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分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)技術(shù)分析
摘要:隨著對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量的要求不斷提高,人們對(duì)于利用分布式能源系統(tǒng)發(fā)電的需求也在不斷增加。本文對(duì)分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:分布式能源系統(tǒng);微型電網(wǎng);技術(shù)分析;能源;電網(wǎng)
一、微型電網(wǎng)綜述
微型電網(wǎng)技術(shù)是在最近的幾年所興起的。其研究的人員從不同角度來(lái)詮釋了微型電網(wǎng)的概念。美國(guó)的Consortium for Electric Reliability Technology Solutions(電力可靠性解決方案協(xié)會(huì))認(rèn)為:微型電網(wǎng)就是一個(gè)小型的電力系統(tǒng),而這個(gè)系統(tǒng)又在公用的電網(wǎng)級(jí)別下,而通常是屬于配電網(wǎng)的服務(wù)范疇之列。但是它又在某種程度上能夠脫離配電網(wǎng)而獨(dú)立的運(yùn)行。美國(guó)的Hatziargyriou N D和Dimeas A認(rèn)為:微型電網(wǎng)供電技術(shù)就是在利用一次能源來(lái)使用微型的電源供電并且儲(chǔ)能的裝置,是實(shí)現(xiàn)冷、熱、電三方相互聯(lián)系的供電系統(tǒng)。Lasseter R H、 Paigi P. Microgrid 以及Lasseter R H也都認(rèn)為:微型電網(wǎng)就是由負(fù)載與微型電源所組成的、獨(dú)立的、可控的系統(tǒng),它可以提供擁有較高質(zhì)量的電能,還可以脫離配電網(wǎng)而獨(dú)立的運(yùn)行。
二、整體能源系統(tǒng)中的微型電網(wǎng)
整體的能源系統(tǒng)當(dāng)中IES有多種多樣的用途,電氣設(shè)備的供電、電力的驅(qū)動(dòng)、制冷、供熱、以及照明和商業(yè)、公共建筑物的室內(nèi)空氣的送風(fēng)、除濕等等。在IES的系統(tǒng)當(dāng)中,如果使用IC(內(nèi)燃機(jī))、燃?xì)廨啓C(jī)或是燃料電池來(lái)發(fā)電,就可以使用吸收式的制冷機(jī)以及干燥除濕器,還可以運(yùn)用熱回收的裝置來(lái)產(chǎn)生蒸汽或者熱水,并回收余熱以便于用來(lái)制冷、供熱和建筑物之內(nèi)濕度的控制,這樣就顯著的提高了能源利用的效率,而最高時(shí)可達(dá)85%。和傳統(tǒng)的供能系統(tǒng)相比較,能夠節(jié)省40%以上。因此在文獻(xiàn)資料當(dāng)中會(huì)將這種系統(tǒng)定義為建筑物當(dāng)中冷、熱、電聯(lián)供系統(tǒng),大致上常用的有三種縮寫(xiě)既:CHP (Cooling, Heating and Power for Buildings) 、CCHP (Combined Cooling Heating and Power) 以及BCHP (Buildings Cooling, Heating and Power)。而為提高整體的能源系統(tǒng)當(dāng)中IES的所供能源的可靠性,常常會(huì)使所有子系統(tǒng)并列的運(yùn)行。
三、分布式能源系統(tǒng)當(dāng)中微型電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
1、微型電網(wǎng)的分布式電源及接入模式
在國(guó)際上由于電力市場(chǎng)的拓展,在受到了發(fā)電投資的回報(bào)周期較長(zhǎng)和幾次國(guó)際上大面積的停電所影響,新增的電源當(dāng)中分布式的發(fā)電設(shè)施,所占比例正在呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的上升的趨勢(shì)。在2000年全球的新增電源共110 GW,其中分布式的發(fā)電占比例約為3%;到了2004年新國(guó)際上增加的114 GW當(dāng)中,分布式發(fā)電設(shè)施所占的份額就上升到了7%左右,截止到2008年新增的120 GW當(dāng)中,分布式發(fā)電設(shè)施所占的份額就會(huì)達(dá)到40%。所以,如何的應(yīng)對(duì)分布式的發(fā)電日益的發(fā)展,也是一個(gè)不容回避的問(wèn)題。
