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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/5/29,#,单击此处编辑母版标题样式,智能微,能源,网,Smart micro-energy grid,SMEG,清华大学电机系,卢强,2015,年,5,月,30,日,第一部分 微电网与智能微电网,1.1,微电网（,Microgrid,MG,）,定义,：在一个最高电压等级小于,35,千伏（一般为,10,千伏）的区域内，由一种或多种新能源发电站和,相应的储能,设备以及本区用户相联接而成的,电网，可离网或者并网运行。,该电网所发之电能应以本区自用为主，其多余和不足之部分与,外部配,网双向互通。这样的电网称为微电网，以,MG,记之。,储能电池,光,伏电站,小水电站,风电站,逆变器,逆变器,自用,AC,负荷,10kv,AC,总母线,配电网,MG,示意图,自用,DC,负荷,自用,DC,负荷,2,第一部分 微电网与智能微电网,微电网的几大特征,1,）有一定容量的储能单元。,2,）严格实现,CO,2,及其它污染物的零排放。,3,）所发出的清洁能源以区内自用为主；不足或多余之电量,可与外部配电网（一般为,35,千伏）互调节。,4,）总装机容量一般小于双位数兆瓦级。,3,第一部分 微电网与智能微电网,1.2,智能微电网（,SMG,）,定义,：在微电网中可,实现清洁能源发电,、储电、自用电与外接配电网交互电能的自动优化,控制；其,优化控制以用电效率最高和年平均停电时间极小为,指标；其,控制过程与状态变化具有可视化功能，以,SMG,记之。,储能设备,光伏电站,小水电站,风电站,逆变器,自用,AC,负荷,AC,母线,逆变器,自用,DC,负荷,SCADA,趋优化控制中心,SMG,示意图,配电网,4,第一部分 微电网与智能微电网,智能微电网的几大特征,1,）具有微网的所有,特征，特别是零碳排放的特征。,2,）,自动实现,发电、储电、自用电以及与外部配电网交互,电量,的,趋优化,控制,。,3,）微电网内部的保护系统实现优化配置，其优化指标为,设备安全和全微电网年平均停电时间极小。,4,）控制系统能实现微网与外部配电网“并网”与“离网”,的干扰极小化。,5,第一部分 微电网与智能微电网,1.3,智能微网群（,The group of microgrids,）,定义,：,个智能微网以低于,35,千伏电压级的线路互联，并在该,个智能微网中自动实现以效率极大化，停电概率极小化为指标的“优化潮流（,OPF,）”。由该,个智能微网所组成的微网群，选择,个“接口”与,外部配电网,互联，,。,凡符合上述整合标准的微电网群称之为“智能微网群”，以,SGMG,记之,。,No.,SMG,No.,SMG,No.,SMG,No.,SMG,配电网,配电网,No.,出线,No.,出线,10,千伏,6,系统拓扑,50kWPCS,0.33kWh,超电,50kWh,锂电,100A APF,照明,20,*,3=60kW,30+5kW,屋顶,60kW,光伏车棚,直流配电系统,5kW,逆变器,30kW,逆变器,30kW,逆变器,30kW,逆变器,5kW,微型逆变器,热水炉,6kW,交流母线,5kW,阳光房,第二部分 光伏微电网,2.1,系统总体构成,7,第二部分 光伏微,电,网,基础研究平台,四楼,BIPV,采光顶,五楼,BAPV,光伏棚,BIPV,光伏,车棚,单相,5kW,逆变器,单相微型,逆变器,三相,30kW,逆变器,集中式继电保护,储能,快速响应,安全紧急控制,综合,保护系统,运行控制系统,能量管理系统,EMS,服务器,采集服务器,微电网,EMS,WIFI,监控屏,8,2.1,系统总体构成,（续）,四,楼,阳光房,（,BIPV,）,光,伏车棚（,BAPV,）,单,相,光,伏逆变器,微型光伏逆变器,柜体整体效果,第二部分 光伏微,电,网,2.1,基础研究平台,实景,展示,9,第二部分 