微電網(wǎng)的概念與解決方案

微電網(wǎng)概念

定義

微電網(wǎng)是指由分布式電源、用電負(fù)荷、配電設(shè)施、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配用電系統(tǒng)（發(fā)改能源〔2017〕1339號(hào)《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》）。

解讀：微電網(wǎng)是包含源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)的小型發(fā)配用電系統(tǒng)，配置完備的控制保護(hù)系統(tǒng)，可謂麻雀雖小，五臟俱全，具有以下四個(gè)特征。

1）微型

主要體現(xiàn)在微電網(wǎng)接入到配網(wǎng)側(cè)，電壓等級(jí)低且容量小，一般在 35 千伏及以下且系統(tǒng)容量（最大用電負(fù)荷）原則上不大于 20 兆瓦。

2）清潔

“源”以光伏、風(fēng)電、潮汐能等可再生能源為主，或以天然氣多聯(lián)供（CHP）等能源綜合利用為目標(biāo)的發(fā)電形式，清潔環(huán)保。

3）自治

微電網(wǎng)內(nèi)部基本實(shí)現(xiàn)電力供需自平衡，且可獨(dú)立運(yùn)行。

4）友好

通過(guò)源、荷、儲(chǔ)的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)之間的交換功率可控可調(diào)，可減少大規(guī)模分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。

微電網(wǎng)的類型

微電網(wǎng)分為并網(wǎng)型微電網(wǎng)和獨(dú)立型微電網(wǎng)，并網(wǎng)型微電網(wǎng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行；獨(dú)立型微電網(wǎng)不與外部電網(wǎng)連接，自成一體，電力電量自我平衡。

并網(wǎng)型微電網(wǎng)一般應(yīng)用于園區(qū)、樓宇、醫(yī)院等公共設(shè)施，通過(guò)源、荷、儲(chǔ)的協(xié)調(diào)控制，一方面解決清潔能源就地消納問(wèn)題，另一方面在外部電網(wǎng)停電時(shí)可獨(dú)立運(yùn)行保障重要負(fù)荷持續(xù)供電。

獨(dú)立型微電網(wǎng)一般應(yīng)用于高海邊無(wú)（高海拔、海島、邊防、無(wú)人區(qū)）等大電網(wǎng)延伸不到的地區(qū)，通過(guò)建設(shè)以風(fēng)光儲(chǔ)等新能源發(fā)電為主的微電網(wǎng)，解決單靠柴油機(jī)供電貴、噪聲大、供電能力不足的問(wèn)題。

微電網(wǎng)的優(yōu)越性

1）因故障、自然災(zāi)害等引起的公共電網(wǎng)停電時(shí)，微電網(wǎng)可孤島運(yùn)行，一方面提高用戶供電可靠性，另一方面提高供電安全性；

2）微電網(wǎng)功率可控，還可以參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)、調(diào)頻調(diào)壓等輔助性服務(wù)，接入友好，能提高電網(wǎng)接納分布式電源的能力；    

3）微電網(wǎng)可作為獨(dú)立的運(yùn)營(yíng)主體，對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)用戶開(kāi)展售電業(yè)務(wù)；

4）建設(shè)以新能源為主的獨(dú)立型微電網(wǎng)，能夠有效解決偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島供電問(wèn)題。

南瑞繼保微電網(wǎng)解決方案

南瑞繼保為并網(wǎng)型和獨(dú)立型微電網(wǎng)提供安全、穩(wěn)定、可靠的解決方案，采用分層分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并繼承了智能變電站技術(shù)，通過(guò)就地控制層、協(xié)調(diào)控制層和優(yōu)化控制層不同層次控制保護(hù)之間的協(xié)調(diào)配合，保障微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并能顯著提高分布式電源接入電網(wǎng)的比例。

就地控制層

就地控制層主要包含PCS-9567儲(chǔ)能變流器、PCS-9563光伏變流器、PCS-9617E分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置以及PCS-9600系列微網(wǎng)保護(hù)測(cè)控裝置等，其中PCS-9617E裝置安裝在分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式電源信息采集和群控，PCS-9600裝置安裝在負(fù)荷線路，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷線路保護(hù)、電氣量采集及負(fù)荷投切控制。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生小的擾動(dòng)時(shí)，不依賴通信，通過(guò)就地控制層調(diào)頻電源（如儲(chǔ)能變流器、柴油機(jī)等）自主調(diào)節(jié)，快速平抑系統(tǒng)波動(dòng)，恢復(fù)微電網(wǎng)穩(wěn)定供電。

