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电网接线方式简介
微电网基本结构
微电网系统结构 微电网体系结构
微电网的元件
一、电网接线方式简介
1.电力系统概念
是由发电、输电、变电、配电和用电等附属环 节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。
一、电网接线方式简介
2.电力网（简称电网）概念
由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组 成的联合发电与用电的统一整体称为电力网。电网 是电源和用户之间的纽带，其主要功能是把电能安 全、优质、经济地送到用户。
1、静态开关
• 静态开关安装在用户低压母线上，其规划 设计非常重要，应确保有能力可靠运行和 具有预测性，有能力测量静态开关两侧的 电压和频率以及通过开关的电流。 • 通过测量，静态开关可以检测到电能质量 问题，以及内部和外部的故障。而当同步 性标准可以接受时，使微电网和主电网重 新连上。静态开关也被纳入各种智能控制 水平，其连续监控耦合点的状态。
2 集中控制层
集中控制层为微电网的控制中心（Micro-Grid Control Center,MGCC）是整个微电网控制系统的核心 部分，集中管理DG、储能装置和各类负荷，完成整个微 电网的监视和控制。根据整个微电网的运行情况，实时优 化控制策略，实现并网、离网、停运的平滑过渡；
（2） 集中控制层
在微电网的这种结构下，多个DG局部 就地向重要负荷提供电能和电压支撑，这在 很大程度上减少了直接从大电网买电和电力 线传输的负担，并可增强重要负荷抵御来自 主网故障影响的能力。
在大电网发生故障或其电能质量不符合 系统标准的情况下，微电网可以孤网模式独 立运行，保证微电网自身和大电网的正常运 行，从而提高供电可靠性和安全性。
1 配电网调度层
配电网调度层为微电网调度系统，从配电 网的安全、经济运行的角度协调调度微电网， 微电网接受上级配电网的调节控制命令，其具 体实现的功能为以下几个方面。
（1） 配电网调度层 • ①使微电网对于大电网表现为单一可控、可灵活 调度的单元，既可以与大 • 电网并网运行，也可在大电网故障或需要时与大 电网断开运行。 • ②在特殊情况下（如发生地震、暴风雪、洪水等 意外灾害情况）下，可使微电网作为配电网的备 用电源向大电网提供有效支撑，加速大电网的故 障恢复。 • ③在大电网用电紧张时，可使微电网利用自身的 储能进行削峰填谷，从而避免配电网大范围的拉 闸限电，减少大电网的备用容量。 • ④正常运行时可使微电网参与大电网经济运行调 度，提高整个电网的运行经济性。
2、微型电源
• 指安装在微电网中的各分布式电源，包括 微型燃气机、柴油发电机、燃料电池，以 及风力发电机、光伏电池等可再生能源。
3、常用储备设备
• 包括蓄电池、超级电容器、飞轮储能等。储能设 备的主要作用在于，在微型电源所发功率大于负 荷总需求时，将多余的能量存储在储能单元中， 反之，将存储在设备中的能量以恰当的方式释放 出来及时供电以维护系统供需平衡； • 当微电网孤网运行时，储能设备是微电网能否正 常运行的关键元件，它起到一次调频的作用。 • 储能设备的响应特性以及由微型电源及储能设备 组成的微电网的外响应特性值得深入研究。
• 在微电网并网运行时负责实现微电网优化运行，在 离网运行时调节分布式发电出力和各类负荷的用电情况 ，实现微电网的稳态安全运行，其功能具体表现为以下 几个方面： ①使微电网并网运行时实施经济调度，优化协调各DG 和储能装置，实现削峰填谷以平滑负荷曲线。 ②在并网过渡中能协调就地控制器，快速完成转换。 ③离网时能协调各分布式发电、储能装置、负荷，保证 微电网重要负荷的供电、维持微电网的安全运行。 ④在微电网停运时，能启用“黑启动”，使微电网快速 恢复供电。
2 负荷
包括各种一般负荷和重要负荷。
3 储能装置
储能装置可采用各种储能方式， 包括物理储能、化学储能、电磁储 能等，用于新能源发电的能量存储、 负荷的削峰填谷、微电网的“黑启 动”
黑启动
• 微电网黑启动，就是指在整个微电网因外 部或内部故障停运进入全黑状态后，不依 靠大电网或其他微电网的帮助，仅通过启 动微电网内部具有黑启动能力的微电源， 进而带动微电网内无黑启动能力的微电源 ，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整 个微电网的重新启动 。
一、电网接线方式简介
3.电网接线图分类
电网接线主要描述系统发电厂、变电站、开关站 之间线路的连接方式。 电网接线图分为地理接线图和电气接线图。 地理接线图是按比例表示电力系统各发电厂和变电 所的相对地理位置及各电力线路的路径的接线图。 电气接线图是表示电力系统各元件间（发电机、变 压器、负荷等）的电气联系的电路图，一般用单线 图表示。
1 分布式发电（DG）
DG可以是以新能源为主的多种能源形式，如 光伏发电、风力发电、燃料电池等，也可以是 以热电联产（Combined Heat and Power,CHP）或冷热电联产（Combined Cooling、Heat and Power,CCHP）形式存在， 就地向用户提供热能，提高DG利用效率和灵 活性。
储能 系统
控制 装置
• 微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理 的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也 可以孤立运行。 • 微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多 个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结 构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电 网。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电 源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多 种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电 网的一种有效方式，是传统电网向智能电网的 过渡。
• 孤网运行是微电网最重要的能力，实现这 一性能的关键在于微电网与大电网之间的 电力电子接口处的控制环节——静态开关 。该静态开关允许在接口处灵活可控地接 收或输送电能。
2、微电网系统结构
• 微电网对外呈现一个整体，通过一个公共连接点（ Point of Common Coupling,PCC ）与电网相连 .