光伏微,电,网,具有自抗扰能力的微电网运行控制系统,对外部扰动和内部不确定性的鲁棒性,多种运行模式的平滑,切换,2.2,运行控制系统,离网运行控制,并网运行控制,离并网切换控制,10,主要,包括跟踪微分器（,TD,）、扩张状态观测器（,ESO,）、非线性反馈控制律（,NLSEF,）等部分,自抗,扰控制器具体框图,1,韩京清,.,自抗扰控制技术估计补偿不确定因素的控制技术,M,北京,:,国防工业出版社,2008.,第二部分 光伏微,电,网,2.2,运行控制系统,自抗扰控制,_,原理,将系统模型的不确定性（内部扰动）和其他不确定性,(,外部扰动,),一起作为“总扰动”，通过构造“扩张状态观测器”对“总扰动”进行估计并实时补偿,11,基本,原理,拓扑状态：,PCC,点并网接触器,断开,控制模式,：储能系统运行,在,VF,模式,控制目标：,提供稳定的电压,/,频率支撑,第二部分 光伏微,电,网,2.2,运行控制系统,2.2.1,离网运行,12,基于电压扰动观测补偿的自抗扰控制,传统,的电压,-,电流双环,VF,控制,实现电压扰动观测补偿,保障控制性能,控制,策略,第二部分 光伏微,电,网,2.2,运行控制系统,2.2.1,离网运行,13,实验：启动过程电压波形,实验：稳态电压波形,启动过程：软启动，无冲击,稳态过程：电压偏差,(2%,）,频率偏差（,0.05Hz,，,1,）,保障了离网运行时微电网内负荷对供电质量的需求,实验效果,第二部分 光伏微,电,网,2.2,运行控制系统,2.2.1,离网运行,14,拓扑状态：,PCC,点并网,接触器,闭合,控制模式,：储能系统运行在,PQ,模式,控制目标,：实现有功,/,无功的可控可调,基本原理,第二部分 光伏微,电,网,2.2,运行控制系统,2.2.2,并网运行,15,基于电流扰动观测补偿的自抗扰控制,实现,了有功,/,无功解耦控制,响应速度满足控制需求,控制策略,第二部分 光伏微,电,网,2.2,运行控制系统,2.2.2,并网运行,16,实验,：输出有功功率,10kW,实验：输出有功功率,10kW,变为,-10kW,响应速度：,40ms,稳态误差：,90%,切负荷,SOC,过低,SOC20%,紧急控制配置,第二部分 光伏微,电,网,2.3,综合保护系统,2.3.3,紧急控制,-,基于分级管理的精细化切机减,载,28,传统保护方法,综合保护方法,测试工况,系统,0.15,秒发生短路故障，保护动作切除线路后，出现较大功率,缺额,测试结果,可有效清除故障并保证重要负荷供电,第二部分 光伏微,电,网,2.3,综合保护系统,系统测试,29,主要构成,采集服务器（数据汇总）,EMS,服务器 （监视、管理、调度）,监控,/,展示屏 （人机交互）,主要功能,状态监测,设备管理,功率调度,2.4.1,系统概况,通信架构,第二部分 光伏微,电,网,2.4,能量管理系统,30,网络拓扑与实时状态,2.4.2,状态监测,第二部分 光伏微,电,网,2.4,能量管理系统,31,微型逆变器监测,设备管理,微逆汇流箱,直流汇流箱,微型逆变器,交流逆变器,APF,2.4.3,设备管理,第二部分 光伏微,电,网,2.4,能量管理系统,32,现场实验,调度模式,恒功率模式,功率曲线模式,2.4.4,系统调度,第二部分 光伏微,电,网,2.4,能量管理系统,33,软件平台,具有,自抗扰能力的微电网运行,控制系统,多层次,微电网综合,保护系统,理论成果,硬件平台,运行管理系统,四,楼采光顶,五,楼光伏屋顶,一楼光伏车棚,光,伏建筑一体化,单相逆变器,单相,微逆,三相逆变器,光伏发电系统,多逆变方式,技术,成果：,完整的光伏,微电网,解决方案,第二部分 光伏微,电,网,34,第二部分 光伏微,电,网,推广应用,青海大学图书馆,光伏微,电网（,BIPV,）,安徽工程大学综合楼光伏微电网,35,谢 谢！,
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