2022分布式发电与智能电网

分布式发与智能电网分布式发电:DistributedGeneration(DG)微网:MicroGrid(MG)智能电网:SmartGrid(SG)分布式发电（分布式发电（DG）分布式发电系统（DG）:

(分布—集中)利用各种分散存在的能源进行发电的系统。如:风能等可再生能源发电系统；利用各种分散存在的能源进行发电的系统。如:风能等可再生能源发电系统；天然气为燃料的冷/热/电联供系统（简称：CCHP）生能源。性和随机性。风能太阳能生物质能能源海洋能天然气新能源 分布式发电技术具有广阔的应用前景2007年：全球利用风力、太阳能等可再生能源发电的投资达到710（不包括大型水利发电）；(世界银行报告)2020年：美国太阳能光伏发电将占发电装机增量的15%左右，累计安装量达到3600万千瓦；欧盟国家可再生能源发电量将占总量的30%；（美国能源部;德国乌帕塔尔气候环境与能源研究院）2020年：我国风力发电3000万千瓦，太阳能发电180万千瓦，生物质能3000万千瓦。（《可再生能源中长期发展规划》，2007）粗略估计，我国现有建筑物屋顶面积总计约国家能源局副局长吴吟在演讲中表示，“十二五”期间天然气消费比例将翻番，由目前在能8%，微型燃气轮机数量将大量增加。 圆筒式光伏：12X182W平板式光伏：14kW 多方向受光，美观，遮阳 板 光伏+热水聚光光伏2kW，热水流过温度达到75度，可对聚光光伏降温。普通光伏板3kW

彩色光伏板 透光板光伏板模块化组合结构模块化组合结构光伏板光伏板SUNFLOWER分布式电源接入常规电网并网运行，易满足负荷需求，有助于可再生能源高效和规模化利用负荷需求曲线负荷需求曲线KW负荷需求曲线5000常规电网补充功率差额常规电网补充功率差额400030002000DG输出功率DG输出功率100000123456789101112131415161718192021222324大型电厂升压变常规电网枢纽变电站大型电厂升压变常规电网枢纽变电站配电变压器配电变压器商业建筑内燃机配电变压器燃气轮机光伏电池飞轮储能燃料电池商业建筑工厂企业居民内燃机燃气轮机分布式电源并网运行面对的问题电源特性决定：不可调度（可再生能源）功率波动（电源间歇性）需要备用（不提供备用）

双向潮流导致：电压调节保护协调能量优化分布式电源并网技术 式 输电网络GGG输电网络GGGG高压配网110KV中压配网35/10KVDGDG负荷0.4KVDGDG DG负荷优点：接入方便，运行简单缺点：系统故障退出运行间歇性影响周边用户能源综合优化困难上述缺点将制约了DG的发展微网（微网（MG）冷热电联供

热、冷光伏太阳太阳储能中央 热、冷控制冷热电联供

风电典型的微网结构Source:IEEE1547.4微网方式运行的优点：可再生能源综合优化利用；……经济与社会意义巨大!欧盟微网示范工程—MVV地点：德国曼海姆地点：德国曼海姆示范目的微网的社会认可微网运行导则制定微网经济效益

微网组成光伏，蓄电池微网组成燃气轮机欧盟微网示范工程—Continuon地点：荷兰的地点：荷兰的Zutphen度假村，荷兰首个微网项目示范目的联网孤岛自动切换黑启动能力维持孤岛运行24小时蓄电池智能充放电管理

微网组成380V，50Hz系统微网组成335kW光伏，蓄电池提供200地点：丹麦的地点：丹麦的Bornholm岛为欧盟微网示范平台唯一中高压微网示范目的微网的黑启动孤岛运行后与大电网重新并网欧盟微网示范工程—Bornholm地点：加利福尼亚的SanRamon示范目的地点：加利福尼亚的SanRamon示范目的络影响的研究微网的电压和频率调整电能质量监测和分析微网的继电保护—HachinoheCERTCERT日本仙台EU日本仙台EU问题1：微网运行特性微网复杂性多种能源输入冷热电联供热、冷冷热电联供热、冷光伏微网边界储能中央控制热、冷冷热电联供风电多种产品输出（电、冷、热）多种转换单元（光/电、热/电、风/电；直流/交流）多种运行状态（并网，独立）一些电源的间歇性和随机性问题2：微网优化设计问题3：微网保护与控制问题3：微网保护与控制实时能量功率控制用户负荷当前信息实时能量功率控制用户负荷 预测预测间歇电源 预测间歇电源预测当前信息

