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智慧微电网关键技术及项目案例探讨

北极星储能网  来源:能源生态圈    2018/4/25 10:32:51  我要投稿  

北极星储能网讯微电网是由光伏、风力、柴油发电机、生物质能等分布式电源、用电负荷、监控保护、储能等自动化装置组成的能够实现内部基本用电量平衡的小型供电系统,该系统可以并网和离网运行。本文介绍了微电网与虚拟电厂、虚拟同步机的异同点,选取规划因子建立分析模型,解析了微电网中的稳态问题、谐波原因,采用分层控制技术调整优化系统的运行,最后结合案例来综合了解微电网建设中的关键技术与难点。

1、 热点对比

虚拟电厂:VPP,是聚合多种分布式能源资源构成的特殊类型的发电厂,通过先进的控制、通信等技术实现分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车等分布式单元的协调控制和优化运行。

能效电厂:EPP,通过实施一揽子节电技术和能效项目,获得需方节约的电力资源,国际能源界将实施电力需求侧管理,开发、调度需方资源所形成的的能力,形象地命名为能效电厂,能源电厂是虚拟电厂的一种模式。

虚拟同步机:VSG,借鉴同步发电机的机械方程和电磁方程来控制并网逆变器,使得并网逆变器在机理上和外特性上能与同步发电机相媲美的控制策略,尤其是模仿同步机的惯性时间常数。

简单来说,虚拟电厂包括了电源、负荷;而虚拟电厂是对负荷进行控制。常规所认为的并网型微电网是虚拟电厂的一种存在状态。个人认为,未来,和大电网相连的并网型微电网的终极状态将是虚拟电厂的一个节点。

虚拟同步机是目前微电网控制技术中比较重要的一项技术,在微电网方程控制技术中处于中低层。VSG在并网或离网情况下都可以做,和电力电子这种跟随型的控制技术相比,它是一种主动型的控制技术。在配电网侧,它也是一项非常好的技术,像光伏、风电等只呈现出发电的属性,并没有体现出配电网的调节属性。配电网侧新能源接入比例逐渐增大后,对电源具备配电网调节的能力要求将越来越高。

相同点:

都是由各类分布式电源和负荷构成,接入配电网。

不同点:

微电网可以并网和孤岛运行,虚拟电厂只能并网运行,

微电网的产权所有者只有一个,虚拟电厂的产权所有者可以是多个,但是它的运营方式只有一个,

微电网只有一个PCC点,虚拟电厂有多个接入点,

目前微电网更侧重于技术问题,如分层控制技术、渗透率控制技术等,随着电力体制改革和能源战略结构来看,虚拟电厂更加侧重于技术基础和商业模式的探讨。

相同点:

被控主体是分布式电源,都在模拟发电厂的某些外部特性。

不同点:

虚拟电厂主要控制发电量和用电量,虚拟同步机主要控制PCS等电源,

在大电网或者微电网的分层控制中,越底层速度越高,虚拟同步机动态时间域在毫秒到秒级之间,而虚拟电厂稳定时间域在分钟级以上,

虚拟电厂是多电源和多负荷协调控制,不需要在同步的控制周期下,虚拟同步机对控制的带宽要求比较高,

虚拟同步机主要是基于电力电子技术和通信技术,虚拟电厂目前主要是考虑商业运营模式的综合性技术,或者是商业化的总包服务或者资产管理、资产交易等。

2、规划因子

规划因子是微电网选择的约束模型,基于这个模型可以选择比较优质的项目。规划因子主要分为组成潜力评估、电网接入评估、电力市场政策和相关能源政策四部分。

3、源荷储发电特性契合度

微电网的控制和分析需要先建立模型,知道源网荷储之间的发电契合度,如上图,在这个物理架构的基础上做一些控制仿真。

4、微网稳态典型问题

在微电网控制中有一个非常常见的问题,即系统的震荡、保护,这是在稳态过程中出现的一些暂态问题。从物理上讲微电网系统存在固定和非固定的谐振带,且非固定谐振带随电源数量增多而向低频偏移。电网阻抗增大,电源数量变多和锁相环带宽增大都会导致系统稳定性变差。

目前基本上所有的电源都能满足并网标准,但是并不完全满足配电网的用户需求,配电网的用户需求需要电源有一定的调节能力,而目前的电源都是跟随型的控制策略,需要锁定和跟踪电网的相位和频率,所以把跟随型的控制策略变成主动型的控制策略,主动调节配电网中的电压、频率以及多个电源之间有功、无功的分配。

微电网多电源运行有下面两种情况:

电压幅值不等时,产生有功环流,有功环流与幅值差值成正比;

电压行为不等时,产生无功环流随相位差的增大非线性增大。

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