微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

安科瑞 耿敏花

背景與需求

隨著全球能源危機(jī)、用能增加以及新能源技術(shù)的增加，新能源發(fā)電越來越廣，并逐步形成新型能源與電力市場，但新能源的能量密度普遍偏低，進(jìn)行大功率發(fā)電還需要挑選適合的位置場地，因此屬于間歇式電源。而微電網(wǎng)技術(shù)的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術(shù)方向。

1.微電網(wǎng)定義

微電網(wǎng)系統(tǒng)由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。

分類：

并網(wǎng)型：既可以與外部電網(wǎng)連接運(yùn)行，也支持離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，以并網(wǎng)為主。

離網(wǎng)型：不與外部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電能自發(fā)自用，功率平衡微電網(wǎng)。

微電網(wǎng)-光伏

自發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式

自發(fā)自用模式（防逆流）

全額上網(wǎng)模式

微電網(wǎng)-風(fēng)電

力發(fā)電機(jī)組將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為交流電能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的幅值、頻率均不穩(wěn)定的交流電，經(jīng)過控制器整流成直流電后輸出給逆變電源，由逆變電源轉(zhuǎn)換成幅值、頻率均穩(wěn)定的交流電，經(jīng)過電度表計(jì)量后，直接饋入直流電逆變?yōu)?AC380V、50Hz的三相交流電

（1）風(fēng)力機(jī)組部分：捕獲風(fēng)能并將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為交變電能；包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、塔架、地基、線纜等。

（2）并網(wǎng)控制部分： 控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行，內(nèi)置整流模塊輸出直流電能，并對輸出高電壓進(jìn)行限制，保護(hù)后端逆變器；包括并網(wǎng)控制器、泄荷器、線纜等。

（3）逆變部分：將控制器輸出的直流電逆變成交流電并將能量饋入電網(wǎng)，帶升壓變隔離；包括并網(wǎng)逆變器、線纜等。

（4）卸荷部分：實(shí)現(xiàn)智能控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行剎車停機(jī)，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)在異常工況下的安全。

微電網(wǎng)-儲(chǔ)能

電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、儲(chǔ)能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。

電池組是儲(chǔ)能系統(tǒng)主要的構(gòu)成部分；

電池管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評估、保護(hù)以及均衡等；

儲(chǔ)能變流器可以控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電過程，進(jìn)行交直流的變換。

能量管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等；

微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)要求

? 接入系統(tǒng)電壓等級

微電網(wǎng)宜采用單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)接入系統(tǒng)。當(dāng)有兩個(gè)及以上與外部電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證只有一個(gè)并網(wǎng)開關(guān)處于閉合狀態(tài)。

當(dāng)高、低兩級電壓均具備接入條件時(shí)，可采用低電壓等級接入，但不應(yīng)低于微電網(wǎng)內(nèi)高電壓等級。

微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)要求

80kW光伏；

500kW/1MWh儲(chǔ)能

24*60kW直流樁；

0.4kV并網(wǎng)。

0.4kV電氣主接線圖(交流微網(wǎng)方案)

0.4kV電氣主接線圖(直流微網(wǎng)方案)

光儲(chǔ)充一體化

微電網(wǎng)特征

? 微型

電壓等級：35kV及以下為主

系統(tǒng)容量：大用電負(fù)荷原則上≤20MW

? 清潔

可再生能源裝機(jī)容量占比50%以上

系統(tǒng)綜合能源利用效率在70%以上

? 自治

具有獨(dú)立運(yùn)行的控制系統(tǒng)；

獨(dú)立運(yùn)行時(shí)保障不低于2小時(shí)連續(xù)供電

與外部電網(wǎng)年交換電量一般不超過年用電量的50%

? 友好

交換功率和交換時(shí)段具有可控性；

與并入電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)備用、調(diào)峰、需求側(cè)響應(yīng)等雙向服務(wù)

微電網(wǎng)應(yīng)用場景

孤島、邊遠(yuǎn)地區(qū)

? 解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題

大電網(wǎng)較弱區(qū)

? 提高供電可靠性

? 保證關(guān)鍵負(fù)荷供電

? 防范電網(wǎng)故障狀態(tài)

需求較高園區(qū)

? 提高配電網(wǎng)對新能源的消納能力

? 提高新能源的利用率

? 降低用能成本

? 提升用能穩(wěn)定性

? 服務(wù)保障電網(wǎng)質(zhì)量