智能微电网方案与愿景.ppt

智能微智能微电网方案与愿景网方案与愿景2011年8月11日智能电网方案专家团队.Schneider Electric2-Smart Grid overview Li Zhongyou智能微智能微电网网应用功能、控制架构用功能、控制架构户内智能微内智能微电网网-SEC智能微智能微电网网经验案例案例智能微智能微电网网电力系力系统特性研究特性研究Schneider Electric3-Smart Grid overview Li ZhongyouGlnan岛项目:微电网岛屿电源点:10 kW 风机20 kW 光伏40 kW 发电机360 kWh 电池组与陆上大电网无并网连接,岛屿完全电力自治负荷点及用户:14个家庭用户2 个餐馆(夏季每天2000人接待量)1 个港口办公室1 个水井泵1 个紧急直升机停机坪ErDF 法国电力公司要求：减少发电机组的电力消耗从60%到 25%尽可能更好的实施电池管理远方控制微电网(数百公里以外)更新改造10年前的配电网络实施负荷管理系统为用户实施户内能源管理及人性化的接口。Schneider Electric4-Smart Grid overview Li Zhongyou功能架构同步发电机X14家庭家庭GPRSModbus com.过负荷保荷保护系系统ACsinglephasebus48V 电池组180kWh3 Xantrex XW 18 kWXanbus48V 电池组180kWh3 Xantrex XW 18 kWXanbusOutOutAC1AC1风力发电及逆变光伏发电及逆变接入点接入点Dry contacts气象站X2餐餐厅X1港口港口办公室公室水水泵AMARES 电池组控制系统HelipadUPSAMARES远方负荷控制点IP busSCADA ErDF RennesRemote control systemMeterSchneider Electric5-Smart Grid overview Li Zhongyou Mllener 群岛项目Guadeloupe:250 家庭(光伏+储能+能源管理及需求侧响应)Corse:500 家庭 能源管理及需求侧响应项目目目目标:从从单纯耗耗电用用户to带发电能力的主能力的主动用用户非互联弱电网应用微电网商业运营模式研究（交易商、用户行为等）光伏+储能方式对电网的影响用户影响项目日期目日期开始:一月2011规模部署:2012La Runion:250 家庭(光伏+储能+能源管理及需求侧响应)+500 家庭 能源管理及需求侧响应Schneider Electric6-Smart Grid overview Li Zhongyou户内微网架构 大量光伏接入大量光伏接入(超过30%的法国海外岛屿)分布式分布式锂电池池储能能间歇性能源支持备用支持电网支持由当地电力中间商管理商业模式投资回报率估计 Schneider Electric7-Smart Grid overview Li Zhongyou北京顺义华中园 第一个第一个智能微电网项目 完全意义上户内能源管理和智能家居Schneider Electric8-Smart Grid overview Li Zhongyou智能微智能微电网网应用功能、控制架构用功能、控制架构户内智能微内智能微电网网-SEC智能微智能微电网案例网案例智能微智能微电网网电力系力系统特性研究特性研究Schneider Electric9-Smart Grid overview Li Zhongyou微电网定义微电网是一种就地分布式电网，其能够应用分布式能源点（DER）并管理就地能源的供需平衡。能够和其余电网互联运行；能够和其他电网解列运行（离网运行）；能够非常方便和简单的从并网到离网转换；Schneider Electric10-Smart Grid overview Li Zhongyou微电网控制原则与架构为以协调的方式进行对多微网的控制与运行，控制的方式与层次采用分布控制（Decentralized Control）和分层控制（Hierarchical Control）相结合,以处理从各微电源点到中压馈出线的主母线供需平衡以及各子微网内部的功率供需平衡与分布控制。MC/LCM&LCMGCCi DMSSchneider Electric11-Smart Grid overview Li Zhongyou系统架构15Kw15Kw5Kw74#75#72#73#ProsumerProsumerProsumerConsumerSchneider Electric12-Smart Grid overview Li Zhongyou子微网架构ProsumerWeather stationSchneider Electric13-Smart Grid overview Li ZhongyouSchneider ElectricsEfficient Home Portal能效家居能效家居How Efficient Home connects to the Smart GridUtilitymeterMobile