國外微電網(wǎng)考察_圖文

1、國外微電網(wǎng)考察和RetScreen介紹 （歐洲組） 丹麥 德國 希臘 2011年9月25日 2011年10月6日 考察單位和項(xiàng)目 丹麥：Bornholm閃光的綠色海島（或者叫“碳中和海島”）； 丹麥：丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）及其智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室； 丹麥：RISO-DTU微電網(wǎng)和智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室； 德國：位于Kassel的Fraunhofer IWES研究所，位于 Kassel大學(xué)工程學(xué)院內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室和距離Kassel 20公里的新 實(shí)驗(yàn)室； 德國：位于Freiburg的Fraunhofer ISE 太陽能研究所，微 電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室和位于黑森林的離網(wǎng)光伏系統(tǒng)； 希臘：Kythnos海島微電網(wǎng)示范電站； 希臘

2、：位于Athens的希臘國家可再生能源中心（CRES）及 其微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、光伏檢測實(shí)驗(yàn)室、電力電子檢測實(shí)驗(yàn)室 以及儲能系統(tǒng)檢測實(shí)驗(yàn)室。 1 丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU） 訪問時(shí)間:9月27日上午 會見人員:Jacob教授, 吳秋偉, 丁一, Cha Seung-tae 參觀地點(diǎn):CET, DTU, 丹麥哥本哈根 - 實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室 學(xué)術(shù)交流 - 北歐電力市場體系 - 基于多單元的微網(wǎng)孤島運(yùn)行頻率控制模型和仿真 PowerLabDK 電力與能源實(shí)驗(yàn)平臺 從基礎(chǔ)研究大型實(shí)驗(yàn) 全尺度實(shí)驗(yàn)的完整鏈條： Bornholm:全尺度電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 室, 2.5萬用戶, 30%風(fēng)電穿透 靈活多目的 研究實(shí)驗(yàn)

3、室 Riso-DTU:大型系統(tǒng) Riso- DTU:大型系統(tǒng) 試驗(yàn)平臺, Syslab 試驗(yàn)平臺, RIS-DTU: Syslab, 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室 CET:實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室 Bornholm:全 Bornholm:全 尺度電力系統(tǒng) 2 DTU的實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺 以控制室和RTDS為核心, 提供交互式電力系統(tǒng)仿真平臺 仿真中包含實(shí)驗(yàn)室的物理硬件 能夠模擬SysLab，Bornholm和Danish/Nordic輸電系統(tǒng) 在Syslab和Bornholm試驗(yàn)之前，在本實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行含硬件仿真 控制室 實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器 RTDS 150kW(300kW 放大器 實(shí)驗(yàn)室電網(wǎng)(含 22個(gè)“變電

4、站” SCADA 系統(tǒng) 真實(shí)系統(tǒng) 測試中的 電動汽車/系統(tǒng) 學(xué)術(shù)交流:北歐電力市場體系 北歐電網(wǎng)(丹麥、挪威、瑞典和芬蘭 以水 電、火電、風(fēng)電和核電為主： 水電50 核電20%-30 (下降 火電15（下降） 風(fēng)電10% -15 (上升 北歐互聯(lián)系統(tǒng)70GW，總用電量393TWh 北歐電力市場交易框架: 電力批發(fā)市場: 北歐電交所管理,大宗交易 日前交易市場:下一天電力競價(jià), 時(shí)段1h 當(dāng)日交易市場:雙邊交易, 調(diào)度前1h完成 電力調(diào)節(jié)市場:TSO負(fù)責(zé), 調(diào)度前45min報(bào)價(jià) 電力平衡結(jié)算市場 電力零售市場: 已向全部電力用戶開放, 用 戶可選擇零售商簽約 3 數(shù)量 日前 (El 交 易 sp

5、o 市 場 t 不同市場的位置 基于市場的運(yùn)行 直接控制 當(dāng)日 交 市場 易 (Elb as 電力調(diào) 節(jié)市場 EcoGrid 實(shí)時(shí)市場 AGC/LFC/頻率 控制備用 慣性 日 小時(shí) 波 動 性 分鐘 秒 現(xiàn)在 時(shí)間尺度 北歐電力市場面臨的挑戰(zhàn)： 風(fēng)電容量快速增加：2025年6GW, 風(fēng)能占總電量的51%（丹麥） 平衡功率需求大幅增加 平衡功率市場競爭將增加成本 基于智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)市場： 利用用戶反應(yīng)和DG提供平衡功率 以5分鐘為間隔發(fā)布電價(jià) 實(shí)時(shí)市場與調(diào)節(jié)市場緊密配合 丹麥RISO-DTU微電網(wǎng)和智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室 RISO實(shí)驗(yàn)室（SYSLAB）的主要 設(shè)備： 光伏發(fā)電: 7kW Gala 風(fēng)機(jī)

