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微电网技术应用及案例分析陈德志陈德志TEL:[phone]Email:Website:1目录二、微电网案例分析一、微电网基本介绍2引子分布式光伏发电遇到的一些实际问题例举用电设备安全寿命并网点电压的抬高用户面临电网罚款功率因素的改变跳闸责任风险配电网保护动作额外增加投资接入环网柜的增加电能质量一直被诟病的谐波“垃圾电垃圾电”+光伏发电本身光伏发电本身间歇性间歇性 不稳定性不稳定性 难调度难调度2001 年美国威斯康星大学-麦迪逊校区的R.H.Lasseter 教授首先提出了微网概念: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美国电气可靠性技术解决方案联合会CERTS）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。欧盟科技框架计划(FP)利用一次能源；使用分布式电源，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。可在并网和独立两种方式运行。微电网是由分布式电源、储能和负荷构成的可控供能系统1、什么是微电网42、微电网基本结构微电源公共电网(可外接)储能元件开关电力电子装置通信设施负荷硬件体系分布式微能源分布式微能源 能量管理系统能量管理系统智能微电网智能微电网 输配电系统输配电系统用户负载用户负载数据采集和监控系统（SCADA）自动发电控制（AGC）经济调动控制（EDC）电力系统状态故估计（State Estimator）安全分析（Security Analysis）数字化变电站智能继电保护系统电力线路在线监测系统电力故障实时报警系统智能调度系统智能电表远程抄表系统负荷监测系统无功补偿系统燃汽轮机柴油发电机风力发电光伏发电沼气发电波浪能发电生物质能发电2、微电网基本结构 3、发展微电网的意义4、市场化前景8微电网最大的特点是其既可以并入大电网，又可以作为独立电网运行，可以有效提高电网的抗灾害打击能力，保证网内电力供应的安全性，也可有效实现电力供应和消费的优质匹配，优化电力资源网内分配。能充分有效地解决风、光等分布式能源的并网问题。研究机构数据显示，微电网市场有望在未来5年迎来高速成长期。从全球来看，目前微电网主要处于实验和示范阶段，但从过去5年来看，微电网的技术推广已经度过幼稚期，市场规模稳步成长。未来5到10年，微电网的市场规模、地区分布和应用场所分布都将会发生显著变化。事实上，微电网的发展依旧面临诸多问题。“一是技术成熟度还有待提高，二是如何降低成本，三是采用何种运营模式，四是如何提高与配电网的协调控制能力，五是目前还很少相关技术标准可以遵循。”更重要的是，关于微电网建设、运营模式，国家的相关政策尚不清晰，国家应该制定相关补贴政策从政策上进一步推动微电网的发展。5、微电网未来趋势9二、微电网案例介绍兴业公司总部大楼微电网国家分布式能源工程研究中心兴业分中心10二、微电网案例介绍珠海东澳岛微电网介绍 中国第一个商业运行的孤岛型智能微电网面积面积4.64.6平方公里平方公里岛上常住居民岛上常住居民600600多人多人含学校含学校 卫生所卫生所 酒店酒店 水产站水产站原东澳电厂原东澳电厂柴油发电厂柴油发电厂111 1、东澳岛原来电网介绍、东澳岛原来电网介绍12商业用电商业用电居民用电居民用电电价电价用电量用电量东澳电厂改造前东澳电厂改造前:u居民用电成本居民用电成本2.92.9元元,商业用电成本商业用电成本3.83.8元元其中政府补贴其中政府补贴1 1元钱元钱u20092009年用电量年用电量10100 0万度万度,每年的用电量将保持高速增长每年的用电量将保持高速增长13F文化中心：256.7KWp F游客中心：100KWp G南村电站：650KWp G风能发电：45KWp 配电室,控制室柴油机组：1220kW储能系统：2000kWH2 