多源微电网协同控制关键技术与工程实践

多源微电网协同控制关键技术与工程实践多源微电网协同控制关键技术与工程实践 2021年3月 2021年3月 汇报提纲汇报提纲一、分布式电源特点一、分布式电源特点二、微电网技术发展二、微电网技术发展三、微电网工程实践四、山东微电网建设三、微电网工程实践四、山东微电网建设IEEEIEEE丹麦能源环境部丹麦能源环境部不直接接入输电网，而是通过公共连接点接入当地配电网的发电设备或储能装置，总容量不超过10MVA。服务于当地用户或当地电网的发电站，包括内燃机、小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电技术,以及能够进行能量控制及需求侧管理的能源综合利用系统。靠近用户，不连接到高压输电网，装机规模小于1万千瓦的能源系统。靠近用户，不连接到高压输电网，装机规模小于1万千瓦的能源系统。国际能源署国际能源署18个典型国家（组织）关于分布式电源的定义（有代表性的）18个典型国家（组织）关于分布式电源的定义（有代表性的）1、国外分布式电源定义1、国外分布式电源定义一、分布式电源特点一、分布式电源特点美国能源部美国能源部德国德国小规模、分散布置在用户附近，可独立运行、也可以联网运行的发电系统。位于用户附近，接入中低压配电网的电源，主要为光伏发电和风电。位于用户附近，接入中低压配电网的电源，主要为光伏发电和风电。18个典型国家（组织）关于分布式电源的定义（有代表性的）18个典型国家（组织）关于分布式电源的定义（有代表性的）1、国外分布式电源定义1、国外分布式电源定义一、分布式电源特点一、分布式电源特点Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定：接入分布式电源接入电网技术规定：接入35kV及以下电压等级的小型电源，包括同步电机、及以下电压等级的小型电源，包括同步电机、感应电机、感应电机、变流器等类型。变流器等类型。关于做好分布式电源并网服务工作的意见关于做好分布式电源并网服务工作的意见 适用于接入适用于接入10kV及以下、单个并网点及以下、单个并网点6MW以下的分布式电源。以下的分布式电源。2、国内关于分布式电源的定义2、国内关于分布式电源的定义一、分布式电源特点一、分布式电源特点3、分布式电源的四个典型特征3、分布式电源的四个典型特征装机规模小，一般为装机规模小，一般为10MW及以下。及以下。18个典型国家（组织）中，个典型国家（组织）中，13个为个为10MW 及以下，及以下，3个为数十个为数十MW级，级，2个为个为100MW 级通常接入中低压配电网，一般为级通常接入中低压配电网，一般为10（35）kV及以下。及以下。18个典型国家（组织）中，个典型国家（组织）中，8个为个为10kV及以下，及以下，7个为个为35kV级，级，3个为个为110（66）kV级。级。发电类型主要为可再生能源发电、高能效天然气多联供、资源综合利用发电。（能效一般达到发电类型主要为可再生能源发电、高能效天然气多联供、资源综合利用发电。（能效一般达到70%以上）。以上）。一、分布式电源特点一、分布式电源特点分布式电源通常以35kV及以下电压等级接入电网。分布式电源通常以35kV及以下电压等级接入电网。一、分布式电源特点一、分布式电源特点4、分布式电源的分类4、分布式电源的分类同步电机同步电机异步电机异步电机变流器变流器一、分布式电源特点一、分布式电源特点（1）对规划的影响（）对规划的影响（2）对继电保护的影响（）对继电保护的影响（3）对配电网运行的影响（）对配电网运行的影响（4）对电网盈利水平的影响）对电网盈利水平的影响（5）对电能质量的影响）对电能质量的影响一、分布式电源特点一、分布式电源特点 汇报提纲汇报提纲一、分布式电源特点一、分布式电源特点二、微电网技术发展二、微电网技术发展三、微电网工程建设四、山东微电网实践三、微电网工程建设四、山东微电网实践二、微电网技术发展二、微电网技术发展 微电网的兴起 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。微电网的兴起 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。二、微电网技术发展二、微电网技术发展 微电网的提出：以一组分布式电源及负荷为集群分割网络，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。微电网是一种由分布式电源、储能和负荷共同组成的低压系统。微电网相对于外部电网表现为单一的自治受控单元，可同时满足用户对电能质量和供电安全方面的要求。微电网的提出：以一组分布式电源及负荷为集群分割网络，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。微电网是一种由分布式电源、储能和负荷共同组成的低压系统。微电网相对于外部电网表现为单一的自治受控单元，可同时满足用户对电能质量和供电安全方面的要求。以分布式发电技术为基础，融合储能、控制和保护装置以分布式发电技术为基础，融合储能、控制和保护装置 靠近用户负荷靠近用户负荷接入电压等级是配电网电压等级接入电压等级是配电网电压等级 能够工作在并网和孤岛两种模式能够工作在并网和孤岛两种模式 分布式电源占有一定比例分布式电源占有一定比例微网的特点微网的特点二、微电网技术发展二、微电网技术发展微电网的特征微电网的特征二、微电网技术发展二、微电网技术发展微网主要功能微网主要功能二、微电网技术发展二、微电网技术发展微电网的控制策略微电网的控制策略二、微电网技术发展二、微电网技术发展二、微电网技术发展二、微电网技术发展近年来，国家层面陆续出台关于分布式能源和微电网的支持政策，特别是2015年国家能源局关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见。