微网技术体系智能电网部.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/13,Header(14pt Bold),(GroupName)K:PowerPnt(NewFolderName)(NewFileName),#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/13,Header(14pt Bold),(GroupName)K:PowerPnt(NewFolderName)(NewFileName),#,微网技术体系简介,国网电力科学研究院,2011-07,1,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,1,2,微网技术研究的意义,但是现有电力网络难以承受大规模分布式电源的并入，如果简单地从电网角度对,DG,提出严苛的并网条件和标准，又会导致分布式电源的潜能无法充分释放和发挥，分布式发电本身的运行稳定、安全性、经济性和效益更无法体现。,分布式发电：,有利于一次能源的多元化,发展可再生能源，减少排放污染,提高能源综合利用效率,提高电网供电安全、可靠性,对能源发展趋势的预测,（德国乌帕塔尔气候环境与能源研究院,&,德国西门子研究中心）,分布式发电开始发展并受到重视,微网的提出：,以一组分布式发电为集群分割网络，通过适当的管理和控制改善原有网络，并协调这些分布式电源运行,2,3,3,微网技术研究是应对分布式发电大规模接入的必然选择,微网技术研究符合国网公司智能电网发展战略,微网技术研究为解决分布式发电并网问题奠定基础,微网研究具有导向作用,发展可再生能源是国家能源战略之一,可再生能源法,及修正案影响重大,“金太阳工程”等促进光伏发电迅速发展,微网是接纳开再生能源的有效载体,3,微网是分布式发电的高级形式，掌握微网技术也掌握了分布式供电技术,微网有利于提升电网的自愈能力,微网有利于实现用户和电网的互动,微网能提供可定制电力,微网有利于提升智能电网接纳分布式发电 的能力,众多高校和科研机构关注该领域，,国网公司的研究重点是他们关注的焦点；,高校和科研院所会将研究重心转移到国网公司关心的问题上；,利用外界资源解决自身问题；,微网技术研究的意义,国外研究现状及趋势,4,4,国家,代表性的基础项目,相关技术,美国,夏威夷等洁净能源计划,可再生能源发电技术,与国防部合作的微网项目等,微网的运行与控制,Madriver,微网,微网示范验证,欧盟,DISPOWER,计划,分布式发电渗透下的电网稳定与控制、电能质量技术等,MICROGRID,计划,微网运行与控制技术等,日本,群马光伏发电计划,大量光伏渗透下的电压协调控制,与美国新墨西哥合作,NM GGI,新一代的绿色电网（,5MW,以下微网）,国外研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微网中得到验证；目前正推动微网向更高电压等级、更大容量发展。,希腊,Kythnos,微型电网示范,欧洲相关项目,日本各地示范,夏威夷岛微网规划,CERTS,微网测试系统,4,国内研究现状及趋势,863,973,自然科学基金,国网公司,地方项目,清华大学,中科院电工所,合肥工业大学,天津大学,其他院校,平台建设及示范探索,理论探索,工业企业,国际合作,研究和示范处于起步探索阶段，但是随关键技术研发进度加快，预计将进入快速发展期,规划技术,电源技术,运行技术,保护与控制技术,5,6,微网的定义,国外微网的定义：,国际上对微网的定义各不相同，相对获得学术界和工业界认可的定义主要有以下三种。,微网是一种由负荷和分布式电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热能；微网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制。微网相对于外部电网表现为单一的受控单元，可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。,6,1,）,美国电气可靠性技术解决方案联合会（,CERTS,）给出的定义为：,7,微网的定义,国外微网的定义：,利用一次能源；使用分布式电源，分为不可控、部分可控和全控三种，并可冷、热、电联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。