interfaceWeb interfaceIn home displayEfficienthomebox05-3Schneider Electric14-Smart Grid overview Li Zhongyou微电网运行状态通过对于微电网的控制管理，定义三种模式(稳态/准稳态/暂态)方式运行：并网方式 Interconnected Mode;离网方式 Islanded Mode;转换模式：从并网到离网转换模式，从离网到并网转换模式 Transitions ModeSchneider Electric15-Smart Grid overview Li Zhongyou微网控制方式微网控制方式总原原则MGCC（Micro-Grid Central Controller）微网中心控制微网中心控制单元元 负责提供对多个子微网及公用主母线电源点、公用市网的接口。控制单元提供对多微网的优化运行及微网价值的最大体现。其将用于接收来自与DMS侧指令或市场环境下价格信息、发电成本信息来决定微网应当从主网中接受的功率以及优化本地及各子微网的发电容量。控制单元将利用负荷预测（电、热）来实时分布式发电负荷预测能力，并控制各子微网之间的社会性微网自交易,通过控制各微电源点和各微网中可控负荷减载来实现上述优化运行场景(以上功能为三期实施)。在微网三种状态模式运行环境中，特别在转换状态模式（由并网到离网，由离网到并网）中，MGCC通过控制各微电源点和各子微网控制单元、可控负荷减载来实现动态安全运行场景。Schneider Electric16-Smart Grid overview Li Zhongyou微网控制方式微网控制方式总原原则M&LC(Micro Multi-Source&Load Controller)微网多微网多电源与源与负荷管荷管理理单元元-子微网控制子微网控制单元元负责提供对子微网内部的各多电源点、可控负荷以及公用低压接入点或者社会性微网的接口。控制单元提供对单子微网的优化运行。其利用就地信息（电源点、负荷点）实现对微网的电压和频率调整控制。M&LC接受来自MGCC的指令，当并网状态时（主网并网、社会性微网联网），自动自治的管理与执行多电源的优化有功与无功输出。并在离网转换状态模式或离网模式时通过LC提供快速负荷跟踪与负荷减载。LC提供对于子微网的可控负荷的的控制管理以满足MGCC 或需求侧响应管理带来的负荷管理与快速负荷减载（FLS）。Schneider Electric17-Smart Grid overview Li Zhongyou微网在微网在线动态安全安全稳定控制定控制 对于典型的分层次控制方式，微网中心控制单元（MGCC）和子微网控制单元（M&LC）通过最小量的、必要的数据交换来达到在紧急状态下高效率工作，及必要的自治。在离网状态下，由子微网控制单元利用就地的资源能够更好更快的实现和维持系统运行。但是由于微网系统对于控制信号的慢速响应以及缺少直接连接到微网的旋转设备（微网为无惯性系统），在微网离网运行状态下，因此主要要考虑频率偏移问题。所以由于中压系统网络发生故障而导致微电网与主网快速隔离后出现的就地发电与就地用电的不平衡而导致的频率问题，应能通过就地多电源点和高效利用储能设备及快速负荷减载机制来共同实现。因此此项目中微网控制策略目的在于确保微网系统能够无缝平移过渡到离网运行状态，控制策略包括了对下列三种资源：就地多电源点发电、就地储能设备和可控负荷的实时环境下的适当管理。对于这些设备的在线实时管理需要对各种微网特殊场景的动态行为获得足够的知识，对于每一种扰动而进行传统的精确分析会带来巨大的计算量，并不适合在此项目中进行实时管理，因此在此项目中将对在微电网从并网转离网状态中出现的状态进行离线仿真与模拟，并将由此产生的后续控制行为方案预置在MGCC中，以获得系统快速响应。在动态安全控制方案中，分层控制方式涉及到处理不同层次的信息与数据，为保证实时性与安全预度，MGCC、M&LC和系统之间采用专门的虚拟网络VLAN方式处理，微网控制与管理系统主要负责采集系统测量数据以进行安全稳定分析并通就地子微网控制单元进行矫正措施处理。Schneider Electric18-Smart Grid overview Li Zhongyou我我们需要用微需要用微电网来解决什么网来解决什么样的的问题?或者或者说如何体如何体现与智能与智能电网的融合？网的融合？Schneider Electric19-Smart Grid overview Li Zhongyou微电网应用功能电能能质量量监视与分析与分析系统能够对整个微网系统范围内的电能质量进行持续的数据采集与监测分析.系统能够对安装在微网系统内的任何地点的电气信号进行精确分析以识别任何电能质量扰动数据，进而分析其对微网系统和相应安装地点的设备产生的危害。波形捕捉波形捕捉谐波分析波分析并网到离网、离网到并网准并网到离网、离网到并网准暂态电压、频率分析率分析Schneider Electric20-Smart Grid overview Li Zhongyou广域广域电能能质量量监测系系统WAPQWAPQ施耐德自主开发的WAPQ系统广域相角测量装置PMU和电能质量监测装置ION广域通讯网络以以太网为主干，采用客户/服务器模式。