1 卢强教授智能电网学术研讨会ppt
36页1、智能微能源网 Smart micro-energy grid, SMEG,清华大学电机系 卢强 2015年5月30日,第一部分 微电网与智能微电网,1.1 微电网(Microgrid, MG),定义: 在一个最高电压等级小于35千伏(一般为10千伏)的区域内,由一种或多种新能源发电站和相应的储能设备以及本区用户相联接而成的电网,可离网或者并网运行。该电网所发之电能应以本区自用为主,其多余和不足之部分与外部配网双向互通。这样的电网称为微电网,以MG记之。,储能电池,光伏电站,小水电站,风电站,逆变器,逆变器,自用AC负荷,10kv AC总母线,配电网,MG示意图,自用DC负荷,自用DC负荷,2,第一部分 微电网与智能微电网,微电网的几大特征,1)有一定容量的储能单元。 2)严格实现CO2及其它污染物的零排放。 3)所发出的清洁能源以区内自用为主;不足或多余之电量 可与外部配电网(一般为35千伏)互调节。 4)总装机容量一般小于双位数兆瓦级。,3,第一部分 微电网与智能微电网,1.2 智能微电网(SMG),定义: 在微电网中可实现清洁能源发电、储电、自用电与外接配电网交互电能的自动优化控制
2、;其优化控制以用电效率最高和年平均停电时间极小为指标;其控制过程与状态变化具有可视化功能,以SMG记之。,储能设备,光伏电站,小水电站,风电站,逆变器,自用AC负荷,AC母线,逆变器,自用DC负荷,SCADA,趋优化控制中心,SMG示意图,配电网,4,第一部分 微电网与智能微电网,智能微电网的几大特征,1)具有微网的所有特征,特别是零碳排放的特征。 2)自动实现发电、储电、自用电以及与外部配电网交互 电量的趋优化控制。 3)微电网内部的保护系统实现优化配置,其优化指标为 设备安全和全微电网年平均停电时间极小。 4)控制系统能实现微网与外部配电网“并网”与“离网” 的干扰极小化。,5,第一部分 微电网与智能微电网,1.3 智能微网群(The group of microgrids),定义: 个智能微网以低于35千伏电压级的线路互联,并在该个智能微网中自动实现以效率极大化,停电概率极小化为指标的“优化潮流(OPF)”。由该 个智能微网所组成的微网群,选择 个“接口”与外部配电网互联,。 凡符合上述整合标准的微电网群称之为“智能微网群”,以SGMG记之。,No. 1 SMG,No.2 SMG
3、,No. SMG,No. SMG,配电网,配电网,No. 1 出线,No. 出线,10千伏,6,系统拓扑,50kWPCS,0.33kWh超电,50kWh锂电,100A APF,照明20*3=60kW,热水炉6kW,交流母线,5kW阳光房,第二部分 光伏微电网,2.1 系统总体构成,7,第二部分 光伏微电网,集中式继电保护,储能快速响应,安全紧急控制,综合保护系统,运行控制系统,能量管理系统,8,2.1 系统总体构成(续),四楼阳光房(BIPV),光伏车棚(BAPV),单相光伏逆变器,微型光伏逆变器,柜体整体效果,第二部分 光伏微电网,2.1 基础研究平台实景展示,9,第二部分 光伏微电网,具有自抗扰能力的微电网运行控制系统,对外部扰动和内部不确定性的鲁棒性 多种运行模式的平滑切换,2.2 运行控制系统,离网运行控制 并网运行控制 离并网切换控制,10,主要包括跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性反馈控制律(NLSEF)等部分,自抗扰控制器具体框图,1韩京清. 自抗扰控制技术估计补偿不确定因素的控制技术M, 北京: 国防工业出版社, 2008.,第二部分 光伏微电网,2.
4、2 运行控制系统,自抗扰控制_原理,将系统模型的不确定性(内部扰动)和其他不确定性(外部扰动)一起作为“总扰动”,通过构造“扩张状态观测器”对“总扰动”进行估计并实时补偿,11,基本原理,拓扑状态:PCC点并网接触器断开 控制模式:储能系统运行在VF模式 控制目标:提供稳定的电压/频率支撑,第二部分 光伏微电网,2.2 运行控制系统,2.2.1 离网运行,12,基于电压扰动观测补偿的自抗扰控制,传统的电压-电流双环VF控制,实现电压扰动观测补偿 保障控制性能,控制策略,第二部分 光伏微电网,2.2 运行控制系统,2.2.1 离网运行,13,实验:启动过程电压波形,实验:稳态电压波形,启动过程:软启动,无冲击 稳态过程:电压偏差 (2%) 频率偏差(0.05Hz,1),保障了离网运行时微电网内负荷对供电质量的需求,实验效果,第二部分 光伏微电网,2.2 运行控制系统,2.2.1 离网运行,14,拓扑状态:PCC点并网接触器闭合 控制模式:储能系统运行在PQ模式 控制目标:实现有功/无功的可控可调,基本原理,第二部分 光伏微电网,2.2 运行控制系统,2.2.2 并网运行,15,基于电流扰
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