研究包括低压网络、负荷（部分可中断）、可控和不可控的分布式电源、储能装置和基于监控分布式电源和负荷的通讯设施的分层管理和控制系统。,7,欧盟微网项目（,European Commission Project Microgrids,）的定义,8,微网的定义,国外微网的定义：,微网是由负载和分布式电源组成的独立可控系统，为当地提供电能和热能。,8,美国威斯康辛麦迪逊分校的,R.H.Lasseter,给出的,微网,概念,：,这种概念提供了一个新的模型来描述微网的行为：微网可视作电网中的一个可控单元，可在数秒钟内反应来满足外部输配网络的需求；对用户来说，微网可以满足特定的需求：增加本地可靠性，降低馈线损耗，保持本地电压，通过余热利用提高能效，提供不间断电源。,微网的定义,微网应以分布式发电技术为基础，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络,；,9,本课题提出微网的定义,：,微网是智能电网的重要组成部分，能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。,10,我国发展微网的目的,10,提高抗灾能力及应急供电,新农村电气化,最大化接纳分布式电源,节能降耗、提高能效,智能电网,的有机组成部分,满足用户多类电能质量需求,10,11,我国发展微网的方向,11,包容性,定制性,经济性,灵活性,对内,有效接纳分布式电源,对外,与大电网相兼容并提供辅助增值等服务,技术上,包容发配用多方面先进电力技术,可控，灵活调度，可作为备用电源,运行模式切换灵活,可以实现偏远地区供电,有利微网内部用户的利益,有利微网内发电商的利益,有利整个电网的经济利益,通过对负荷分级，提供分级供电,向不同用户提供所需的可靠性水平和电能质量 水平电能质量敏感的,自治性,实现稳态、暂态功率平衡和电压,/,频率的稳定,故障前兆及时预警，降低故障概率,对已发生故障自动采取措施进行控制和纠正,11,(,四项政策与制度,),微网技术体系框架,政策和管理体系,核心技术框架,大电网应对策略体系,前瞻性,外延技术,标准体系,（三项前瞻,+,四项外延）,前瞻性技术在微网中的应用,微网的前瞻性外延作用,+,(,六大方向，涵,盖十一类技术,),(,从五方面影响应对,),(,四个标准系列,),微网标准体系,设备规范,设计标准,孤岛运行,标准,并网运行,标准,交换功率小于,10MW,的微网,交换功率大于,10MW,的微网,12,13,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,21,14,第二章 微网核心技术框架,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网包括发电、传输、存储、分配和用电全过程，具有内部分布式电源种类和并网形式多样、独立运行和联网运行两种模式等众多独特特点,，必须有一系列相关技术保证微网能够稳定、高效、可靠运行，并最大提高分布式发电渗透率，发挥出分布式电源能力。,14,15,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网计算与仿真技术,微网可靠性分析与计算,关键技术：,包括静动态,建模,、,潮流,计算、短路计算、,状态估计,、稳定性定义与分析等；,支撑系统与软件工具：,与目前仿真工具接口系统；,微网全过程数字仿真工具；,关键技术：,微网一、二次系统可靠性模型及计算方法、随机潮流概率预测、分布式发电多模式故障分析、微网可靠性薄弱点分析、数据安全分析等；,计算与分析理论体系,15,16,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网设计与规划技术,关键技术：,包括微网结构、电源优化组合、负荷预测、规划评价等；,支撑系统与软件工具：,微网系统规划决策支持系统,；,设计规划体系,16,17,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网内的电源技术,微网内的储能技术,关键技术：,包括适用于微网,分布式发电逆变接口系统的原理与技术,、,在线网