配网层面输入输出功率控制输入输出功率控制DG层面 分布式电源控制分布式电源控制负荷响应控制负荷层面负荷响应控制问题4：微网仿真(1)模拟仿真：依托实物(2)数字仿真：单纯算法(3)混合仿真：模拟+数字(1)模拟仿真：依托实物(2)数字仿真：单纯算法(3)混合仿真：模拟+数字(1)多时间尺度仿真算法（速度+精度）(2)数字信号与功率级物理信号交接转化问题难度(3)物理建模的局限性+数字模型的可信性问题5：微网能量优化与管理太阳能发电太阳能发热新型燃料汽车太阳能发电太阳能发热新型燃料汽车向电网出售电能存储仅电能电能其买他冰箱和建筑制冷能热电联产源终端用户建筑用热热水热能存储能量损耗地热商品生物就地的生物燃料 燃料source:ChrisMarnay思路：在满足运行约束条件下，最大限度利用可再生能源，保证整个微网运行的经济性。在微网下，通过对微网制，降低配电系统损耗。智能配电系统（智能配电系统（SG）IntelligentInteractiveIntegrated—“3I”未来配电系统定会有众多微网存在（高渗透率）发电系统中压MG低压MG配电

输电系统高压配电系统MGMGMG MGMG MG

输电系统：接有常规发电机组，地域广输送电能，电压等级高常规配电系统：无电源接入，区块化分配电能，电压等级低损耗大，一般开环运行停电频繁，影响用户可靠性系统 MG MG MG MG MG MG MGMG

发/输/配投资：1/0.5/0.7（国际）1/0.23/0.2（中国）微网的存在，完全改变了配电系统的特征！许多与输电系统安全性、保护与控制等类似的问题同样需要关注，但由于二者功能、结构、运行方式等完全不同，关注的重点与研究方法截然不同。未来的中压配电系统微网燃料电池微型燃气轮机储能光伏电池储能装置风力发电机微型水电站热电联产系统小型柴油发电机可切负荷问题1：微网与配电网相互作用MGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMG 微网作为可输入、输出功率的殊电源分布于配电系统，会相互影响可靠性；系统中存在，的特殊性，决定了需要探讨定性分析理论和方法。揭示相互作用机理是提高系统运行安全性的前提。目前研究理的深刻认识。问题2：含微网新型配电系统的规划理论与方法变电站优化

技术难度：﹜大量因素不可量化﹜数学方法与经验结合……技术难度：冷/热/电负荷需要综合考虑可再生能源的间歇性与随机性配电系统变为电力交换系统分布式能源的多样性技术难度：冷/热/电负荷需要综合考虑可再生能源的间歇性与随机性配电系统变为电力交换系统分布式能源的多样性规划工作：分布式电源优化微网结构优化微网接入位置优化配电系统综合优化MGMGMGMGMGMGMGMGMG MG MGMGMGMGMGMGMGMGMGMG需要有助于微网的高渗透率接入，有助于微网的高效运行；需要考虑电网灾变情况下，微网能够起支撑作用；DGDGDGDG控制必须保证各状态间的平滑过渡；必须保证微网并网与独立运行状态的电能质量要求；DGDGDGDG控制必须保证各状态间的平滑过渡；必须保证微网并网与独立运行状态的电能质量要求；微网的协调控制更加困难；智能配电系统与大电网控制问题的典型区别Vss分布式电源与接入大电网的VssVfVffVssxVfDC,QACm,VsPDCload微网的运行状态多变，要求状态转换时无缝切换，大电网没有类似问题。微网与大电网网络结构和规模完全不同，控制方法完全不同。二者间的控制目标完全不同，大电网侧重于安全稳定性，微网还要同时关注电能质量问题。控制成本上微网需要更加经济。相对大电网而言，微网中许多保护控制问题是独有的，需要独立研究。相对大电网而言，微网中许多保护控制问题是独有的，需要独立研究。问题4：含DG及微网的配电系统的保护一般要求:统的安全性和稳定性,包括:

不误动，即安全性仅将保护范围内的故障元件切除，即选择性附加要求:当DG和MG故障时，配电系统应能够得到保护;当配电系统侧故障或运行异常时，DG和MG应得到保护对称运行、高频/低频等。含DG/MG的智能配电系统保护的特殊性DG/MG的存在导致配电线路中的潮流双向性；运行方式多变；配电系统通讯系统远不如输电系统那样完备；经济性