2024年电网友好型微电网构建关键技术报告

南瑞集团研究院 李渊 01 02关键技术 03工程实践 04总结展望 1.发展背景 微电网（microgrid）的概念最早由美国电力可靠性技术解决方案协会（CERTS）于2002年提出。在各国对微电网定义的基础上，结合我国发展微电网的具体需求，国家发改委、国家能源局于2017年发布的《推进并网型微电网建设试行办法》中，给出了微电网的基本定义：微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施监控和保护装置等组成的小型发配用电系统。微电网一般在35干伏及以下，系统容量原则上不大于20兆瓦。 1.发展背景 全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会制定了多项微电网国家、行业、团体标准。 国家标准 行业、团体标准 独立型微电网运行管理规范DL/T1863-2018微电网第1部分：微电网规划设计导则NB/T101482019微电网第2部分：微电网运行导则NB/T10149-2019微电网接入系统设计规范T/CEC5006-2018微电网监控系统功能规范T/CEC148-2018低压微电网并一体化装置技术规范T/CEC150-2018并网型交直流混合微电网运行与控制技术规范T/CEC151-2018微电网并网调度运行规范T/CEC182-2018并网型微电网需求响应技术要求T/CEC152-2018 微电网接入电力系统技术规定GB/T33589-2017>微电网接入配电网测试规范GB/T34129-2017微电网接入配电网系统调试与验收规范GB/T512502017微电网监控系统技术规范GB/T36270-2018>微电网能量管理系统技术规范GB/T36274-2018>微电网工程设计规范GB/T51341-2018>微电网接入配电网运行控制规范GB/T34930-2018>微电网继电保护技术规定GB/T38953-2020>并网型微电网运行特性评价技术规范GB/T419952022 1.发展背景 现阶段，微电网根据用户的定制需求、当地的资源票赋上级的供电水平以及未来的发展规划等不同要素主要分为四种典型应用场景 01 02关键技术 03工程实践 04总结展望 2.关键技术 电网友好型微电网规划设计技术 构建适应大规模分布式资源接入的主配微一体化协同规划技术，打造主配微分层分级的动态“资源池合理配置储能、柔性互联等，发挥微网内部源网荷储协调控制的能力，平抑分布式新能源的随机波动，削弱新能源接入对配电网的冲击。 主配微一体优化规划技术 典型配网标准网架结构设计 2.关键技术 一次设备灵活化提升技术 以低成本、高效率、紧凑型的自主可控标准化功率模组构建微电网一次组网设备，提升微网与配网协同自灵活拼接、软件模块化组态、功率无感化分配的技术手段，提供适应多元化交互需求的微电网设备电压/频率主动支撑。 2.关键技术 二次系统能量多场景交互技术 通过微网能量管理系统的主动管理，实现对微网内多种能源接入的互补控制、多样性负荷的智能管控，促进微网稳定运行与多种清洁能源的就地消纳，提高能源利用率热冷 >多种能源输入 （光、风、氢、天然气等） 多种微电源类型 （同步机、异步机、PV、燃料电池等） 多种功率变换单元 （直流/直流、直流/交流、交/直/交） (并网，独立） >一些电源的间歇性和随机性 南瑞集团有限公司NARI GROUPCORPORATION 2.关键技术 微电网稳定控制技术 微电网内大量分布式电源和可控负荷接入下，系统电力电子化特征明显，故障时间尺度短，对安全控制响应速度要求极高，构建以微网智能控制器为就地快速控制的核心单元，根据与其互通的联络点断面记忆及区域稳定裕度可变边界约束的微电网负荷动态自适应控制方法，实现故障离网下带最大负荷稳定运行。 ,l 2.关键技术 微电网保控融合技术 微电网的保护与并离网控制必须紧密结合，应用基于时序控制的解合环及负荷转供控制策略，实现故障隔离、自愈及负荷转供的全过程精细化管控，保护与控制必须保证各状态间的平滑过渡，保证微网并网与独立运行状态的电能质量要求。 2.关键技术 主配微能量调控技术 从省-地-县/配分层平衡安全约束及调度模式角度出发，通过主-配-微资源可调节能力逐级聚合，主网全局决策，多级协同进行控制目标分解调节，开展自动功率控制、负荷精准控制、分布式电源群调群控等业务，以实现配网系统维持稳定运行、提高供电可靠性、改善功率质量、保护电力设备等目标。 