络支撑控制技术,、多类型机组并联技术、,并网与功能分析,等；,关键装备：,适用于微网的,分布式发电和储能设备,标准并网接口系统,；,关键技术：,包括,储能对微网稳定运行的作用机理与控制方法,、,分布式储能的规划设计方法,等；,分布式发电与储能技术,关键装备：,适用于微网的,百千瓦级,电池、,飞轮,、超级电容器以及混合,储能,系统及其控制器,；,17,18,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网保护技术及系统,微网接地技术,关键技术：,包括,故障特征分析与计算,、,保护的,原理与,配置,、保护间协调、,反孤岛策略及其与保护间的协调,等；,关键装备：,适用于微网的,分布式发电和储能保护,、,静态快速分离开关,、,纵联保护,、,自动重合闸,等；,关键技术：,适用于微网的接地系统,、,分布式电源接地方式及接地电极种类,等；,保护与接地系统,关键装备：,接地电极、接地系统及装置等；,18,19,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网信息与通信技术,关键技术：,包括微网,计量模式与通信模式,、,通信控制规约,、,各种通信接入方式及接口,、,基于,IEC 61,85,0,的微网通信系统,、,基于,IEC 61970,和,61968,的微网,CIM,模型扩展,及,导入导出,等；,关键装备：,用户表计终端,、发电与储能测控终端、,微网,接入点测控终端、,通信网络,及装备等,信息与通信技术,19,20,分布式电源与储能,计算与分析理论体系,信息与通信,运行、控制与能量管理,设计规划体系,保护与接地系统,微网核心技术体系,微网运行与控制技术,关键技术：,包括微网经济调度、,多元能量优化管理,、,融合能量管理和需求侧管理,、,联合调度,等,关键装备：,微网能量管理系统及软件,运行、控制与能量管理技术,微网能量管理技术,关键技术：,包括,自动控制的结构和体系,、,无缝切换,、,黑启动,、接入点控制、,自动发电,/,频率控制,（独立运行时）等；,关键装备：,微网自动控制相关设备（如接入点控制设备、分布式能源控制终端等）,微网电能质量技术,关键技术：,包括,微网电能质量问题特殊性与产生机理,、,检测及分析,、,综合控制与治理,等,;,20,21,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,21,22,第三章,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网是以分布式发电为基础的复杂供能网络，相对于大电网存在着并网运行、解列独立运行、重新并网等多种运行状态。大规模接入必将对大电网的稳态潮流分布、暂态故障电流分布产生重大影响，主要体现在以下五方面：,相互作用机理,协同规划,运行策略,保护体系,市场交易,22,MicroGrid,MicroGrid,MicroGrid,MicroGrid,MicroGrid,MicroGrid,MicroGrid,微网静态模型同传统节点有较大的不同,微网内大量电力电子装置，惯性时间常数很小，降低了系统旋转储能,调压调频设备难以适应大规模微网接入系统，如何改造以适应微网接入,各种分布式电源的性能差异及微网的独立,/,并网两种运行方式导致配网内电能质量问题更加复杂,高渗透率微网对大电网影响分析需要基本的理论支撑。,微网与大电网作用机理,23,应,对,高渗透率下含微网电网的电压稳定性研究,高渗透率下含微网电网频率稳定性研究,高渗透率下微网接入对电网功角稳定的影响研,微网对电网的电能质量影响及治理对策,微网的典型故障特征研究,电网与微网故障时的相互作用机理研究,24,24,高渗透率下含微网的大电网协同规划设计,分布式电源的随机性增大了负荷预测的难度,需要考虑未来微网接入，原规划流程不再适用,对配电网结构发生深刻影响,高渗透率下含微网的配电网中长期负荷预测,高渗透率下含微网的电网电源规划,高渗透率下含微网的配电网网架规划,高渗透率下含微网的配电网无功优化,高渗透率下含微网的配电网评价体系,应对,原有的将配电网作为无源系统进行规划的方法已不再适应微网环境下的系统规划要求。