微电网促电动汽车与可再生能源协同增效
电动汽车充电基础设施指南将于7月发布。对此,7月10日,华北电力大学刘念副教授表示,他所在的课题组在国家科技支撑计划、国家863计划和国家自然科学基金的支持下,重点开展了微电网环境下电动汽车充电设施与可再生能源发电的融合模式及优化方法研究,近期取得了创新性研究成果。通过电网为电动汽车充电不会产生比传统燃油汽车更低的碳排放,也很难减少对传统化石燃料的依赖。刘念表示,为有效解决上述问题,可直接建立电动汽车充放电设施与可再生能源发电系统的连接,通过微电网实现可再生能源的就地消耗和利用。根据不同地区、环境和经济水平的电动汽车充电需求,刘念课题组从集成模式、充电模式、容量配置、控制策略、经济运行、实验平台等方面进行了研究。通过关键技术和集成技术的创新,结合实验平台建设,找到了新能源与充电设施有机融合的解决方案,探索出一条符合我国电动汽车发展需求、适合大规模推广的应用集成模式。
微电网(Micro-Grid)也译为微网,是一种新型网络结构,是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念,是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络,并通过静态开关关联至常规电网。 开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,是传统电网向智能电网过渡。
智能电网(smart power grids),就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
两个都是电力系统专业的新概念。都与新能源技术的大规模应用有关,因为传统电网无法大量消纳光伏、光热、风电等新能源电力,所以才提出以上技术,特别是前者。智能电网最先由米国提出,是一些有信息技术产业背景()的议员在忽悠。
微电网的控制功能主要包括哪有功功率和无功功率控制(P-Q控制)、基于调差的电压调节、快速负荷跟踪和储能、频率调差控制。
微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,使传统电网向智能电网过渡。
技术应用
微电网中的电源多为容量较小的分布式电源,即含有电力电子接口的小型机组,包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧,具有成本低、电压低以及污染小等特点。
由于环境保护和能源枯竭的双重压力,迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业(热电联供)的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。
通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制,不需要分布式的就地控制器,而仅采用常规的量测装置,量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制,微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。
微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,它作为完整的电力系统,依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。
智能微电网是规模较小的分散的独立系统,是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网运行,也可以孤立运行。它将分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。
通俗地讲,微电网实际上就是一个小型的电力系统,由电源、储能、负荷和控制系统等组成。可以说“麻雀虽小,五脏俱全”。而与大电网不同的是,微电网采用的电源一般都是分布式可再生能源,比如风力发电机、光伏电池等。
微电网的典型结构包括集控中心、分布式发电、智能化用户、 储能设备和具有自愈(故障重构)能力的电力网络等几部分。微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器与大电网和负荷相联。一般来说微电网结构模式指的是网络拓扑的设计,具体包括微电网内部的电气接线网络结构、供电制式(直流/交流供电和三相/单相供电)、相应负荷和分布式电源所在微电网的节点位置等等。微电网是一种将各种分布式发电组合起来为当地负荷提供电能的中、低压小型电网,能在并网和孤岛两种模式下运行,它能提高负荷侧的供电的可靠性。其供电模式可分为交流型、直流型以及交直流混合型。总体来看,微电网不同于传统孤立电网系统,其中采用了大量的电力电子器件进行控制,也采用了大量清洁高效的可再生能源。简单地说,微电网在配电网侧相当于一个可控单元,在用户侧相当于可定制的电源,正常情况下与并网运行,当电网发生故障进入孤岛模式运行。传统意义上的电力系统包含七大领域,即发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信而微电网中包含了六大领域,即发电、储能、配电、用电、调度、通信。微电网作为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的新型电力交换系统,可以成为大电网的有力补充和支撑,有益于提高现有电网运行的可靠性和经济性。