少温室气体

38、排放等。日本的微网示范工程，一般通过上层能量管理系统，对各分布式电源和储能装置进行调度管理，保证微网的暂态功率平衡，各分布式电源一般不具有即插即用能力。同时，为了避免微网运行对大电网的电能质量产生影响，一般要求与大电网连接处的功率恒定。第48页，共67页。LOGO49图 4.6 Tokyo gas微网结构第49页，共67页。LOGO505.其它地区典型微网系统5.1 加拿大典型微网实验系统加拿大微网研究主要集中于中压网络，体现在以下三个领域。5.1.1 偏远地区微网 a.加拿大幅员辽阔，岛屿众多，其北部存在几百个柴油机为主的岛式电网，消耗昂贵的燃油。因此，对其进行改造，加入分布式电源，开发分布

39、式电源容量优化软件，并对微网进行上层调度管理，使微网运行达到经济最优，是加拿大一直致力于解决的问题。 b. 其代表包括Nemiah 岛式电网的光伏改造和 Ramea 岛式电网的风机改造，改造后的结构如图 5-1 和 5-2所示.第50页，共67页。LOGO51图 5.2 Ramea 微网结构图 5.1 Nemiah 微网结构第51页，共67页。LOGO525.1.2计划孤岛微网计划孤岛微网研究的目的主要是利用外部控制，实现有计划孤岛运行，研究孤岛运行对供电可靠性的影响，并对紧急停电状况下孤岛运行稳定性、电压和频率波动及其经济效益进行分析。典型代表为 Hydro Quebec 及 Hydro B

40、oston Bar 微网，如图 5-3 和 5-4 所示。图 5.3 Hydro Quebec 微网结构第52页，共67页。LOGO53图 5.4 Hydro Boston Bar 微网结构第53页，共67页。LOGO545.1.3自主控制微网主要对含有大量不同类型分布式电源的微网展开研究，目的是实现微网联网和孤岛模式之间的无缝切换，分析分布式电源大量渗入对微网电压和频率调整的影响。通过对实时采集的发电量和负荷数据进行分析，研究季节变化对微网运行的影响 87，典型结构如图 5-5 所示。图 5.4 Utility微网结构第54页，共67页。LOGO556.发展中国家微网实验系统乌干达 Buly

41、ansungwe 微网是微网技术在发展中国家应用的典型代表，其分布式电源主要采用光伏，并配备了 21.6kWh 蓄电池组和柴油发电机作为备用电源，负荷包括两所宾馆，一所学校和一所修道院，如图 6-1 所示。Bulyansungwe 微网示范工程的建设成功和投入运行，对非洲广大电力缺乏而日照资源丰富地区的电力建设，具有重要的指导意义。日本 NEDO 海外部在柬埔寨、蒙古、泰国等地也建立了一系列的微网。韩国、新加坡、墨西哥、中国台湾等国家和地区，也根据各自的国情部署和开展了微网领域的相关研究。图 6.1 Bulyansungwe 微网结构第55页，共67页。LOGO567.我国微网实验系统近年来我

42、国社会发展的目标已经发生了重要变化，建设资源节约、环境友好、可持续发展的社会成为全国上下的共识。国家已将“分布式供能技术”列入 20062020 年中长期科学和技术发展规划纲要，08 年南方雪灾和汶川地震，更加速了我国在分布式发电领域的投资力度。我国“863”、“973”等国家重点研究发展规划也开始立项，以鼓励和支持各个高校和科研院所在微网技术方面开展研究。合肥工业大学建设了综合性比较强的微网实验室90，其分布式电源包括光伏、风机、燃料电池等，并以蓄电池和超级电容器为储能装置，采用底层控制和上层中央管理控制相结合的分层控制方案，对微网中各组件进行控制。2007 年 9 月，国家发改委、浙江省发