技術(shù)特點(diǎn)：

1）儲(chǔ)能變流器支持恒功率（PQ）、恒壓恒頻（VF）、下垂（Droop）以及虛擬同步機(jī)（VSG）控制模式，滿足微電網(wǎng)離并網(wǎng)運(yùn)行模式無(wú)縫切換要求；

2）光伏/儲(chǔ)能變流器支持IEC61850 GOOSE通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)光伏、儲(chǔ)能毫秒級(jí)快速功率響應(yīng)，大大提高微網(wǎng)的穩(wěn)定性；

3）保護(hù)裝置支持微電網(wǎng)離、并網(wǎng)不同運(yùn)行方式下定值自適應(yīng)。

協(xié)調(diào)控制層

協(xié)調(diào)控制層包含PCS-9617MG微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制裝置，支持GOOSE/Modbus協(xié)議采集、控制風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能、柴油機(jī)以及重要負(fù)荷，當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生大的擾動(dòng)（如電網(wǎng)非計(jì)劃停電、孤島運(yùn)行時(shí)大容量的DG跳閘等），PCS-9617MG快速控制源、荷、儲(chǔ)，確保電壓、頻率均維持在允許的范圍內(nèi)，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

技術(shù)特點(diǎn)：

1）微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制裝置基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的UAPC平臺(tái)開(kāi)發(fā)，具有繼電保護(hù)級(jí)響應(yīng)速度和可靠性；

2）控制邏輯可靈活組態(tài)，易于為用戶作特定邏輯開(kāi)發(fā)；

3）通信板卡、IO插件可靈活選配，豐富的通信接口和通信規(guī)約，全面適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不同廠家、不同類型的變流器以及其他設(shè)備的通信接入，滿足不同容量微網(wǎng)的控制需求。

優(yōu)化控制層

優(yōu)化控制層包含PCS-9000微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（MEMS），在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制、調(diào)度計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)等相關(guān)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、能量預(yù)測(cè)、負(fù)荷管理、優(yōu)化運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度等功能，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)能源綜合利用效率的最大化提供保障。

技術(shù)特點(diǎn)：

1）MEMS無(wú)縫集成各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供統(tǒng)一接口，可方便的實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用功能靈活互動(dòng)；

2）MEMS內(nèi)置多種分布式電源模型、支持各類型分布式電源快速接入，并參與優(yōu)化調(diào)度管理；

3）MEMS實(shí)時(shí)感知微網(wǎng)態(tài)勢(shì)，快速響應(yīng)源網(wǎng)荷變化，確保微網(wǎng)隨時(shí)處于高效、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠運(yùn)行狀態(tài)。

案例

泰國(guó)Ban Khun Pae水光儲(chǔ)微電網(wǎng)

南瑞繼保為泰國(guó)首個(gè)智能微電網(wǎng)——清邁BanKhunpae微電網(wǎng)工程提供設(shè)計(jì)、供貨、調(diào)試、培訓(xùn)一體化服務(wù)。

該項(xiàng)目包含100kW光伏、100kW×1h鋰電、90kW小水電，實(shí)現(xiàn)了并離網(wǎng)平滑切換、削峰填谷、平抑光伏波動(dòng)、離網(wǎng)優(yōu)化控制、自動(dòng)黑啟動(dòng)等功能，解決了該地區(qū)供電質(zhì)量差，可靠性低的問(wèn)題。

擔(dān)桿島光柴儲(chǔ)微電網(wǎng)

擔(dān)桿島光柴儲(chǔ)微電網(wǎng)具備柴油機(jī)/儲(chǔ)能主電源模式切換、柴油機(jī)爬坡輔助控制、削峰填谷、電壓頻率控制等功能，解決了島上柴油機(jī)供電成本高及供電可靠性低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了柴光儲(chǔ)多能互補(bǔ)及光伏能源的100%優(yōu)先利用。

南瑞繼保智能產(chǎn)業(yè)園光儲(chǔ)微電網(wǎng)

南瑞繼保智能產(chǎn)業(yè)園光儲(chǔ)微電網(wǎng)由2.58MWp光伏發(fā)電、200kW×7h鈉硫儲(chǔ)能組成，具備基于峰谷電價(jià)差的儲(chǔ)能優(yōu)化控制、微電網(wǎng)光儲(chǔ)荷全景監(jiān)視、手機(jī)APP在線觀測(cè)展示等功能，成功實(shí)踐了儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式和分布式光伏發(fā)電全額消納，提高了園區(qū)供電的經(jīng)濟(jì)性。