微电网的演进及其关键技术研讨

南瑞继保 NRELECTRIC 微电网的演进及其关键 国智能电网学术研讨会 技术研讨 李力lili@nrec.com 第十四届中国智能电网学术研讨会 2023.5.6三亚 只电气有 南京南瑞继保电气有限公司 目录 南瑞继保 中国智NRELECTRIC 1微电网概念 2微电网关键技术及应用案例 微电网重点研究方向 中国智能电网瑞继保电气有 小结 2 微电网概念智能 》微电网内涵的演变一初起 爱迪生，PearlStreetStation， 1882年，6000kWDC，500用户 1w盏灯 电、热（CHP理念） 随电能的远距离传输技术发展逐渐 淡出关注 园区/大学仍继续应用并发展 UniversityofTexasatAustin 始于1929年，多能微网，集成度最 高、规模最大的微电网） www.nrec.com3 微电网概念南瑞继保 微电网内涵的演变一有电用-不停电-绿色用电友好互动 海岛、边远山区、偏僻乡村－有电 智能 风、光、储一绿色+可靠 多元融合、供需互动一供需变换Prosumer+服务+市场机制(vs.虚拟南电厂)京 寸会燃料 柴油发电机组 风电场储能系统 南京南瑞继太阳能保 微电网 用电负载 鑫 市电 微电网构成 附件 国智能电网学大 推进并网型微电网建设试行办法 黄海前哨-开山岛 为推进能源供给侧结构性改革，促进并规范微电网健康发展，引导分布式电源和可再生能源的就地消纳，建立多元融合、供需互动、高效配置的能源生产与消费模式，推动清洁低碳、安全高效的现代能源体系建设，结合当前电力体制改革，特制定本办法。 发改能源【2017]1339号 www.nrec.com 微电网概念R南瑞继堡 》微电网定义 国家能源局：微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保 护装置等组成的小型发配用电系统（必要时含储能装置）。微电网分为并网型微电 网和独立型微电网，可实现自我控制和自治管理。（特征：微型、清洁、自治、友 好） 国标： GB/T33589-2017《微电网接入电力系统技术规定》-同能源局定义 GB/T51341-2018《微电网工程设计标准》=补充：能够基本实现内部电力电量 平衡的小型供电系统 IEC:IEC62898-1"Microgrids-Part1:Guidelinesformicrogridprojectsplanningandspecification"Agroupofinterconnectedloadsand distributedenergyresourceswithinclearlydefinedelectricalboundariesthatactsasasinglecontrollableentitywithrespecttothegrid.Amicrogridcanconnectanddisconnectfromthegridtoenableittooperate inbothgrid-connectedorislandmode. 附件： 微电网管理办法 （征求意见稿） 电网友好互动的技术手段，可以提高电力系统的安全性和可靠性，促进清洁能源的接入和就地消纳，提升能源利用效率，在节能减排中发挥重要作用，有利于建设节约型社会。为促进电力行业健康有序发展，推进电力体制改革，进一步规范 配置的能源生产与消费体系，特制定本办法。 第一章定义与范围 第一条微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统（必要时含储能装置）。微电网分为并网型微电网和独立型微电网，可实现自我控制和自治管理。并网型微电网既可以与外部电网 并网运行，也可以离网独立运行：独立型微电网不与外部电 老电网学术 第二条微电网作为整个电网系统的一部分和重要补 充，可向特定用户提供经济、安全、可靠的供电，是推动集中与分散相协调的新一代电网发展模式，其发展方向具备以下四个基本特征： www.nrec.com 微电网概念 R南瑞继保 能电网学术 NRELECTRI 》微电网定义 CIGRE: WG6.22DEFINITION Microgridsareelectricitydistributionsystemscontainingloadsanddistributedenergyresources,(suchasdistributedgenerators,storagedevices,orcontrollableloads)thatcan beoperatedinacontrolled,coordinatedwayeitherwhileconnectedtothemainpowernetworkorwhileislanded. toprovidepowerqualityand/orreliability(PQR)differentfromthelocalstandardofservicee.g.toserveparticularlysensitiveloadssuchasemergencyservices touselocalassetsunlikelytobechosenordifficulttooperatebythecentralizedgrid,e.g. small-scalerenewableresources,orinterconnectedplug-inelectricvehicle(PEV)batteries usedforAS topresentacontrolledprofiletothewiderpowersystem,e.g.todampthevariabilityofa localrenewableresourceandbufferthegridfromit. 