2.关键技术 运营运行协同优化的分布式交易技术 电网紧急情况下（直流闭锁等）：对与调度签订直控协议的微电网，直接下发调节指令，支撑电网调控该过程不涉及补贴。 日常电网调节情况下：可考虑在管理信息大区建立微网聚合运营管理模块，微电网运营商通过该模块参与日前需求响应、辅助服务交易、现货交易等业务，该模块负责补贴结算。 2.关键技术 智能直流配电单元 柔性互联装置 交直流微网的主要节点设备>基于全控型电力电子器件，模块化设计 >模块化结构设计额定电压DC750V及以下，由直流断路器直流保护测控装置、多功能直流表、直流电表、分流器、电压/电流传感器、避雷器等组成，具有保护、测控、通讯、计量功能。 应用 应用 模块化储能变流器 具有恒功率、恒直流电压、恒压恒频等多种控制模式可实现功率调度、削峰填谷、并离网切换、虚拟同步机等功能 应用 2.关键技术 二次设备-微网能量管理层 微网能量管理系统能够对辑区内的分布式资源进行实时监视与控制，实现对微电网运行状态的智能管控 2.关键技术 二次设备-微网协调控制层 根据微电网不同网架结构及应用需求，区域协调控制装置可实现微网内快速的解合环、保护和稳定控制、功率平衡和效能优化。 装置应用南京禄口交直流微电网 装置特点>支持分层分区的控制架构和控制模式 >支持多种运行控制模式在线自适应切换适应星式、环网、网型、共母线等多种网架结构>支持N-x故障隔离、故障自愈及弹性恢复>支持Modbus、61850、GOOSE等多种通讯规约 连云港多端直流环网微电网浙江萧山多元融合弹性低压直流微电网浙江温州鹿西岛海岛型微电网 2.关键技术 二次设备-微网就地控制层 （1）微网并网接口装置 安装于微电网与配电网的并网接口处，实现微电网并/离网运行模式快速切换控制，集保护、测控、通讯、电能质量监测、电能表抄表、光纤远跳、同期合闸与同期调节控制于一体，支持DL/T860建模、IEC61850通信规约。 （2）区域测控保护终端 安装于微电网汇流母线处，可实现6-10条线路的保护、测控功能，具备通讯、电能质量监测、电能表抄表、光纤远跳、同期合闸与同期调节控制等功能，支持DL/T860建模、IEC61850通信规约。 （3）负荷控制器 实现微电网内负荷监测、控制与管理，管理电动汽车、变压器、有源滤波器、大用户等负荷，支持负荷需求响应、区域负荷的功率分配、负荷分级控制等功能。 01 02关键技术 03工程实践 04总结展望 3.工程实践 鹿西岛井网型海岛微电网 浙江温州鹿西岛微网示范工程为国家863计划先进能源技术领域“含分布式电源的微电网关键技术研发课题示范工程。工程建设微电网监控及能量管理系统，具备运行监控、发电/负荷预测、并离网自动切换、微网黑启动、微网经济运行等应用功能。 3.工程实践 三沙永兴岛独立供电型海岛微电网 永兴岛在分布式光伏、储能及微电网能量管理系统建成之前主要由柴油发电机为主供电源，装机3×500kW岛内新建了装机容量为500kWp的光伏发电站，配置了功率/容量为500kWh*2/1MWh的磷酸铁锂电池。目前3台柴油发电机交替使用，提升了安全经济与清洁低碳水平。 3.工程实践 连云港农培基地多端低压直流微电网 连云港自贸区农培中心附近的3个小区建设一套低压柔性直流互联系统，直流电压等级为DC750V，供电半径覆盖农培中心周边1.5公里，通过3台200kW低压交直流柔性接口装置建立DC750V直流母线，常态化合环运行。 3.工程实践 苏州协鑫工研院微能网 协鑫微网包含光伏350kW，储能100kW*1h，风机30kW、冷热电三联供300kW，地源热泵5000kW。合应用光伏、天然气热电冷联产、风能、低位热能（地源热泵、光热）、LED、储能系统六种能源设备有机结合组成微能源网，满足用户的多种能源需求 01 02关键技术 03工程实践 04总结展望 4.总结展望 微电网作为消纳分布式新能源、推动国家双碳目标的有效手段将快速发展，其内涵特征功能形态随着能源、社会、市场的变化正发生深刻改变。同时，大量以新能源为主体的微电网无序接入配电网，将给配电网的安全稳定运行带来巨大风险与挑战。需要从微电网规划建设、运行管控、核心装备多方面因素考虑，构建电网友好型微电网，实现微电网与配电网、大电网的协同发展。 感谢垂听敬请指正