IEEE1547所含有的分布式能源的發(fā)電機(jī)組。如下圖所示,大概就有三種模式局部的電力系統(tǒng)Local EPS1、2、3與區(qū)域的電力系統(tǒng)Area Electric Power System (Area EPS) 互聯(lián)。局部電力系統(tǒng)1是負(fù)荷通過(guò)PCC直接受電的地方電力系統(tǒng);局部電力系統(tǒng)2是分布式電源通過(guò)PCC與Area EPS并列;局部電力系統(tǒng)3是分布式電源和負(fù)荷通過(guò)PCC與Area EPS并列。當(dāng)區(qū)域電力系統(tǒng)Area EPS比局部電力系統(tǒng)Local EPS強(qiáng)得多時(shí),與Area EPS發(fā)電不同,這些可以視為虛擬負(fù)荷的分布式發(fā)電設(shè)備直接由用戶控制啟停,也不參與自動(dòng)發(fā)電控制,只要在配網(wǎng)側(cè)安裝逆功率繼電器,正常時(shí)不向電網(wǎng)注入功率即可。
Area Electric Power System (Area EPS) 區(qū)域電力系統(tǒng)(Area EPS);Point Common Coup ling ( PCC) Area EPS連接的公共連接點(diǎn)(并網(wǎng)點(diǎn));Point of DR Connection DR并網(wǎng)點(diǎn);Local EPS1 局部電力系統(tǒng)1—負(fù)荷通過(guò)PCC直接受電的地方電力系統(tǒng);Local EPS2局部電力系統(tǒng)2—分布式電源通過(guò)PCC與Area EPS并列;Local EPS3局部電力系統(tǒng)3—分布式電源和負(fù)荷通過(guò)PCC與Area EPS并列。對(duì)于局部電力系統(tǒng)Local EPS2、3,只要分布式的發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)、停運(yùn)以及異常、故障,對(duì)于區(qū)域電力系統(tǒng)Area EPS的影響明顯,就必須通過(guò)Area EPS與DR的互聯(lián)系統(tǒng)ICS聯(lián)網(wǎng)。
2、微型電網(wǎng)的分布式電源并網(wǎng)技術(shù)
ICS的互聯(lián)系統(tǒng)就是微型電網(wǎng)的一個(gè)非常重要的部分,它是技術(shù)的要求最高、設(shè)計(jì)最為復(fù)雜而變化也最多的那部分,它包含有分步式的電源DR能量的轉(zhuǎn)換裝置逆變與整流器,感應(yīng)的同步發(fā)電機(jī);系統(tǒng)的控制、電氣的保護(hù)、穩(wěn)態(tài)的控制以及輔助的設(shè)備等。而ICS的功能還包括:系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止以及輸入和輸出等控制;而對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)量電壓、電流、有無(wú)功的功率以及電量的自動(dòng)調(diào)整,以確保電能的數(shù)量與質(zhì)量。系統(tǒng)異�；蚴枪收蠒r(shí),要采取對(duì)系統(tǒng)元件的保護(hù)與安全的控制等措施。
在分布式的電源DG當(dāng)中,內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、熱電聯(lián)產(chǎn)的燃煤機(jī)組以及生物質(zhì)能的發(fā)電等,均可以采用常規(guī)的同步發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其能量的轉(zhuǎn)換。
在眾多可再生的能源技術(shù)當(dāng)中,風(fēng)電就是增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。風(fēng)能的容量在幾百W 至幾MW 之間,通常我們所使用的異步的發(fā)電技術(shù),就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成為電能的使用。而太陽(yáng)能的技術(shù)則是發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮目稍偕茉吹募夹g(shù)。而太陽(yáng)能的裝機(jī)容量約在幾W 至幾百KW 之間,通常所使用的是D/A的交換技術(shù),將太陽(yáng)能直接的轉(zhuǎn)換為電能來(lái)使用。
結(jié)論:
分布式能源系統(tǒng)當(dāng)中的微型電網(wǎng)技術(shù),是當(dāng)代世界電力系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中的新型技術(shù)之一,是電力系統(tǒng)所應(yīng)用的最新的科技成果之一,它是將現(xiàn)代的能源轉(zhuǎn)換、電網(wǎng)、電力電子以及自動(dòng)控制等技術(shù)有機(jī)的相互結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的。分布式的能源系統(tǒng),是以其最為優(yōu)化的投資、最有為效的對(duì)能源的利用,能靈活變負(fù)荷性以及合適的可再生能源等等的特性,成為了集中式的能源供體系當(dāng)中不可缺少的、重要的補(bǔ)充,它是未來(lái)世界上能源技術(shù)發(fā)展的重要方向。
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