因此，微电网技术正随着智能电网的发展将有着广泛的应用市场，现有配电网也将面临大量的分布式电源及微电网接入需求。近年来，国家层面陆续出台关于分布式能源和微电网的支持政策，特别是2015年国家能源局关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见。因此，微电网技术正随着智能电网的发展将有着广泛的应用市场，现有配电网也将面临大量的分布式电源及微电网接入需求。二、微电网技术发展二、微电网技术发展分布式电源及微电网接入改变了现有配电网潮流单一流向性，对电网规划设计、调度与运行及电力市场运营等诸多方面带来较大的影响。由于储能系统造价高、柴油发电机成本高、微电网内外部运行模式复杂，如何确定风、光、储、柴的最佳容量配比，在满足负载用电需求的前提下，充分利用可再生能源发电，保证系统供电可靠性较高同时经济成本最小，这是目前微电网规划设计及工程建设中亟待解决的难题。分布式电源及微电网接入改变了现有配电网潮流单一流向性，对电网规划设计、调度与运行及电力市场运营等诸多方面带来较大的影响。由于储能系统造价高、柴油发电机成本高、微电网内外部运行模式复杂，如何确定风、光、储、柴的最佳容量配比，在满足负载用电需求的前提下，充分利用可再生能源发电，保证系统供电可靠性较高同时经济成本最小，这是目前微电网规划设计及工程建设中亟待解决的难题。二、微电网技术发展二、微电网技术发展在新能源高渗透率微电网中，由于风电、光伏等新能源的波动性和间歇性，将对微电网潮流、稳定性、可靠运行等带来严重影响，进而造成微电网与配电网之间协同控制的复杂性和不确定性。这些因素的综合，使得现有配电网与微电网的优化配置、灵活互动及安全稳定运行将面临前所未有的挑战。为此，紧扣微电网发展现实难题，实现主动配电网与微电网友好互动目标，满足微电网灵活协同控制、安全高效运营的需求成为微电网发展面临的现实问题。在新能源高渗透率微电网中，由于风电、光伏等新能源的波动性和间歇性，将对微电网潮流、稳定性、可靠运行等带来严重影响，进而造成微电网与配电网之间协同控制的复杂性和不确定性。这些因素的综合，使得现有配电网与微电网的优化配置、灵活互动及安全稳定运行将面临前所未有的挑战。为此，紧扣微电网发展现实难题，实现主动配电网与微电网友好互动目标，满足微电网灵活协同控制、安全高效运营的需求成为微电网发展面临的现实问题。汇报提纲汇报提纲一、分布式电源特点二、微电网技术发展一、分布式电源特点二、微电网技术发展三、微电网工程建设三、微电网工程建设四、山东微电网实践四、山东微电网实践1、国外微电网、国外微电网2、国内微电网、国内微电网意大利分布式电网测试场意大利分布式电网测试场美国美国NREL分布式电网测试场分布式电网测试场美国威斯康辛大学分布式电网实验室美国威斯康辛大学分布式电网实验室希腊希腊PV-MODE分散型电网示范场分散型电网示范场3、试验机构、试验机构 汇报提纲汇报提纲一、分布式电源特点二、微电网技术发展一、分布式电源特点二、微电网技术发展三、微电网工程建设三、微电网工程建设四、山东微电网实践四、山东微电网实践 国网山东省电力公司在山东省烟台市长岛县开展了一项国家电网公司智能电网试点工程分布式发电及微网接入控制，该工程同时列入了国家物联网应用示范工程。试点工程依托分布式电源及微网关键技术需求，借助国网公司重大科技项目间歇式可再生能源海岛电网运行技术研究及工程示范的研究成果，建设风电、光伏、柴油机、储能等分布式电源，构建微网能量优化与智能管理系统，可实现微网并网/孤网国网山东省电力公司在山东省烟台市长岛县开展了一项国家电网公司智能电网试点工程分布式发电及微网接入控制，该工程同时列入了国家物联网应用示范工程。试点工程依托分布式电源及微网关键技术需求，借助国网公司重大科技项目间歇式可再生能源海岛电网运行技术研究及工程示范的研究成果，建设风电、光伏、柴油机、储能等分布式电源，构建微网能量优化与智能管理系统，可实现微网并网/孤网双模式灵活运行、功率控制、安全稳定、应急电源等功能。双模式灵活运行、功率控制、安全稳定、应急电源等功能。一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 针对新能源高渗透率微电网中分布式电源灵活控制难题，从微电网故障情况下对风电机组电压控制及无功支撑要求角度，提出了适应微电网运行的异步风电机组的低电压控制和无功控制方法。针对新能源高渗透率微电网中分布式电源灵活控制难题，从微电网故障情况下对风电机组电压控制及无功支撑要求角度，提出了适应微电网运行的异步风电机组的低电压控制和无功控制方法。一、山东长岛分布式发电及微电网工程一、山东长岛分布式发电及微电网工程 微电网中新能源渗透率高容易导致系统功率振荡、系统备用容量高等问题。本项目从“源-网-储-柴-荷”角度提出基于能量有序控制的高渗透率微电网多电源协同控制方法。该控制策略采用三层控制架构即上层的配电网调度层、中间的微电网集中控制层、下层的微电源/储能/负荷就地控制层，制定新能源、储能、柴油发电机、可控负荷的投切优先级及有序容量，实现基于分层控制的微微电网中新能源渗透率高容易导致系统功率振荡、系统备用容量高等问题。本项目从“源-网-储-柴-荷”角度提出基于能量有序控制的高渗透率微电网多电源协同控制方法。该控制策略采用三层控制架构即上层的配电网调度层、中间的微电网集中控制层、下层的微电源/储能/负荷就地控制层，制定新能源、储能、柴油发电机