43、改委和 NEDO 合作，由杭州电子科技大学和日本清水建设公司共同实施，就并网光伏发电微网系统的关键技术开展合作研究，建立了一个“先进稳定并网光伏发电微网系统”，这是目前国际上唯一的光伏发电比例达 50 %的实验微型电网，并成功供应两幢教学楼的用电，经济效益、社会效益显著，起到了很好的工程示范性。该项目 2007 年 12 月 1 日正式开工建设，08 年 9 月完成系统建设工程，现已经开始运行。第56页，共67页。LOGO57南方电网公司与天津大学合作的国家 863 目标导向型项目“兆瓦级冷热电联供分布式能源微网并网关键技术和工程示范”，将为我国冷/电联供与微网技术的研究与发展提供研究示范平台

44、。该项目正在建设过程中，将主要关注 CCHP 微网系统的优化设计、优化运行以及对配电网影响等问题92。三菱公司在中国新疆的星星峡建立的以光伏、蓄电池为主的微网91，结构如图 7-1 所示。为了节约成本，并结合我国的实际情况，该微网没有架设昂贵的通讯线路，而是通过蓄电池逆变器和光伏逆变器以及柴油机的协调控制，实现微网的无人值守运行。运行结果表明，微网达到了电压于7%，频率于0.5Hz 波动的控制需求。图 7.1 新疆 微网结构第57页，共67页。LOGO58参考文献49 N. HATZIARGYRIOU, H. ASANO, R. IRAVANI, C. MARNAY, An overview

45、of ongoing research, development, and demonstration projects, IEEE power & energy magazine, August, 2007:78-94.注释： power & energy magazine 影响因子：1.87 ；收录索引：scie, ect, ei55 D. GEORGAKIS, S. PAPATHANASSIOU, N. HATZIARGYRIOU, Operation of a prototype Microgrid system based on micro-sources, Power Electr

46、onics Specialists Conference, 2004:2521-2526.注释：作者：雅典国立大学 D. GEORGAKIS, S. PAPATHANASSIOU, N. HATZIARGYRIOU. 研究方向：欧盟微网项目，NTUA 微网56 M. BRAUN, T. DEGNER, M. VANDENBERGH, Laboratory DG Grid, Tech. Rep. Deliverable 6.3, March, 2006.注释：作者：德国卡塞尔大学的太阳能技术研究所（ISET，Institute for Solar Energy Supply Technology

47、）， M. BRAUN, T. DEGNER, M. VANDENBERGH. 研究方向： Demotec 微网57 O. SIKA, A. DIMEAS, M. BARNES et al, DH1_Description of the laboratory micro grids，Tech. Rep. Sep. 2005注释：作者：法国巴黎矿业学院的能源研究中心， O. SIKA, A. DIMEAS, M. BARNES et al. 研究方向： ARMINES 微网下一步工作第58页，共67页。LOGO59参考文献58 E. SANCHEZ, J. SANTIAGO, J. OYARZA

48、BAL et al, Tech. Rep. Report on field tests for islanded mode Part I Labeins Grid description, Jan. 2007注释：作者：西班牙巴斯克地区的毕尔巴鄂市，E. SANCHEZ, J. SANTIAGO, J. OYARZABAL et al, . 研究方向： Labein 微网59 CESI RICERCA DER Test Facility, Online.Available: http:/www.microgrids.eu / index. Php ? page = kythnos& id =6

49、60 M. VANDENBERGH, R. GEIPEL, M. LANDAU et al, Performance evaluation of the Gaidoroumandra mini-grid with distributed PV generators,4th European PV-Hybrid and Mini-Grid Conference, Athens, Greece, May 2008.注释：作者：德国 SMA 公司与希腊雅典国立大学通讯与信息研究（ICCS/NTUA）合作， M. VANDENBERGH, R. GEIPEL, M. LANDAU et al, . 研

50、究方向： Kythnos 微网61 S. COBBEN, Bronsbergen: The first Microgrid in the Netherlands, Kythnos2008 Symposium on Microgrids , Kythnos Island, Greece, June 2008.注释：作者：荷兰的 Zutphen 度假村， S. COBBEN, Bronsbergen et al, . 研究方向： Continuon 微网下一步工作第59页，共67页。LOGO60参考文献62 N. HATZIARGYRIOU, Overview of Microgrid R&D i