2、东澳岛微电网组成、东澳岛微电网组成风光柴蓄智能微电网14p光伏文化中心光伏文化中心p光伏发电主系统光伏发电主系统p风电并网柜风电并网柜p风力发电并网系统风力发电并网系统p光伏并网柜光伏并网柜p光伏发电并网系统光伏发电并网系统p多项变流控制器多项变流控制器p核心控制部件核心控制部件p能量管理系统能量管理系统p远程监控系统远程监控系统pAndroidAndroid手机远手机远程监控平台程监控平台p风力发电机风力发电机p风力发电系统风力发电系统153 3、多级分层的网架结构、多级分层的网架结构16母网母网文化中心子网文化中心子网扩容子网扩容子网3 3、多级分层的网架结构、多级分层的网架结构174 4、能量管理系统、能量管理系统184.1数据采集与监控系统194.2发电系统自动控制204.3电力系统状态估算能量预测214.4负荷侧管理221.多级分层微电网结构，提高了微电网可扩展性、可控性、可靠性。2.多种可再生能源并入电网接口的兼容性3.开发了大功率变流装置并联运行与均流控制技术；4.开发了无线云端通讯技术；5.自学习功能，不断修正自身运行参数；6.预测可再生能源，太阳辐射预测到10分钟误差10%；7.电池矩阵逐检；8.能源调度；9.自动分析控制储能设备运行状况；10.自动启闭备用电源；11.负载侧能量管理，反馈指令，接受调度；12.智能继电保护；13.全数字化变电站。数以百万计自助生产能源的人们能够通过对等网络的方式分享彼此的剩余能源无人看守无人看守4.5智能化程度235 5、东澳岛微电网的效果、东澳岛微电网的效果淡季工作日曲线从太阳能发电曲线看，在淡季，即使是从太阳能发电曲线看，在淡季，即使是阴天，太阳能发电基本能够满足全天的阴天，太阳能发电基本能够满足全天的负荷需要。负荷需要。阴天晴天微电网能量控制：限功率运行；微电网微电网能量控制：限功率运行；微电网控制改为限功率运行后，太阳能发电曲控制改为限功率运行后，太阳能发电曲线与太阳辐射量的变化趋势完全不同。线与太阳辐射量的变化趋势完全不同。24淡季节假日曲线微电网能量控制：提前切开太阳能发电微电网能量控制：提前切开太阳能发电系统；部分太阳能被提前切除，总体发系统；部分太阳能被提前切除，总体发电曲线与太阳辐射量变化趋势相同。电曲线与太阳辐射量变化趋势相同。夏天用电量明显增大，负荷波动也很大，夏天用电量明显增大，负荷波动也很大，太阳能发电限制被完全放开；由于是工作太阳能发电限制被完全放开；由于是工作日，游客较少，柴油机还是有机会停机日，游客较少，柴油机还是有机会停机旺季工作日曲线25周六前半天负荷变化与周五差不多，但周六前半天负荷变化与周五差不多，但随着上岛的人数增加，下午负荷会逐渐随着上岛的人数增加，下午负荷会逐渐增大；柴油机运行时间明显增加。增大；柴油机运行时间明显增加。夏天，特别是多云天气，由于天气与夏天，特别是多云天气，由于天气与负荷预测难度大，柴油机会出现多次负荷预测难度大，柴油机会出现多次启停的情况；启停的情况；旺季节假日曲线26月份月份光伏发电量光伏发电量风机发电量风机发电量柴油机发电量柴油机发电量可再生能源发电比例可再生能源发电比例总发电量总发电量20112011年年1 1月月58728.95 58728.95 8470.10 8470.10 6443.33 6443.33 91.25%91.25%73642.38 73642.38 20112011年年2 2月月48829.97 48829.97 7555.86 7555.86 10531.49 10531.49 84.26%84.26%66917.32 66917.32 20112011年年3 3月月58923.42 58923.42 7041.41 7041.41 14094.55 14094.55 82.39%82.39%80059.38 80059.38 20112011年年4 4月月68314.28 68314.28 6007.66 6007.66 17397.26 17397.26 81.03%81.03%91719.20 91719.20 20112011年年5 5月月82453.89 82453.89 5301.15 5301.15 32187.37 32187.37 73.16%73.16%119942.41 119942.41 20112011年年6 6月月85251.70 85251.70 6254.33 6254.33 