4、电力电子器件
• 主要包括整流器、逆变器、滤波器以及斩 波器等。 • 整流器是一个整流装置，简单的说就是将 交流（AC）转化为直流（DC）的装置。 它有两个主要功能：第一，将交流电（AC ）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载， 或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充 电电压。因此，它同时又起到一个充电器 的作用。
2.2
微电网的元件Βιβλιοθήκη 电网的元件开关微型电源
储能元件
电力电子 装置
通信设施
静态开关
微电网中的 开关分为用 于隔离微电 网与大电网 的静态开关 和用于切除 线路或微电 源的断路器。
微电网的开关
静态开关，又叫 固态转换开关， 在故障或扰动时， 有能力自动地把 微电网隔离出来， 故障清除后，再 自动地重新与主 网连上。
滤波器
• 电源滤波器是由电容、电感和电阻组成的 滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频 率的频点或该频点以外的频率进行有效滤 除，得到一个特定频率的电源信号，或消 除一个特定频率后的电源信号。 • 滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。 • 主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的 通过，对无用信号尽可能大的衰减。 滤 波器一般有两个端口，一个输入信号、一 个输出信号
• 中间层称为集中控制层，对DG发电功率和负荷 需求进行预测，制订运行计划，根据采集电流、 电压、功率等信息，对运行计划实时调整，控制 各DG、负荷和储能装置的启停，保证微电网电 压和频率稳定。在微电网并网运行时，优化微电 网运行，实现微电网最优经济运行时间；在微电 网离网运行时，调节分布式电源出力和各类负荷 的用电情况，实现微电网的稳态安全运行。 • 下层称为就地控制层，负责执行微电网各DG调 节、储能及充放电控制和各种负荷控制。
逆变器
• 逆变器是一种DC to AC的变换器，它其实 与整流器是一种电压逆变的过程。整流器 是将电网的交流电压转变为稳定的直流输 出，而逆变器是将直流电压转变为高频的 高压交流电;两个部分同样都采用了用得比 较多的脉宽调制(PWM)技术。 • 它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。 广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、 电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、 电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机 、按摩器、风扇、照明等。
地理接线图 电网接线图
主网 电网结构情况
瑞 金 电 厂 燕 丰 虎 岗 龙 赣岗 州 潭 东 埠 头 渡 口 瑞 金
中、西部电网形成 220kV虎岗、潭东、燕 丰、龙岗四个供区
南部电网形成 220kV嘉定、 金堂、百乐三 个供区
嘉 定
东部电网形成 220kV埠头、渡 口、瑞金三个 供区
金 堂
百 乐
干线式
链 式
一、电网接线方式简介
6.有备用接线
负荷可以从两个或两个以上电源获得电能――闭 式接线。它包括了双回路的放射式、干线式、链式以 及环式和两端供电网络。 放 射 式 链 干 线 式 两端供 电网络 式
环 式
二、微电网总体结构
微电网（Micro-Grid）是一种新型网络结构 负荷
微电源
微电网
微电网
1、微电网的总体结构 图中还示范了针对3类具有不同供电质量要求的负荷的 个性化微电源供电方案。对于连接在馈线 A 上的敏感负荷， 采用光伏电池供电 ;对于连接在馈线 B上的可调节负荷，采 用燃料电池和微型燃气轮机混合供电 ;对于连接在馈线 C上 的可中断负荷，没有设置专门的微电源，而直接由配电网 供电。这样，对于敏感负荷和可调节负荷都是采用双源供 电模式，外部配电网故障时，馈线 A,B 上的静态开关会快 速动作使重要负荷与故障隔离且不间断向其正常供电，而 对于馈线 C 上的可中断负荷，系统则会根据网络功率平衡 的需求，在必要时将其切除。
• • • •
3 就地控制层
就地控制层由微电网的就地保护设备和就地控制器组 成，微电网就地控制能完成分布式发电对频率和电压的一 次调节，就地保护则能完成微电网的故障快速保护，通过 就地控制和保护的配合实现微电网故障的快速“自愈”。 DG接受MGCC的调度控制，并根据调度指令调整其有功 和无功出力。