51、n Europe, Nagoya2007 Symposium on Microgrids, April 2007注释：作者：N. HATZIARGYRIOU. 研究方向： EDP 微网63 B. BUCHHOLZ, Dispower : Pilot Installation for Distributed Generation,Distribution Europe, April 2004.注释：作者： B. BUCHHOLZ. 研究方向： MVV 微网64 J. E. NIELSEN, BORNHOLM as a full scale laboratory, Dansk Vindkraftk

52、conference, May 2008.注释：作者： J. E. NIELSEN. 研究方向： Bornholm 微网67 R. LASSETER, A. AKHIL, C. MARNAY, J. STEPHENS et al, White Paperon Integration of Distributed Energy Resources. The CERTS MicroGrid Concept,Consortium for Electric Reliability Technology Solutions (CERTS),CA, Tech. Rep. LBNL-50 829, 2002

53、.注释：作者： R. LASSETER, A. AKHIL, C. MARNAY, J. STEPHENS et al.美国电力可靠性技术协会（Consortium for Electric Reliability Technology Solutions，CERTS) 下一步工作第60页，共67页。LOGO61参考文献68 P. PIAGI, R. H. LASSETER. Control and design of MicroGrid componentsOnline.Available:/cgipserc/getbig/publicatio/reports/2006report/lass

54、eter_MicroGridcontrol_final_ project _report . pdf.注释：作者：在 Wisconsin 大学 Madison 分校 P. PIAGI, R. H. LASSETER. 研究方向： Wisconsin 微网69 DAVID K. NICHOLS, JOHN STEVENS, ROBERT LASSETER, Validationof the CERTS MicroGrid concept The CEC/CERTS MicroGrid testbed, IEEE Power EngSoc Gen Meet (2006), pp:13.注释：作者：

55、在 Wisconsin 大学 Madison 分校 DAVID K. NICHOLS, JOHN STEVENS, ROBERT LASSETER. 研究方向： CERTS 微网示范平台70 B. KROPOSKI, interconnection Testing and Applications, Presented at the2004 Power Engineering Society General Meeting Special Technical Session注释：作者：美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）

56、 B. KROPOSKI. 研究方向： NREL微网下一步工作第61页，共67页。LOGO62参考文献71 C. WHITAKER, J. NEWMILLER, M. ROPP, B. NORRIS, Renewable Systems Interconnection Study: Test and Demonstration Program Definition, Tech. Rep. SANDIA2008-0948P, Feb. 2008.注释：作者：Sandia 国家实验室 C. WHITAKER, J. NEWMILLER, M. ROPP, B. NORRIS 研究方向：Distri

57、buted Energy Technologies Laboratory，DETL 微网72 B. KROPOSKI, DUIT: Distributed Utility Integration Test, CA, Tech. Rep.NREL/SR-560-34839, 2003.注释：作者：Distributed Utility Integration Test，DUIT； B. KROPOSKI. 研究方向： DUIT微网73 R. FIRESTONE, Distributed Energy Resources Customer Adoption ModelTechnology Data

58、, Tech. Rep. January, 2004注释：作者：美国橡树岭国家实验室； R. FIRESTONE. 研究方向：美国橡树岭国家实验室的 CHP 系统 下一步工作第62页，共67页。LOGO63参考文献74 S. BOSE, MicroGrid Design, Development and Demonstration, FY06Annual Program and Peer Review Meeting, San Ramon, May,2006注释：作者：S. BOSE ,研究方向： GE 微网示范平台75 Northern Power Systems, Update on Ma

59、d River MicroGrid and RelatedActivities, CERTS MicroGrid Symposium, June,200579 S. MOROZUMI, Micro-grid demonstration projects in Japan, IEEE PowerConversion Conference, April, 2007:635-642.注释：作者： S. MOROZUMI ,研究方向： NEDO 可再生能源区域电网计划 80 H. FUKUDA, Overview of the Micro-Grid related Project in NEDO,In

60、ternational Conference on Renewable Energy in Asia: A Challenge forMicro Grid Concept, Aug. 2008.注释：作者： H. FUKUDA,研究方向： NEDO 可再生能源区域电网计划下一步工作第63页，共67页。LOGO64参考文献81 Y. KOJIMA, H. MAEJIMA, A Demonstration Project in Hachinohe:Microgrid with Private Distribution Line, IEEE International Conference onSy