6、: 11kW Bonus 風(fēng)機(jī): 55kW 柴油發(fā)電機(jī)：60kVA 4個(gè)可控負(fù)荷：180kW 背靠背逆變器：30kW 智能辦公室：20kW 全礬液流電池：15kW/120kWh 旋轉(zhuǎn)雙向電機(jī)：30kW 電動汽車：9kWh 電容堆：46kVAr 400V交流總線，所有設(shè)備通過 高速以太局域網(wǎng)實(shí)施控制。 4 實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)對電網(wǎng)的穩(wěn)定輸出 不受控 微電網(wǎng)受控 紅色負(fù)荷曲線：大約只有1.5kW； 灰色線：全礬液流電池的充放電功率曲線，縱軸以下是充電，縱軸以上是放電； 藍(lán)色線：電網(wǎng)曲線，縱軸以下是供電狀態(tài)，縱軸以上是吸收狀態(tài)； 綠色線：風(fēng)力發(fā)電曲線，只有11kW的風(fēng)機(jī)工作，最高輸出也才只有5kW左右； 最

7、上面的灰色線：光伏發(fā)電曲線，當(dāng)時(shí)日照很好，接近滿功率7kW。右側(cè)的跌落 是有云層干擾 實(shí)現(xiàn)用戶負(fù)荷對電力市場電價(jià)的實(shí)時(shí)響應(yīng) 電加熱器 實(shí)時(shí) 電價(jià) 室內(nèi)溫度 電加熱器 5 PowerLab DK 丹麥全尺度電力系統(tǒng)試驗(yàn)場熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(CHP:總功率35MW,可以燃煤也可以燒生物質(zhì)燃料。如果全部發(fā)電,可以發(fā)35MW,如果供熱,則發(fā)電功率僅為16MW。孤島運(yùn)行時(shí)由CHP建網(wǎng);燃油機(jī)組:34MW;燃油蒸汽發(fā)電機(jī)組:25MW;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組:30MW;光伏發(fā)電:計(jì)劃2011-2012年建成2MW分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),最終要建成5MW光伏發(fā)電;沼氣發(fā)電:2MW。丹麥2020年的目標(biāo)是30%的能源構(gòu)成來自可再生

8、能源;道路交通能源消耗占總交通能源消耗的空能耗僅占25%;受控情況:通過對電動汽車智能充電管理,晚高峰負(fù)荷可以減少到160kW以下。EcoGrid歐盟生態(tài)電網(wǎng)項(xiàng)目歐洲生態(tài)電網(wǎng)(EcoGrid SysTec-光伏與混合系統(tǒng)測試場20MW 并網(wǎng)光伏電站建筑光伏測試現(xiàn)場光伏組件室外測試支架氣象觀測站20MW 光伏電站建筑光伏測試現(xiàn)場不同傾角氣象觀測站室外測試支架SysTec-PNI:一個(gè)參考實(shí)驗(yàn)室, 中低壓電網(wǎng)功率最高6MVA移動式低電壓穿越測試箱3*200kVA RLC 負(fù)荷1.2 MVA 帶抽頭變壓器750 kVA 直流電源電網(wǎng)模擬器和開關(guān)柜監(jiān)控室電動汽車測試平臺熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、儲能蓄電池和逆變器

9、(電壓源逆變器和電流源或蓄電池雙向逆變器逆變器:5kW+3.5kW 2臺在太陽能飯店喝德國啤酒希臘Kythnos海島獨(dú)立微網(wǎng)示范獨(dú)立微網(wǎng)示范KythnosKythnos島是希臘南部愛琴海中的一個(gè)小島,面積只有85平方公里,常駐人口大約1500人,是一個(gè)度假勝地,從雅典乘船2小時(shí)即可到達(dá)。希臘Kythnos海島獨(dú)立微網(wǎng)示范根據(jù)頻率平衡微網(wǎng)的供用電,使微網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。通過無線通信網(wǎng)控制到每一戶的負(fù)載設(shè)備微電網(wǎng)通過48V/1000Ah鉛酸蓄電池組和三臺SMA的Sunny-Island 5048(48V/5kW電壓源雙向逆變器建立三相交流微電網(wǎng),7套光伏系統(tǒng),每套2kW左右,分別安裝在各個(gè)用戶處,光伏系