,24,25,25,含高渗透率微网的大电网运行,微网内部电源出力一方面受天气等影响，另一方面在一定程度上也受用户或业主控制，给大电网调度带来困难,微网自身具有能量管理系统，只根据本地信息进行管理，需要与大电网进行协调,微网本身又是一个可控单元，电网可以对其进行调度，这也为电网运行控制提供了灵活性,高渗透率下含微网的电网短期负荷预测新算法,高渗透率下含微网电网调度技术与规范的改进措施，优化调度方法,微网,EMS,与电网,EMS,的协调配合机制，高渗透率下含微网的电网运行方式的快速分析与决策方法,高渗透率下含微网的电网电能质量检测、分析理论和综合控制方法,微网与电网平滑并网与分离的方法与控制策略,含微网的电网黑启动技术，电网故障情况下微网穿越运行，微网电源故障或退出情况下，电网对微网的紧急支援等方案的理论与技术,微网的接入，既给电网运行带来了更高的复杂性，也为大电网运行控制增加了灵活性。,25,应对,26,26,微网内电源暂态特性不同，馈入配网短路电流特性复杂,分布式可再生能源电源运行方式多变，大电网故障检测及保护整定困难,配网成为多电源复杂网络，使用传统单电源辐射网的电流保护存在灵敏度低，保护范围小，甚至失去选择性等问题,微网与外部电网保护缺乏配合,微网影响电网保护系统评价体系,高渗透率微网接入后，传统保护系统的适应性问题和技术改造方法,研究含高渗透率微网的电网保护基础理论、构建模式、整定配合原则,微网解列和故障穿越运行的基本原则，以及电网、微网保护的协调配和机制,微网的接入，对大电网的故障特性、保护构建模式带来了深刻的影响。,高渗透率下包含微网的大电网,保护策略,26,应对,27,27,用户将拥有发电能力向供电公司售电，甚至提供辅助服务,对供电的成本产生直接影响，使成本的分摊问题也变得复杂,微网并网运行时参与主网竞争，对原有的电力市场交易模式产生影响,内部需要市场机制,在电力市场不同的发展阶段，微网接入后产生的问题,在电力市场环境下，建立不同类型微网的经济模型,微网接入后对原有的电能交易模式的影响,含微网的电力市场的市场机制与竞价策略,微网接入后与电网运营系统的协调与匹配问题,研究鼓励可再生能源参与电力市场竞争的政策激励机制,微网可能使电力公司和用户之间形成一种新型关系，对电力市场产生深刻的影响。,微网与大电网的电能交易模式,27,应,对,28,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,21,目前国际上仅有,“,IEEE 1547,分布式电源（,DG,）与电力系统互连系列标准,”,中的,1547.4,号标准涉及微网内容，但该标准尚为草案稿，没有正式出版。与微网相关的标准主要有各国分布式电源并网运行标准、电能质量标准等,.,第五章 微网标准体系研究,国外相关标准,分布式电源,并网标准,小容量分布式电源并网标准,美国,英国,加拿大,大容量分布式,电源并网标准,英国,ER G75/1,光伏、风电,并网标准,IEC 1727,PV,并网,IEC 61400-21,风机并网,电能质量,相关标准,IEEE 519,29,29,国内相关标准,30,我国目前尚无分布式电源并网标准。与微网相关主要有：电能质量标准、光伏和风电的并网标准以及配电网相关标准,国内相关标准,风电并网,配电网,相关标准,光伏并网,电能质量,GB 19964-2005,GB 19939-2005,GB 20046-2006,GB 19963-2005,GB 14549-1993,GB 15945-2008,GB 12325-2008,GB 18481-2001,GB 15543-2008,GB 17625.6-2003,Q/GDW 156-2006,GB 50293-1999,GB 14285 E-2006,GB 50052-1995,30,微网标准体系,设备规范,设计标准,独立运行,标准,并网运行,标准,交换功率小于,10MW,的微网,交换功率大于,10MW,的微网,对微网的各组成元件进行规定,设备规范,设计标准,对微网的组成、微电源控制方式、能量管理、保护以及通信系统设计等进行规定,独立运行,标准,规范独立运行时微网发电和负荷管理、电压,/,频率控制、运行稳定性、安全保护与控制、冷负荷启动、监测和通信、电能质量、安装与测试等,并网运行,标准,按其与配电网交换功率的不同分为小于,10MW,的微网与大于,10MW,的微网并网标准,我国的标准体系,31,32,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,21,33,微网政策与管理的国内外现状,33,发达国家尚未制定针对微网的政策与管理制度，现有政策与管理都是关于分布式发电的。