储能在分布式发电及微网中的应用及收益分析
第三章储能在分布式发电及微网中的应用及收益分析
分布式发电及微网日益成为能源领域的应用热点之一，按照国家能源规划，到2020年，分布式发电的装机容量将达到2.1亿千瓦，占全国总装机的 11%。储能作为分布式发电及微网的关键支撑技术，在该领域具有巨大的应用潜力。
一、储能在分布式发电及微网中的应用现状
1. 储能在分布式发电及微网中的应用现状
分布式发电是指位于用户所在地附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所生产的电力除由用户自用和就近利用外，多余电力送入当地配电网的发电设施、发电系统或有电力输出的能源综合梯级利用多联供系统。
微网可分为并网型微电网和离网型微电网两大类，其中并网型微电网既可并入大电网运行，也可以在外部电网故障情况下，转为独立运行模式继续为微网内重要负荷供电；离网型微电网不和常规电网相连，利用自身的分布式电源满足微网内负荷的需求。
CNESA的项目库数据显示，截止到2013年底，分布式发电及微网已经成为储能最热点的应用领域之一，美国、中国及欧洲是发展最快的地区，其中美国在项目数量及装机容量方面都占据世界领先，中国位列第二。
就目前已开展的项目来看，包含储能系统的分布式发电及微网项目主要应用于社区、工业、商业、户用、偏远地区，军方等领域。其中，社区类的项目数量是最多的，占所有项目数量的 50%，主要分布在美国和日本。其次是海岛和偏远地区类储能项目，分别占总项目数量的12%和9%，主要在中国和美国。由此可见，储能在解决居民用电安全以及解决无电人口用电问题方面的巨大市场潜力。在应用技术方面，锂离子电池、铅酸电池是在这一领域应用最多的技术。其中，锂离子电池装机容量占总容量的50%，是近年来被认为应用领域最广且非常有发展前景的技术；铅酸电池，由于其便宜的价格，相对成熟的技术，在预算不高或早期建设的微网系统中成为最佳选择，现有市场份额占总容量的27%。钠硫电池、液流电池在这一领域也有一定的应用，装机容量分别占总容量的8%。
2. 储能在分布式发电及微网中的主要应用
储能是分布式发电及微网的关键支撑技术，尤其是在包含可再生能源技术的分布式发电及微网系统中发挥着重要作用。其作用可概括为3个方面。
微电网中的储能技术研究
微电网中的储能技术研究 发表时间：2017-11-16T20:32:52.097Z 来源：《电力设备》2017年第20期作者：桂宝利 [导读] 摘要：面对日益复杂的电力系统和日趋严重的生活环境，微电网对电力发展越显重要，它可促进可再生能源分布式发电的并网，有利于可再生能源的应用，对当下我国新能源建设有着重要意义，本文针对微电网中的储能技术这一方面进行研究分析，介绍储能技术在微电网中的作用和几种常用储能方式，在此基础上着重介绍超级电容器这种储能方式。 （国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山 063000） 摘要：面对日益复杂的电力系统和日趋严重的生活环境，微电网对电力发展越显重要，它可促进可再生能源分布式发电的并网，有利于可再生能源的应用，对当下我国新能源建设有着重要意义，本文针对微电网中的储能技术这一方面进行研究分析，介绍储能技术在微电网中的作用和几种常用储能方式，在此基础上着重介绍超级电容器这种储能方式。 关键词：微电网；储能技术；超级电容器 引言： 微电网是对大电网出现的某些问题的有效补充，开展微网技术的研究不但有利于推动新能源和可再生能源的开发与利用，对目前电网建设也具有重要的现实意义。而微电网中储能系统又是其重要的环节，有很大的市场前景，利用储能技术将太阳能、风能等无污染可再生能源储存在储能系统中，适时提供电能，不需要投资大的发电站，又能有效应用可再生能源，对电网的电能质量、电网稳定性以及供电可靠性都有很大的提升。本文阐述了储能技术在微网中的作用，对常用几种储能方式的优缺点进行了分析，着重对超级电容器这种储能方式的应用前景进行分析介绍。 1储能技术在微电网中的作用研究 微电网一方面利用了可再生能源分布式发电，但另一方面因为大部分可再生能源不稳定，很容易跟随外界条件的变化而变化，降低了电网电能质量，对电网的安全稳定运行造成了影响。而将储能技术应用在微网中，将极大的有利于微电网的快速发展。 （1）提供短时供电 微电网存在两种典型的运行模式：并网运行模式和孤岛运行模式。在正常情况下，微电网与常规配电网并网运行；当检测到电网故障或发生电能质量事件时，微电网将及时与电网断开独立运行。在两种模式的转换中，往往会有一定的功率缺额，在系统中安装一定的储能装置储存能量，就能保证在这两种模式转换下的平稳过渡，保证系统的稳定。 （2）电力调峰 由于微电网中的微源主要由分布式电源组成，其负荷量不可能始终保持不变，并随着天气的变化等情况发生波动。另外一般微电网的规模较小，系统的自我调节能力较差，电网及负荷的波动就会对微电网的稳定运行造成十分严重的影响。对于微电网，如果使用调峰电厂，运行昂贵，实现困难，并不现实。储能系统可以有效地解决这个问题，它可以在负荷低落时储存电源的多余电能，而在负荷高峰时回馈给微电网以调节功率需求。 （3）改善微电网电能质量 微电网要作为一个微源与大电网并网运行，必须达到电网对功率因数、电流谐波畸变率、电压闪变以及电压不对称的要求。此外，微电网也必须满足自身负荷对电能质量的要求，保证供电电压、频率、停电次数都在一个很小的范围内。通过对微电网并网逆变器的控制，就可以调节储能系统向电网和负荷提供有功和无功，达到提高电能质量的目的。 （4）提升微电源性能 多数可再生能源诸如太阳能、风能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均匀性和不可控性，输出的电能可能随时发生变化。这就决定了系统需要储能装置来储存能量，起到过渡的作用，提升微电源性能。 2储能技术的几种方式 微电网中的储能方式有下面几种： （1）蓄电池 蓄电池储能是目前微电网中应用最广泛、最有前途的储能方式之一。