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微电网的定义及其典型结构

2015-12-06 04:05:36 点击:3926

1. 微电网的定义

国际上对微电网的定义各不相同。从1999年开始,美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响等方面进行了研究。2002年,CERTS从结构、控制、经济等方面系统全面介绍了微电网的概念。微电网(美国)是一种由负荷和微电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热量;微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必要的控制;微电网相对于大电网表现为单一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全方面的需求。欧盟对微电网(欧盟)给出的定义是:利用一次能源;使用微型电源,分为不可控、部分可控和全控三种,并可冷、热、电三联供;配有储能装置;使用电力电子装置进行能量调节。日本三菱公司从规模上将微电网(日本)分为大规模、中规模和小规模三类。由传统电源供电的独立电力系统也被归入微电网研究范畴,大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。
综上所述,并结合我国电网的实际状况,可以得出微电网(中国)的定义:微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与配电网并网运行,也可以与配电网断开独立运行。


2. 微电网的典型结构
微电网一般是由多条辐射状馈线和负载群组成,辐射状配电网通过固态转换开关(Static Transfer Switch)在公共连接点(Point of Common Coupling)与主干配电系统相连,每条馈线具有断路器和潮流控制器。
微电网的通信结构是由三个基本层纽成,首层是微电网中央控制器(Microgrid Central Controller),次层是负荷控制器(Load Controller)和微源控制器(Microsource Controller),底层是可控负荷与可控微源。
微电网有两种运行模式:并网运行模式和孤岛运行模式。在并网运行模式下,微电网与主网部分或全部连接,能与主网之间实现功率的双向流通。当主网有任何的扰动异常时,微电网都能及时切换到孤岛运行模式,并能继续对优先负荷进行供电。微电网包括3条馈线A、B和C,整个网络呈放射状。馈线通过微电网主隔离装置(一般是静态开关)与配电系统相连,可实现孤网与并网运行模式间的平滑无缝转换。其中,A和B为敏感负荷(重要负荷),安装有多个分布式电源(DG),馈线A中含有一个运行于热电联产的DG,该DG向用户提供热能和电能。馈线C为非敏感性负荷,孤网情况下微电网内部过负荷运行时,可以切断系统对C的供电。当外界大电网出现故障停电或电能质量问题时,微电网可通过主断路器切断与电网的联系孤网运行。此时,微电网的负荷全部由DG承担,馈线C继续通过母线得到来自微网的电能并维持正常运行。如果孤网情况下无法保证电能的供需平衡,可以断开馈线C,停止对非重要负荷供电。当故障消除后,主断路器重新合上,微电网重新恢复与主电网功角同步运行,保证系统平稳过渡到孤网前的运行状态。


在微电网的这种结构下,多个DG就地向重要负荷提供电能和电压支撑,在很大程度上减少了直接从大电网买电和电力线传输的负担,并可增强重要负荷抵御来自主网故障影响的能力。