,欧盟政策的核心是支持和鼓励分布式电源的发展,补贴配电运营商由于分布式电源而增加的成本和减少的利润,通过多种途径对分布式电源用户进行补贴,33,积极配合可再生能源法等，推进微网市场化运营,规范各方投资受益，促进微网投资发展,规范微网并网合理有序，保证电网安全稳定运行,核准微网所有权、经营活动及建设各方资质,34,通过国外在该领域的相关情况，结合中国国情和国家相关政策法律背景，提出微网政策管理体系应包含如下四项基本政策和管理制度：,微网政策与管理体系,政策管理体系,微网准入制度,微网并网管理,微网并网收费,微网电量上网,34,35,微网政策与管理体系,35,微网的准入制度,微网的并网管理,微网所有者的资质,微网所有权和经营活动的模式问题,微网的并网审批管理,制定微网相关标准,从所有权形式和经营活动的角度来划分，微网可有多种模式。我国应该根据宏观政策结合自身国情制定相关政策和管理规定，确定各种模式的合法性。还要对微网所有者资质和经营活动做出规定,35,并网费，由微网用户一次性支付,系统使用费，周期性支付,36,微网政策与管理体系,微网的接入增加了电网公司的资本和运营支出,微网的并网收费政策,补偿电网公司的成本,电量上网准入,上网电价,微网电量上网,可再生能源法,及其他相关法规,36,37,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,21,38,前瞻性技术在微网中的应用,正在研究、发展的电气工程及其他领域的前沿性技术在微网中新的应用模式和技术,微网的前瞻性外延作用,微网自身对于大电网、或对电网之外的其他领域产生技术经济性能影响的新应用模式和技术,微网的相关前瞻性外延技术目前尚未形成一个清晰界限的概念，从广义上，在电气工程学科中、在今后的微网建设中发展起来的新技术都属于前瞻性外延技术，包含两类：,+,充分发挥微网的技术经济潜力,提高微网的技术性能、拓展微网的应用空间,第六章,微网相关前瞻性,外延技术及要求,38,可融入智能电网体系的智能微网,微网对电力市场的要求及其促进作用,微网对电网安全防御的地位及作用,微网改善能源结构、促进低碳经济发展,39,39,新型微源及其综合应用,网络拓扑及供电形式多样化,超导技术,将微网建成能高效集约各种新能源发电、分布式发电的技术平台,将微网技术发展成能灵活满足不同用户需求高效能量综合利用平台,在大容量、高密度特殊微网，实现高效大容量的超导电力装置,前瞻性技术在微网中的应用,39,40,40,可融入智能电网体系的智能微网,对电网安全防御的地位及作用,对电力市场的要求及其促进作用,微网改善能源结构、促进低碳经济发展,能量的梯级优化利用并将电能以外的能源形式纳入市场评估体系,提高电网安全稳定性并防灾应急,改变能源结构并促进低碳经济,建设智能微网,并,使之融入智能电网,微网的前瞻性外延作用,40,41,微网政策和管理机制,微网标准体系研究,微网相关前瞻性外延技术及要求,结论,大电网应对微网接入的策略体系研究,微网核心技术框架,微网研究意义及定义,1,2,3,4,5,6,7,目 录,21,42,平台建设,解决基本技术问题，,微网进入示范，,关键性技术趋向成熟,成为分布式能源渗透的主要载体,成为配网模式之一，并融入智能电网,大规模商业化和市场化运行,微网大规模商业化和市场化运行，并提供全新业务模式,为所在地区提供可靠、优质的能源和电力服务,微网相关标准和规约完善，在适宜的地区，开始大量渗透进入地区配网，并在一定程度上为电网提供辅助服务。,通过分散式智能协调实现微网的自愈、自治和自组织，使分布式发电通过微网完全整合到智能电网中运行。,2012,2015,2020,远景展望,我国微网的发展路线图,42,43,我国微网的技术路线图,核心技术,43,44,我国微网的技术路线图（,2,）,44,总结,微网技术在国际上已受到广泛重视、发展迅速。微网作为大电网的重要补充和可再生能源利用的有效形式，在我国亦将得到快速发展。微网本身具有独特的技术特点，而大范围接入会对电网规划、运行、管理等方面产生诸多影响，应抓紧时机展开相关研究，建立相关技术体系、标准和管理规范。,45,谢谢,!,