蓄电池储能可以解决系统高峰负荷时的电能需求，也可用蓄电池储能来协助无功补偿装置，有利于抑制电压波动和闪变。但蓄电池的充电电压、电流不能太大，要求充电器具有稳压、稳流和限压、限流的功能，所以它的充电回路也比较复杂。另外充电时间长，充放电次数仅数百次，因此限制了使用寿命，维修费用高。如果过度充电或短路容易爆炸，不如其他储能方式安全。由于在蓄电池中使用了铅等有害金属，所以其还会造成环境污染。 按照蓄电池电源使用化学物质的不同，又可以分为：铅酸蓄电池、锂离子电池、其他电池，诸如钠硫电池、液流钒电池、石墨烯电池等。 （2）超导储能 超导储能系统(SMES)利用由超导体制成的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来，在需要时再将储存的能量送回电网或直接给负荷供电。SMES与其他储能技术相比，由于可以长期无损耗储存能量，能量返回效率很高；并且能量的释放速度快，通常只需几秒钟，因此采用SMES可使电网电压、频率、有功和无功功率容易调节。但是，超导体由于价格太高，造成了一次性投资太大。 （3）飞轮储能 飞轮储能技术是一种机械储能方式。早在20世纪50年代就有人提出利用高速旋转的飞轮来储存能量，并应用于电动汽车的构想。但是直到80年代，随着磁悬浮技术、高强度碳素纤维和现代电力电子技术的新进展，才使得飞轮储能才真正得到应用。 （4）超级电容器储能 超级电容器是由特殊材料制作的多孔介质构成，与普通电容器相比，它具有更高的介电常数，更大的耐压能力和更大的存储容量，又保持了传统电容器释放能量快的特点，逐渐在储能领域中被接受。下面专门就超级电容器进行详细介绍。 3 超级电容器储能方式简介 超级电容器作为一种新型的储能器件，因为其无可替代的优越性，成为微电网储能的首选装置之一。超级电容器储能系统在电力充足
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战
分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战 发表时间：2018-04-17T10:33:57.577Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：林飞孙婧妍 [导读] 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。 （国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司） 摘要：本文介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势 ,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源 ,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响。 关键词：智能电网；分布式发电；微网 当前 ,作为集中式发电的有效补充 ,分布式发电及其系统集成技术已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持 ,分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。在未来 ,微网技术是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。正因为如此 ,对智能配电网的技术需求从未像今天这样迫切。 一、分布式发电 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源 ,包括可再生能源 (太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气) 进行发电供能的技术。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点 ,但是 ,一些可再生能源具有的间歇性和随机性等特点 ,使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡 ,通常还需要其他内部或外部电源的配合。 1、分布式发电系统运行特性 分布式发电系统通常包括能量转换装置 (即分布式电源) 及控制系统 ,并通过电气接口与外部电网相连 ,分布式发电技术的千差万别使得各种分布式电源具有完全不同的动态特性 ,而分布式发电系统的动态特性却不仅仅体现其电源本身的特性 ,除了少数直接并网的分布式电源外 ,其他大多通过电力电子装置并网。 2、分布式发电相关技术问题 考虑到经济性 ,各种分布式电源只有并网运行才能有效发挥其技术优势。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化 ,因此 ,这些电源不能独立地向负荷供电 ,不可调度 ,需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。此外 ,分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布 ,对配电网而言 ,由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流 ,给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。下图为分布式电源配电网： 二、微网 微网指的是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统 ,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。