46574.65 46574.65 66.27%66.27%138080.68 138080.68 20112011年年7 7月月96455.49 96455.49 6158.06 6158.06 70785.58 70785.58 59.18%59.18%173399.13 173399.13 20112011年年8 8月月90038.09 90038.09 5663.63 5663.63 82903.62 82903.62 53.58%53.58%178605.34 178605.34 20112011年年9 9月月81864.22 81864.22 6151.54 6151.54 58231.74 58231.74 60.18%60.18%146247.50 146247.50 20112011年年1010月月82064.96 82064.96 9835.81 9835.81 29477.67 29477.67 75.71%75.71%121378.44 121378.44 20112011年年1111月月71325.37 71325.37 10464.40 10464.40 13025.63 13025.63 86.26%86.26%94815.41 94815.41 20112011年年1212月月63201.68 63201.68 8388.50 8388.50 8896.23 8896.23 88.95%88.95%80486.41 80486.41 合计合计887452.01 887452.01 87292.45 87292.45 390549.12 390549.12 71.39%71.39%1365293.58 1365293.58 数据分析27原柴油电发电厂原柴油电发电厂微电网系统微电网系统柴油机发电效率每度电耗油317克每度电耗油220克发电成本3.82元/kWh1.90元/kWh石化能源使用率100%27.97%可再生能源的介入柴油发电电网很弱，可再生能源介入困难可再生能源介入非常放便，现可再生能源发电已占全年发电量的72.03%电能质量电灯被渔民称为“鬼火”，家电损坏事情时有发生电能质量远远高国家标准，居民用电量迅速上升。供电安全旅游旺季拉闸限电情况时有发生除了系统调试期间偶尔停电外没出现拉闸限电现象环境污染2009年总发电量为100万度，消耗柴油322.451吨，共排放废气386.941万立方米；其中CO2约4252吨；烟尘约0.323吨;SO2 3.223吨;2011年总发电量为140万度，消耗柴油86.148吨，共排放废气134.391万立方米；其中CO2约1136吨；烟尘约0.086吨;SO2 0.861吨;28投资回报分析：09年建成第一期约300kW光伏系统,1年完成所有建设；总投资2000万,其中政府补贴50%；电价:商业用电3.75元/度，居民用电1.82.6元/度。商业和居民用电比例约为7：3；年发电量约170万度电，可再生能源发电约125万度电；运营成本约100万/年，约2-2.5年回收成本。问题分析：经历了2012年夏天珠海历史最大的台风，风机刮坏一台海岛不适合大风机使用；台风未造成一块电池板破裂，支撑结构设计偏大，结构规范缺失；非晶硅电池在夏季出现破裂情况，高温导致的温度应力影响海岛腐蚀严重，支架连接件出现较严重腐蚀情况；综上：工标需要地方性标准，强调地域性对系统的影响。29总结306 6、其他微电网应用案例、其他微电网应用案例 万山岛MW级智能微电网系统位于珠海市万山岛，是基于海岛的兆瓦级智能微电网项目。整个智能微电网以东澳岛智能微电网为轮廓，在风力发电、光伏发电、柴油发电和蓄电池储能的基础上同时增加沼气发电、波浪能发电及光热利用，丰富了能源的种类。万山岛智能微电网是真正的风光柴蓄波浪沼气多能源互补的微电网，随着该项目投入运行，珠海市万山岛将完全实现可再生能源供电。31湖南兴业产业园区多点并网微电网湖南兴业产业园区多点并网微电网光伏装机容量：光伏装机容量：20.8MW20.8MW储能装机容量：储能装机容量：3000kWh3000kWh32喀麦隆喀麦隆50kVA50kVA智能微电网智能微电网工程地址：西非工程地址：西非喀麦隆喀麦隆3334