635 www.nrec.com6 微电网概念 微电网的自标要素及技术要点 抵御风险灾害保供电能力：并离网运行及切换方式下保护控制的安全性和 灵活性，应对极端灾害的供电可靠性风险（解列电源->解列微网） 缓解主网建设和运行压力：电网的安全和经济约束，引导微电网优化运行 引导分布式电源有序建设：电网规格要求（GridCode）先行，应对非电 汽 网主体建设模式 助力提升新能源消纳能力：基于市场化市场化手段优化局部能源结构和能源服务 口优化非电网主体盈利模式：创新电网和运营商、运营商和用户的市场机制和商业模式，促进微电网模式的可持续发展 www.nrec.com 微电网概念 R南瑞继保 NRELECTRIC 》微电网Vs.配电网 口微电网在配电网视角下是一个实体，而非一个电网（边界？动态聚合？） 一简化电网调度 一强化内部保护控制及调度 主配微协同有助于提升电网运行的效率和资产利用率（微网群？） 对电网的运行支撑 微电网是配网促进分布式能源有序建设和消纳的一种组织形式和载体完善第三方建设运行约束 配电网并非需要全部划分为微电网，有源配电网的规划可参考微电网配电网规划的变化 OCHP PMG1MT EVs Flywhcel MG2PCC PV Battery SDWG Main888 Grid808888 学术研讨会 迷保电气 DistributionDPV Substalion Nelwork L'SS Encrgy 图摘自：AReviewofOptimalPlanningActiveDistributionSystem:Models,Methods,and FutureResearches,2017 Information中 DWG www.nrec.com8 微电网概念杰力 NR南u继煲 》微电网的物理形态 能源流口信息流口价值流 OnController 中国智 Off Microgrid 京南瑞 Other Microgrids 口 Energymarkets Weatherforecast ofEnergyPurchase ElectricitySt Electricity Stationaryonly ElectricVehicles Commecia Biofuels Reftrigeration NaturalGasBuildingCooling PropaneLiquidFuell Distric Utillity Absorptior SourcesInterconnection Utility Hot PowerPurchase Agreement Building Heating FuelColdStorage ElectricityHeatStorageGason LossesHeatOn-siteLiquidFuels HeatHeat&PoweOnly PassiveMeasures 学术研划 图摘自:Planningandimplementationofbankablemicrogrids,TheElectricityJournal,May2019 www.nrec.com 微电网概念 微电网规划（应用场景） 电网学 NR瑞继煲 远郊、孤岛、社区、商业、工业、园区、军事基地 依据地理位置、规模、分布式电源种类、供电可靠性要求、电网网架、投资 投入产出等因素，分别制定建设目标和运行目标 Maindrivers SocialEconomicEnvironmentalOperational Accessto Fuel&cost ReduceCO2Fuel Uninter- SegmentsTypicalcustomers footprintandindepenrupted Islandutilities(Local)utility,IPP (Local)utility,IPP electricity savingsV V 权限公 dencesupply (V) RemoteGovernmentalV communitiesdevelopmentinstitution, developmentbank Off-grid Industrialand Miningcompany,IPP Oil&Gascompany Weakgrid Datacenter,Hotels& commercial resorts,Food& Beverage (V) L Grid-connected Defense Urban communities Institutions andcampuses Governmentaldefense institution (Local)utility,IP Privateeducation institution,IPP, Governmenteducation institution (V)(V) (V) () V (V) 图摘自ABB:Howmicrogridscancutcosts,emissionsandenhancereliability www.nrec.com10 目录 南瑞继保 中国智能NRELECTRIC 微电网概念 2微电网关键技术及应用案例 能电网学 微电网重点研究方向 小结 继保电气有 11 微电网关键技术 微电网运行方式及关键问题 并网运行方式： 中国省 微电网内部源荷随机波动，需要有源网荷协调的调度策略，使其成为电网的一个 柔性调控的电源/负荷 微电网外部需要有主配微协同的调控目标和机制，一方面保障微网优化运行，另 一方面必要时微网能够多时间尺度支撑主配电网 国智能电 多微网接入可能导致配网电压升高，短路电流增大，电能质量恶化，需要多微网协调控制机制，一方面通过多微网节点联络线出力的合理优化，降低配网系统网损，提高配网运行的稳定性；另一方面对多类资源的协调瑞调度，继降低保弃风电弃光量 www.nrec.com12 微电网关键技术南瑞堡 》微电网运行方式及关键问题 口离网运行方式 包含风光储等多种基于变流器控制的电源，谐振、低惯性、欠阻尼等问题，需 要构建电网支撑型电源控制策略，保障微电网离网频率电压稳定 需要保证离网型微电网的能量