分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战的经济意义主要体现在 : ①可大大提高分布式电源的利用率 ; ②有助于电网灾变时向重要负荷持续供电 ; ③避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响 ;④有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。当前 ,微网实验室和示范工程的建设格外令人关注 ,欧盟以及美国、加拿大、日本等国家都建成了具有各自特点的微网项目 ,并开展了相关领域的研究工作。 三、智能配电网 智能电网以实现电网的安全稳定运行 ,降低大规模停电的风险 ,使分布式电源得到有效利用 ,同时提高电网资产的利用率以及用户用电的效率、可靠性和电能质量为主要目标。智能输电网立足于提高输电网运行的安全性和稳定性 ,降低全网大规模停电的风险 ,实现能源的广域优化配置以及大型可再生能源的集约化开发。智能输电网的建设为智能配电网的实现提供了坚强的网架基础,保证了智能配电网发展的可持续性。 1、智能配电网相关技术问题 智能配电网的发展动力主要来源于技术上的推动和商业需求的拉动。从技术上看 ,分布式发电技术、通信与信息技术的发展是促进配电网向智能化方向发展的最大动力。在系统控制方面 ,含微网的智能配电网与大电网的控制问题具有典型区别 : ①智能配电网与输电网中的电源特性明显不同 ,后者主要为同步电机 ,具有自同步性 ,而分布式电源则大多通过电力电子逆变器并网 ,没有自同步性 ; ②微网及配电网中的负荷波动对电源输出影响较大 ,而输电网中负荷波动相对冲击小 ; ③分布式电源的多样性、间歇性与随机性增加了电压与频率控制的难度,而实现多微网的协调控制则更加困难 ; ④输电网的控制侧重于可靠性 ,而智能配电网还要同时关注电能质量等其他问题。在系统保护方面 ,由于分布式电源和微网的存在使得配电网中的潮流具有双向性 ,含微网的智能配电网应该在故障和非正常运行时首先保证整个系统的安全性和稳定性。 2、分布式发电、微网与智能配电网的关系 当前 ,分布式发电技术、微网技术和智能配电网技术分别处于不同的发展阶段。其中 ,部分分布式发电技术已经比较成熟 ,处于规模化应用的关键阶段 ,政策上的支持加快了分布式发电技术的推广与应用 ,影响分布式发电技术发展的关键问题并不是分布式发电本身的技术问题 ,而是其并网后带来的电网运行问题。微网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题 ,同时 ,它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致 ,本质上公用微网已经具备了智能配电网的雏形 ,它能很好地兼容各种分布式电源 ,提供安全、可靠的电力供应 ,实现网络层面的能量优化 ,起到了承上启下的作用 ,但它与智能配电网的主要区别体现在多样化商业产品的提供和与用户的互动性方面。相对于微
储能和分布式电源在售电中的应用和前景探讨
储能和分布式电源在售电中的应用和前景探讨 北京清能世福科技黄骏 售电市场现状 截止2017年1月，已有21个省（区、市）开展电力体制改革综合试点，9个省（区、市）和新疆生产建设兵团开展了售电侧改革试点。 2016年，全国包括直接交易在内的市场化交易电量突破1万亿千瓦时，约占全社会用电量19%。每度电平均降低电价约7.23分，为用户节约电费超过573亿元。 在2016年国家电网为用户节省的电费约等于国家电网的总利润。售电市场改革，使得大量企业进入市场分蛋糕，导致蛋糕看似变小了，市场容量降低。那么如何将“蛋糕”做大做强，是目前最值得考虑的。 那么如何做大蛋糕？ “十三五”期间（即2015-2020年），国家规划的在新能源方面的投资是2万亿，其中光伏、太阳能方面的投资是1万亿。可以看出，国家一直支持分布式光伏的发展。随着新能源汽车的发展，锂电池储能市场也在不断扩大，储能也似乎处于爆发前期。 光伏、分布式发电以及储能市场不断被看好。通过售电市场的改革，不仅能够降低用户的用电费用，使大家能够共享售电市场利润，并改善气候环境。 分布式电源运营模式 “分布式光伏”在高渗透率情况下会产生弃光现象，向上级电网倒送电力，对电网的安全造成影响。 所以“分布式光伏”以“自发自用、余量上网、电网调节”的模式运作，在确保安全的前提下，积极发展融合先进储能技术、信息技术的微电网和智能电网技术，提高系统消纳能力和能源利用效率。 低渗透率运营模式 运营模式：“自发自用、电网调节” 关键：用户电价<电网售电价 实例：光伏分布式发电
分布式光伏发电电价 = 用户电价 + 0.42 + 地方补贴 其中，0.42元/kWh为国家补贴，连续补贴20年。 高渗透率运营模式 运营模式：“自发自用、余量上网、电网调节”，或“弃光”以防分布式电源向上一级电网倒送电力，分布式电源配电网要求典型光伏电站总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内的最大负荷25%。可以增加储能，减少弃光，并防逆流，还可作为备用电源，在电网故障情况下孤网运行。 关键：分布式电源度电成本<余量上网部分电价，电网安全、电能质量 实例：光伏分布式发电 自发自用部分电价 = 用户电价+0.42（国家补贴） +地方补贴 余电上网部分电价 = 当地脱硫煤电价+0.42 （国家补贴）+地方补贴 目前国家每度电补贴0.42，加上部分地方补贴，可以看出分布式光伏的支持力度很大。 电池储能的构成和作用 储能可以说是一个非常大的市场，经过多年酝酿，储能处于爆发前期。 电池储能系统构成：由电池系统（含电池、BMS）、双向变流器（PCS，充电和放点功能）、变压器组成。 储能的作用是：在充电过程中把电网的电能转存储到电池中，在需要时，再将电池的能量转换到电网。电池储能的关键就在于转换效率和度电成本。 电池储能系统效率由各个转换环节组成（如下图）
分布式能源与微电网技术
