[發明專利]無電地區中的微電網并網系統

在審

• 申請號: 201510748051.7
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN105226718A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 王賽一;袁智強;顧辰方;華月申;吳正驊;徐文進;賈建軍;閭文浩;許浩鈞;唐勇俊;魏小淤;曹哲;邢潔;曹娜;曹萌;王伊曉
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海電力設計院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳;張妍

技術領域

本發明涉及供電領域，特別涉及一種無電地區或孤立電網中的微電網并網系統。

背景技術

我國的能源結構與負荷特性決定了西部、北部作為發電基地，中部東部作為負荷中心的電力工業發展特性。由此，通過長距離，大容量的輸電通道連接發電基地及負荷中心的輸電形式成為我國主要輸電形式。但這種形式發生事故時事故容易擴散，且對于負荷中心的調峰問題造成較大壓力。而大范圍遠距離的輸電，調峰較難，因此，可以考慮從需求側管理的角度解決。而靈活方便的分布式供電可以成為長距離，大容量供電模式的重要補充。但是普遍使用新能源的分布式發電受自然因素制約嚴重，這一因素直接導致了分布式電源、用電負荷、儲能裝置和控制裝置等結合而成的微電網概念。

實際工程中，根據微電網構成電源的不同，微電網典型結構分類的不同，微電網建設地點，建設目的的不同，最后微電網的并網方式也不盡相同。微電網典型電源主要分為單一電源、風光儲聯合發電、微型燃氣輪機及聯供類電源、生物質能微電網等多種類型。微電網典型結構有交流微電網、直流微電網、交直流微電網

其中，對于可再生能源種類較為單一的某些地區，主要采取適合當地的可再生能源作為微電網基礎電源，同時為滿足不同的建設目的，配置不同的儲能及輔助的其他新能源電源。一般來說，單一電源類地區主要以風電和光伏為主。以風電為主的微電網，主要應用于我國西部，北部等風力資源為一類或二類，但較為偏遠的地區，主要用于向當地供應電力，作為大電網的重要補充。此外，東南沿海省份以風電為主的微電網，容量較小，且往往配有光伏，儲能等其他能源，主要以科學研究為主，一般采用并網型，需要大電網支援。

離網型光伏微電網為了解決晚上無陽光的問題，主要通過配置儲能設備滿足晚上的電力需求。限于成本，離網型光伏微電網所供負荷往往較小，且對供電可靠性要求不高。并網型光伏微電網一般不配置或少量配置儲能，配置目的主要為改善電能質量。建設地點則為電網較強的城市，而且往往與建筑相結合，避免占地過多，比如在公共設施、商業建筑及工業廠房屋頂等安裝并網光伏發電系統。

風光儲聯合供電微電網是指以光伏發電和風機發電為主要功能形式的微電網，可以結合風電及光伏發電的特點，形成優勢互補。比如，風力發電往往白天發電少，夜間發電多，而光伏正相反。風光結合可以在某種程度上減小微電網電源的波動性。為在更廣泛的范圍內體現風光互補，同時保證微電網的電能質量滿足其他要求，需要配置一定量的儲能設備。但風光儲微電網由于配置了一定量的儲能裝置，成本往往較高，為了能最大程度削弱成本過高的開發壓力，這類微電網往往在風光資源相對較好，電力市場較為成熟，經濟發達的地區作為試點開發。成本的因素限制了風光儲微電網在一般地區的開發潛力。

微電網實際建設時，除風光儲等應用范圍較廣，相對成本較低的電源外，也有其他類型電源。目前我國諸多城市均開發工業園區、高科技園區，這類園區往往有較為穩定的冷熱負荷需求。燃氣輪機具備單位功率費用較低，環境友好，能源利用率高等特點，因此，燃氣輪機成為提供園區冷熱電聯供的中堅力量。通過充分燃燒天然氣推動汽輪機發電，直接利用廢氣供熱或通過溴化鋰機組制冷，以滿足冷熱負荷需求，提高能源利用率。但是限制燃氣輪機的主要因素在于氣源的落實。我國天然氣儲量分布不均，西氣東輸工程對于東部大中城市天然氣供應有限，且價格往往較貴。因此目前燃機系統利用場合較少，僅限于天然氣供應相對較為充足的大城市，且一般均為并網型電網，僅用來供應冷熱負荷。

生物質能分為多種，包括木材碎屑、秸稈、沼氣、生活垃圾等等。我國資源豐富，不同的地區也適用于不同的生物質能。比如，林業較為發達的東北部地區，可以利用采伐剩余碎屑作為生物質發電原材料。中東部農業較為發達的省份，適合以秸稈，糧食加工殘渣等作為生物質能發電的原材料。而廣大農村地區，適宜發展畜禽養殖廢棄物沼氣發電等，并同時采用生活垃圾和農作物秸稈等生物質能，以這些供能系統為基礎發展微電網。

交流微電網目前還是微電網主流，以成熟交流電網為基本網架結構，在負荷側進行負荷及微電網電源分配，成為交流微電網的雛形。

對于分布式電源較多，負荷較小的情況，可以選擇直流微電網。采用直流微電網，可以大量減少交流微電網中大量使用的變流器，使分布式電源中的電力直接由直流負荷消納，結構更為簡單，損耗更小，效率更高。

混合型交直流微電網通過交流系統與戶用交流網絡相聯系，通過逆變器與直流微電網聯絡。這種微電網結構靈活，適用于各類負荷。但是這種微電網結構相對復雜，相對建設成本較高。