电力电子设备在微电网中的应用资料.ppt

什么是微电网 微电网 Micro-Grid 是一组微电源、负载、储能系统和控制装置构成的系统单元。 微与之相对应的是“大” 大电网即国家电网、区域电网、省电网、 以及城市电网、居民区的配电网。 微电源 Micro-Source 一组、或者多组太阳能电池组件加一个并网逆变器 一台柴油机、一台微型燃气轮机 一台或者多台小型风力发电机 一组蓄电池、燃料电池和DC/DC、DC/AC设备 大电源 火力发电厂、水力电站、核电站 微电网结构 微电网结构 智能电网 微电网的意义 微电网可以提高电力系统的安全性和可靠性 2008年的特大雪灾、汶川地震由于电力系统的节点被损坏导致部分区域电网无法工作，给救灾工作、人民生活带来影响。 微电网可以促进太阳能、风能等可再生能源的发展 微电网可以提高配电网系统的供电可靠性和提高供电的电能质量 配电网出现故障，微电网可以继续供电，直至配电网恢复工作。 微电网建设在我国、可以延缓大电网建设、降低网损、适合新农村电网建设 微电源的种类 电力电子设备 DC/DC设备 DC/DC即直流之间电压变换。 主要用于直流电的升压或者降压。 离网系统中，特别是单相的小系统，蓄电池的电压往往是24v-48v。 如果把48v蓄电池直接接在离网逆变器电路的直流侧，逆变器电路是不工作的。根据电力电子变换的原理，如果想得到220V的交流电压，直流侧的直流电压要在350V左右。 电力电子设备 电力电子设备 微电网系统中，除了我们熟悉的铅酸系列蓄电池、锂电池以外，超级电容、燃料电池也是直流输入。由于超级电容、燃料电池目前的成本过大，在现有的示范项目中不可能大规模使用。所以串联电压等级不会很高。需要使用专用的DC-DC设备。 目前针对市场上比较成熟的能够商业化的-磷酸型碱性燃料电池PAFC 科华已经研发出专用的DC-DC设备。 （特别指出、燃料电池不是一种储能设备） 针对超级电容 电力电子设备 超级电容多为双电层结构，其活性炭电级和电解质之间是空间分布结构。可以用多个电容器的串并联描述它的特性。 在超级电容的充/放电过程中，端电压范围变化很大，必须用DC-DC设备做为接口电路来调节超级电容的充电和放电。 同时充电、放电的DC-AC设备是必须是双向的。 超级电容充放电，因为不是化学反应，所以它可以克服化学电池的很多不足。比如在电力系统中可以迅速准确的补偿系统所需的有功和无功。 电力电子设备 电力电子设备 传统的并网逆变器，多属于不可调度型。目前并网逆变器只能工作在单一的并网模式下。电网不工作，逆变器就停机。 传统的并网逆变器只有一个功能，就是通过MPPT,最大限度的输出电流，无法精确控制。当负荷消耗不了，只能输送到上一级电网，或者通过防逆流装置，限制功率。 微网研究 如何把多种能源形式整合在一个系统中是科华未来几年的研究方向。 在市场反馈的情况来看，国内的西北地区、非洲不发达地区。大容量无电地区的太阳能集中供电系统，正在取代以往的户用系统。（控制逆变一体机） 微网研究 一种混合离网供电系统，电压源逆变器做为电流源逆变器的u/f数据参考。 微网研究 传统的并网逆变器，属于电流控制。无电网（电压源）时，无法工作。 由于并网逆变器的先天不足，微电网在孤网运行时需要一种可以组网（模拟同步发电机输出特性）的微网专用逆变器。 微网逆变的设计依据 光伏阵列不直接连接并网逆变器，而是通过DC-DC连接在储能设备上，再把储能设备的电压做为直流母线的基准逆变到电网上，同时在DC-DC环节实现了MPPT,这种设备可以对储能设备做P/Q调节，在并网点输出有功和无功功率，输出功率的大小根据并网点的电压频率控制。同时做为主电源（组网电源）为其他电源提供电压和频率的参考。 微网研究 倒下垂控制 并网点频率过低、逆变器加大有功输出。 并网点电压过低、逆变器加大无功输出。 微网研究 当电网正常时 微电源提供的电能足够负载使用时，使用微电源的能量。 微电源能量不足时，电网补足。 微点源能量富余，余电上网。 此时，逆变器工作在并网模式，电流控制模式。 当电网异常时 VSI逆变器切换到孤网模式，采用电压控制模式。 VSI逆变器为整个微电网提供U/F支撑。 微网研究 微网逆变器的研究难点和问题： 1.微网灵活多变，微电源种类灵活多变。谁来组网？ 2.如何做到并网到孤网之间的平滑切换？算法种类繁多。 3.微电源的种类，决定了算法的使用！ 4.光伏、风电这类的可再生能源随时性的功率波动，对微电网并网电PCC的影响，以及对控制系统的影响如何处理？ 5.储能设备容量如何确定，以及相关的能量