高规格的GPS全球定位功能，可实现广域、实时、多点装置同时触发，精度可达到10us级。广域电网分析软件EEMSchneider Electric21-Smart Grid overview Li Zhongyou微电网应用功能能源管理能源管理此系列功能包括此系列功能包括电量量监测与分路与分路计量功能，帮助用量功能，帮助用户进行行电能消耗分析与成本能消耗分析与成本优化化能量能量实时监控控涵盖微网水、涵盖微网水、电、气等、气等综合能源合能源实时消耗情况消耗情况监视；分路分路计量量在得到在得到总的消耗的消耗时，能，能够读取每个支路的功率消耗与取每个支路的功率消耗与计量量值，提供，提供专门的的报表模表模块实现用用户对能耗成本管理的特殊要求，同能耗成本管理的特殊要求，同时能能够方便地方便地对电费表表单的形式的形式进行在行在线修改修改用用电情况分析情况分析新能源新能源发电控制控制新能源新能源发电成本与市成本与市电发电成本成本对比，并根据并跟踪比，并根据并跟踪MGCC电价信息价信息进行新能源行新能源发电安排。安排。实时在在线发布布通通过igoolge功能插件功能插件实时发布能源消耗及布能源消耗及电费账单。Schneider Electric22-Smart Grid overview Li Zhongyou微电网应用功能微微电网交互网交互此系列功能包括实现对多微网的控制管理，以实现在三种模式下的优化运行管理。子微网控制与管理分布式发电接入储能管理；多电源管理负荷管理电动汽车充放电管理发电及需求预测（选配）经济调度（选配）微电网系统安全控制 实现在主网出现故障，微电网快速实现对微电网的自动快速隔离；并在由并网到离网转换暂态过程中（考虑储能设备快速平衡条件），实现对频率及电压控制。实现微电网区外故障下，对微电网的快速保护；以及在微电网区内出现故障，快速对子微网实现快速保护隔离，并实现对主网的快速隔离 微电网功率平衡控制 实现微网微电源和可控负荷的双向平衡，降低转换模式下对电压频率的冲击（快速负荷减载）；并在稳态（并网及离网）状态下，实现对负荷的消峰填谷和需求侧响应。Schneider Electric23-Smart Grid overview Li Zhongyou智能微智能微电网网应用功能、控制架构用功能、控制架构户内智能微内智能微电网网-SEC智能微智能微电网案例网案例智能微智能微电网网电力系力系统特性研究特性研究Schneider Electric24-Smart Grid overview Li Zhongyou主要内容主要内容施耐德新能源解决方案介施耐德新能源解决方案介绍智能微智能微电网的运行特点及网的运行特点及设计要求要求智能微智能微电网网项目案例分享目案例分享Schneider Electric25-Smart Grid overview Li ZhongyouSolutions for renewable energy可再生能源的解决方案ArrayboxesPowerConversionsubstationGridconnectionsubstationTrackingsystemsSwitchgearandCircuitProtectionPVpowerplants/电站站Offgrid&backup离网及离网及备用系用系统Inverters&ChargersMultisourcemanagementPVbuildings/建筑光伏建筑光伏PVresidential住宅光伏住宅光伏InvertersDistributionPanelsSimilaroffertoPVPowerplantsSecuritySupervisionandmonitoring(incl.metering)Engineering&consultingMaintenanceandoperationWindpowerplants风电InvertersSimilaroffertoPVPowerplantsSchneider Electric26-Smart Grid overview Li ZhongyouGT30&GT30EGT100&GT100EGT250&GT250EGT500&GT500E/GT630EThree Phase Grid TieThree Phase Grid Tie三相并网逆三相并网逆变变器器Single Phase Grid TieSingle Phase Grid Tie单单相并网逆相并网逆变变器器GT2.8GT2.5DEGT3.3GT3.8DEGT3.8GT2.8SPGT4.0GT3.8SPGT5.0GT5.0SPSolar Product Portfolio太阳能发电系统产品概览Battery Based ProductsBattery Based Products基于基于储储能的能的设备设备TR SeriesC-SeriesXW Series