10、統(tǒng)通過SMA的Sunny-Boy(電流源并網(wǎng)逆變器與交流微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。希臘Kythnos海島微電網(wǎng)示范電站SI5048雙向逆變器蓄電池組分散在海灣的用電戶以及每家的并網(wǎng)逆變器和無線接收/控制系統(tǒng)希臘國家可再生能源中心(希臘國家可再生能源中心成立于1987事可再生能源和節(jié)能技術(shù)研究。希臘國家可再生能源中心(CRES個(gè)多晶硅光伏方陣,4.4kW固定方陣,1.1kW雙軸追日系統(tǒng),各自通過單相并網(wǎng)逆變器并入微網(wǎng);一組96V/400Ah鉛酸蓄電池通過一臺96V/9kW的三相雙向逆變器并網(wǎng);一組60V/690Ah鉛酸蓄電池通過三臺SMA單相雙向逆變器組成三相電源并網(wǎng);一臺三相12.5kVA柴油發(fā)電機(jī)組;

11、一套5kW質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)通過一臺三相逆變器并網(wǎng);13kW三相平衡阻性負(fù)載、三相容性負(fù)載、2.2kW感性2臺單相水泵。希臘國家可再生能源中心(CRES微電網(wǎng)可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行也可以計(jì)劃性孤島運(yùn)行。從孤島運(yùn)行切換到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行完全可以做到無縫切換,但聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)主電網(wǎng)突然斷電,從斷電到轉(zhuǎn)到孤島運(yùn)行需要經(jīng)過1.2秒。希臘國家可再生能源中心實(shí)驗(yàn)微網(wǎng)的SCADA監(jiān)控界面鼓勵自發(fā)自用-直接消費(fèi)德國新的上網(wǎng)電價(jià)鼓勵自發(fā)自用- 直接消費(fèi) 鼓勵自發(fā)自用- 直接消費(fèi) 16 考察結(jié)論和思考 1、與電網(wǎng)連網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)的主要目的是建立電網(wǎng)友好型的分布式發(fā)電，從而 使電網(wǎng)最大限度地吸納可再生能源，要實(shí)現(xiàn)的功能： 在可再生能

12、源高穿透率條件下實(shí)現(xiàn)與大電網(wǎng)的穩(wěn)定輸入/輸出電量交換； 微電網(wǎng)根據(jù)電網(wǎng)的需要與電網(wǎng)進(jìn)行電量交換； 通過通信連網(wǎng)、智能電表等手段，實(shí)時(shí)跟蹤電力市場，實(shí)現(xiàn)用電戶與電網(wǎng) 的互動，最大限度地達(dá)到供需平衡和最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行； 微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行：實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行和網(wǎng)內(nèi)供需平衡； 微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的安全、可靠的無縫切換。 2、獨(dú)立微網(wǎng)的特點(diǎn)： 延伸性好、擴(kuò)展性好、高效融入不同發(fā)電設(shè)備的交流總線； 獨(dú)立微網(wǎng)的穩(wěn)定組網(wǎng)模式：電壓源雙向逆變器組網(wǎng)（Kythnos、Isabela島 等），同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)（Bornholm島） 通過通信手段增強(qiáng)發(fā)電設(shè)備和負(fù)載的可控性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)的供需平衡。 3、關(guān)注點(diǎn)：與電網(wǎng)連網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)：并網(wǎng)

13、點(diǎn)的電力交換、微電網(wǎng)內(nèi)的用電質(zhì) 量、融入電力市場的經(jīng)濟(jì)性。獨(dú)立微網(wǎng)：關(guān)注自治運(yùn)行的穩(wěn)定性和電力電 量平衡，兼顧系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 4、國外有很好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室和場地實(shí)驗(yàn)建設(shè)，爭取加入 DERLab。 5、連網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的一部分，電力部門是主角； 6、歐洲的微電網(wǎng)尚處于試驗(yàn)示范階段。 要點(diǎn)： 1、分類： 1）自發(fā)自用，不向電網(wǎng) 反送電力； 2）自用為主，余電上 網(wǎng)； 3）接入公共配電網(wǎng)，電 網(wǎng)收購，統(tǒng)購統(tǒng)銷。 2、照顧各方利益： 17 RetScreen介紹 www.RETS網(wǎng)站主頁 18 RETScreen 軟件所能完成的工作 1、資源評估：太陽輻射數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度、10米風(fēng)速、氣壓等； 2、不同安裝和運(yùn)行方式下的輻射量計(jì)算：固定安裝，不同朝向和不 同傾角，單軸跟蹤，雙軸跟蹤等； 3、設(shè)備選型和容量計(jì)算：太陽電