微电网实验平台的设计.docVIP

　第 33 卷 第 1 期  合肥 工 业 大 学 学 报  ( 自然科学版 )  Vol . 33 No . 1 　 　2010 年 1 月 J OU RNAL O F H EFEI UN IV ERSIT Y O F TEC HNOLO GY J an. 2010 　  微电网实验平台的设计 杨　为 , 　丁 　明 , 　毕 　锐 , 　高 　研 , 　丁 　银 (合肥工业大学 光伏系统教育部工程研究中心 ,安徽 合肥 　230009) 摘 　要 :为了适应现状 ,弥补大规模集中发电 输电的不足 ,近年来兴起的分布式能源发电系统及微电网越来 越受到各国学者及工程界的重视 。文章在深入研究微电网概念及国外现已出现的基本框架的基础上 ,结合我 国电力系统实际情况与国家的可持续发展能源目标 ,率先搭建了国内微电网系统实验平台 ,为微电网相关理 论的研究和微电网产业化打下了坚实的基础 。 关键词 :微电网 ; 分布式能源发电 ; 基本框架 ; 实验平台 中图分类号 : TM61 ; TM727 ; TM732 　　　文献标识码 :A 　　　 Experiment platform design of a microgrid YAN G Wei , 　DIN G Ming , 　B I Rui , 　GAO Yan , 　D IN G Yin ( Photovoltaic System Research Center of t he Minist ry of Education , Hefei Universit y of Technology , Hefei 230009 , China) Abstractemerging abroad heoreticsystemsMicrogirdsustainable Experimentup microgridsetmingsbasedlargerameworks 　第 1 期  杨 　为 ,等 :微电网实验平台的设计  39  统容量一般为数千瓦至数兆瓦 ; 通常接在中压或 低压配电网络中 。 本文所设计的微电网系统实验平台 ,主要包 括 :太阳能发电系统 风能发电系统 燃料电池发 电系统 微型燃气轮机发电系统 轻型直流输电系 统和储能系统等各子系统及整流器 逆变器和硬 件通讯网络等相关设备 。对于微电网的控制与运 行也提出了相应的架构 ,为微电网相关理论的研 究和微电网产业化打下了坚实的基础 。 1 　微电网的基本概念和框架 微电网有 microgrid 、minigrid 和 smart grid 等多种称法 ,它是近年来出现的一种新型能源网 络化供应与管理技术 ,能够便利可再生能源系统 和清洁能源系统的接入 实现需求侧管理以及现 有能源的最大化利用 。微电网将发电子系统 、 能系统及负荷相结合 ,通过相关控制装置间的配 合 ,可以同时向用户提供电能和热能 ,并能够适时 有效地支撑大电网 ,起到消峰填谷的作用 。 所以微电网概念一经提出 ,就引起世界能源 专家和电力工业界的广泛重视 ,世界很多国家都 加强了相关基础科学研究的力度 ,对微电网的认 识随着研究的进行在不断地具体化 深入化和系 统化 。而微电网对于解决我国现有大电网运行中 凸显的问题 ,以及能源危机等相关问题 ,无疑是提 供了一个好的解决途径 。 基本框架 目前 ,一些发达国家立足于本国电力系统的 实际问题与国家的可持续发展能源目标 ,提出了 各自的微电网概念和发展目标 。 (1) 美国 。美国 CER TS 最早提出了微电网 的概念 ,主要由基于电力电子技术且容量小于等 于 500 kW 的小型微电源与负荷构成 ,并引入了 基于电力电子技术的控制方法 ,基于此形成了“即 插即用”plug and play) 和“对等”peer to peer) 的控制思想和设计理念 。提高重要负荷的供电可 靠性 满足用户定制的多种电能质量需求 降低成 本、实现智能化将是发展重点 。文献 [ 5 ] 中指出 Navigant Co nsulting 在为美国能源署提交的微 电网研究评估报告中 ,根据应用场合的不同提出 了微电网的 4 种体系结构 : 单个设施级微电 网 ,是指所带负荷量小于 2 M W ,应用于小型工业 或商业建筑 大的居民楼以及医院等单幢建筑物 处的网络 。 多个设施级微电网 ,是指所带负荷  量在 2～5 M W 之间 ,应用于包含多种建筑物多 样负荷类型处的网络 。如应用于包含医学 人文 、 市政等不同学科的校园中 军事基地 工业和商业 综合区以及居民区等地方/ 场合 。 馈线级 。馈 线级微电网 ,容量在 5～10 M W 之内 ,它管理一 条配电网母线内所有发电和/ 或负荷单元的运行