智能微电网的研究发展（上）

发布日期：2018-06-08 00:00 来源：//www.zizhumaifang.com 点击：

　　可再生能源分布式发电由于受到光照、风速等自然因素的影响，其随机性、间歇性特点明显，输出功率波动范围大，特别是分布式发电设备中电力电子装置的广泛应用、用户与传统电网的双向互动对电网的安全经济运行和电能品质均产生显著影响。传统电网尤其是配电网的确定性规划和运行理论已难以满足多类型分布式能源的大量接入，研究基于分层储能的主动配电网对国家能源战略的实施、可再生能源的合理利用及环境的改善具有重要的经济社会意义。

　　传统配电网是潮流亟待发展中的单相流动的辐射型配电网。

　　主动配电网与传统配电网有很大不同。这是因为各种分布式电源接入，变为电源与负荷混合的、潮流双向流动的负载网络。

　　中国的智能配电网建设需要兼顾智能化和配电网扩容发展的问题。国内配电网自动化程度较低，配电信息化系统也还处于部署阶段，配电网络大都仍处于不可观、不可测和不可控的状态，其控制方式和管理模式到目前为止主要采用的是被动的模式。此外，国内现有的配电网资产平均年限较短(如10~20年)，不宜进行大规模更新改造，而负荷仍以每年7%的速度增长，配电网络还以相应规模在扩大。当前建设的配电网可能未来50年仍有可能在使用，因此，中国不仅要研究主动控制和主动管理达到平滑负荷需求与提高可再生资源渗透率(可再生资源发电量占总用电量的比例)的问题，

　　还要研究现有配电网的充分利用和扩展的问题，相关的主要研究课题如下。

　　(1)在基于分层诸能的主动配电网工程建设中，主动配电网的拓扑结构、控制算法、管理平台、分层分级平台保护装置的仿真验证是其重要的一个环节。在基于分层储能的主电网示范工程搭建之前能够对主动配电网运行、控制、调度、管理、保护等各方面进行深入的理论和实验研究，对缩短主动配电网的建设周期，节省建设成本是必要的。

　　若采用主动配电网系统实物实验平台验证控制算法及能量管理平台、分层分级保护装置，不仅耗资巨大，而且接入实际电网后可能会对大电网造成严重危害，影响大电网的正常运行，给国家、社会、企业造成巨大损失。同时主动配电网接入大电网后难以进行些相关试验来检验配电网管理平台与大电网之间的相互影响，而控制任务的多样性导致主动配电网控制策略和管理平台较为复杂，因此建立基于分层储能的主动微电网系统仿真平台尤为重要。

　　(2) 随着电网分布式发电装置大量接入、可再生能源的大利用、新能源汽车推广、配电网侧运行效率提高，给配电网提出了更高要求。基于分层储能的主动配电网能够改善分布式发电和充电设施的可控性，实现与大电网的友好协调，较好地解决了新能源和电动汽车高渗透率接入电网的问题。为提升基于分层储能的主动配电网关键技术与装备的研制能力，需要进一步研制含有分布式储能装置的交直流混合微网节点装备，这种装备的基础是储能装置。

　　研究和开发一种储能装置，从单体电池的选择、小模组的串并联设计、模块的设计，到电池系统的整体设计，

　　以及与其相应的BMS (电池管理系统)设计，都必须考虑到其即插即、用的灵活适用性，从而使该储能装置适用于基于分层储能的主动配电网。

　　在储能装置的研发过程中，充分考虑电网负载的不一致性、区域需求不平衡性等，以及储能电池组现实存在的故障问题，需要使该储能装置具有一定的冗余功能，以确保供电网络的输出具备一定的系统容错能力，保证电网输出在一-定程度上满足供电的持续性，同时可以减少系统的维护时间和成本。

　　人们看好锂离子电池作为储能装置，但由于锂离子电池材料的不稳定性以及制造工艺条件的影响，使每一个电池均存在差异性，因此电池在充放电过程中表现出的性能有所差异，这种差异在现实中会始终存在，会大大降低电池性能，影响电池的使用寿命。就目前而言，如果要从电池本身去解决这个单体电池的差异问题，将会增加更多的成本和需要更先进的技术。为了解决这个问题，我们可以在电池的充放电过程中使用均衡的技术，来解决电池差异性，从而提高储能电池装置的有效容量和使用寿命。

　　储能装置中如具备智能化的BMS,配合相对应的电池组设计方案，可实现快速充放电转换。

　　(3) 储能装置和高效直/直变换器是保证大量随机间歇性分布式发电装置接入微电网系统智能化、稳定可靠运行不可或缺的部分，交直流微网系统通常需要增加由蓄电池、飞轮储能、超级电容等组成的储能系统。根据交直流微网系统的容量需求，由储能系统来保证微电网系统能量的动态平衡。电池组均衡管理电路和电池组荷电状态检测算法、高效率双模式三电平直直变换器、多端口高效三电平直/直变换器拓扑与控制策略等已成为交直流微电网系统的重要研究内容。因此，研究基于可灵活配置的电池成组技术的储能装置、高效率双模式直流/直流变换器，对于研发交直流混合微网节点和集中储能装置的典型装备具有重要的理论意义及工程应用价值。

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