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微電網的定義及其典型結構

2015-12-06 04:05:36 點擊:4811

1. 微電網的定義

國際上對微電網的定義各不相同。從1999年開始,美國電力可靠性技術解決方案協會(CERTS)首次對微電網在可靠性、經濟性及其對環境的影響等方面進行了研究。2002年,CERTS從結構、控制、經濟等方面系統全面介紹了微電網的概念。微電網(美國)是一種由負荷和微電源共同組成的系統,它可同時提供電能和熱量;微電網內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換,并提供必要的控制;微電網相對于大電網表現為單一的受控單元,并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全方面的需求。歐盟對微電網(歐盟)給出的定義是:利用一次能源;使用微型電源,分為不可控、部分可控和全控三種,并可冷、熱、電三聯供;配有儲能裝置;使用電力電子裝置進行能量調節。日本三菱公司從規模上將微電網(日本)分為大規模、中規模和小規模三類。由傳統電源供電的獨立電力系統也被歸入微電網研究范疇,大大擴展了美國CERTS對微電網的定義范圍。
綜上所述,并結合我國電網的實際狀況,可以得出微電網(中國)的定義:微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統,是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統,既可以與配電網并網運行,也可以與配電網斷開獨立運行。


2. 微電網的典型結構
微電網一般是由多條輻射狀饋線和負載群組成,輻射狀配電網通過固態轉換開關(Static Transfer Switch)在公共連接點(Point of Common Coupling)與主干配電系統相連,每條饋線具有斷路器和潮流控制器。
微電網的通信結構是由三個基本層紐成,首層是微電網中央控制器(Microgrid Central Controller),次層是負荷控制器(Load Controller)和微源控制器(Microsource Controller),底層是可控負荷與可控微源。
微電網有兩種運行模式:并網運行模式和孤島運行模式。在并網運行模式下,微電網與主網部分或全部連接,能與主網之間實現功率的雙向流通。當主網有任何的擾動異常時,微電網都能及時切換到孤島運行模式,并能繼續對優先負荷進行供電。微電網包括3條饋線A、B和C,整個網絡呈放射狀。饋線通過微電網主隔離裝置(一般是靜態開關)與配電系統相連,可實現孤網與并網運行模式間的平滑無縫轉換。其中,A和B為敏感負荷(重要負荷),安裝有多個分布式電源(DG),饋線A中含有一個運行于熱電聯產的DG,該DG向用戶提供熱能和電能。饋線C為非敏感性負荷,孤網情況下微電網內部過負荷運行時,可以切斷系統對C的供電。當外界大電網出現故障停電或電能質量問題時,微電網可通過主斷路器切斷與電網的聯系孤網運行。此時,微電網的負荷全部由DG承擔,饋線C繼續通過母線得到來自微網的電能并維持正常運行。如果孤網情況下無法保證電能的供需平衡,可以斷開饋線C,停止對非重要負荷供電。當故障消除后,主斷路器重新合上,微電網重新恢復與主電網功角同步運行,保證系統平穩過渡到孤網前的運行狀態。


在微電網的這種結構下,多個DG就地向重要負荷提供電能和電壓支撐,在很大程度上減少了直接從大電網買電和電力線傳輸的負擔,并可增強重要負荷抵御來自主網故障影響的能力。

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