微電網能量管理系統

安科瑞 耿敏花

背景與需求

隨著全球能源危機、用能增加以及新能源技術的增加，新能源發電越來越廣，并逐步形成新型能源與電力市場，但新能源的能量密度普遍偏低，進行大功率發電還需要挑選適合的位置場地，因此屬于間歇式電源。而微電網技術的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術方向。

1.微電網定義

微電網系統由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。

分類：

并網型：既可以與外部電網連接運行，也支持離網獨立運行，以并網為主。

離網型：不與外部電網聯網，實現電能自發自用，功率平衡微電網。

微電網-光伏

自發自用、余電上網模式

自發自用模式（防逆流）

全額上網模式

微電網-風電

力發電機組將風能轉換為交流電能，風力發電機輸出的幅值、頻率均不穩定的交流電，經過控制器整流成直流電后輸出給逆變電源，由逆變電源轉換成幅值、頻率均穩定的交流電，經過電度表計量后，直接饋入直流電逆變為 AC380V、50Hz的三相交流電

（1）風力機組部分：捕獲風能并將風能轉化為交變電能；包括風力發電機組、塔架、地基、線纜等。

（2）并網控制部分： 控制風機系統的安全正常運行，內置整流模塊輸出直流電能，并對輸出高電壓進行限制，保護后端逆變器；包括并網控制器、泄荷器、線纜等。

（3）逆變部分：將控制器輸出的直流電逆變成交流電并將能量饋入電網，帶升壓變隔離；包括并網逆變器、線纜等。

（4）卸荷部分：實現智能控制風力發電機進行剎車停機，確保風力發電機在異常工況下的安全。

微電網-儲能

電化學儲能系統主要由電池組、儲能變流器（PCS）、電池管理系統（BMS）、能量管理系統（EMS）以及其他電氣設備構成。

電池組是儲能系統主要的構成部分；

電池管理系統主要負責電池的監測、評估、保護以及均衡等；

儲能變流器可以控制儲能電池組的充電和放電過程，進行交直流的變換。

能量管理系統負責數據采集、網絡監控和能量調度等；

微電網系統結構

微電網接入配電網要求

? 接入系統電壓等級

微電網宜采用單個并網點接入系統。當有兩個及以上與外部電網的并網點時，在并網運行時，應保證只有一個并網開關處于閉合狀態。

當高、低兩級電壓均具備接入條件時，可采用低電壓等級接入，但不應低于微電網內高電壓等級。

微電網接入配電網要求

80kW光伏；

500kW/1MWh儲能

24*60kW直流樁；

0.4kV并網。

0.4kV電氣主接線圖(交流微網方案)

0.4kV電氣主接線圖(直流微網方案)

光儲充一體化

微電網特征

? 微型

電壓等級：35kV及以下為主

系統容量：大用電負荷原則上≤20MW

? 清潔

可再生能源裝機容量占比50%以上

系統綜合能源利用效率在70%以上

? 自治

具有獨立運行的控制系統；

獨立運行時保障不低于2小時連續供電

與外部電網年交換電量一般不超過年用電量的50%

? 友好

交換功率和交換時段具有可控性；

與并入電網實現備用、調峰、需求側響應等雙向服務

微電網應用場景

孤島、邊遠地區

? 解決偏遠地區用電問題

大電網較弱區

? 提高供電可靠性

? 保證關鍵負荷供電

? 防范電網故障狀態

需求較高園區

? 提高配電網對新能源的消納能力

? 提高新能源的利用率

? 降低用能成本

? 提升用能穩定性

? 服務保障電網質量