分布式能源与微电网技术 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微 电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为 现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全 问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发 展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太 阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化 控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加 强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式 发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提 供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统 一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加 强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是 新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源， 在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主 要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分 重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出 波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下， 对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能 互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对 电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度， 以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问 题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释 放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基 于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力 系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效 的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予 全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式 能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线 汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将
分布式发电与微电网
分布式发电与微电网 一、分布式发电 分布式发电技术就是充分开发与利用可再生能源的理想发生,它具有投资小、清洁环保、供电可靠与发电方式灵活等优点,可以对未来大电网提供有力补充与有效支撑,就是未来电力 系统的重要发展趋势之一。 (一)分布式发电的基本概念 分布式发电目前尚未有统一定义,一般认为,分布式发电(Distributed Generation, DG)指为满 足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。分布式电源(Distributed Resource, DG)指分布式发电与储能装置(Energy Storage,ES)的联合系统(DR=DG+ES)。它们规模一般不大,通常为几十千瓦至几十兆瓦,所用的能源包括天然气(含煤气层、沼气)、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源;而储能装置主要为蓄电池,还可能采用超级电容、飞轮储能等。此外,为了提高能源的利用效率,同时降低成本往往采用冷、热、电联供(Combined Cooling、Heat and Power, CCHP)的方式或热电联产(Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation)的方式。因此,国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源(Distributed Energy Resource, DER)系统,而将包含分布式能源在内就是电力系统称为分布式能源电力系统。由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁与可再生能源。未来分布式能源系统就是应用将会越来越广泛。 分布式发电直接接入配电系统(380V或10kV配电系统,一般低于66kV电压等级)并网运行较 为多见,但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联,形成独立供电系统(Stand-alone System),或形成所谓的孤岛运行方式(Islanding Operation Mode)。采用并网方式运行,一般不需要储能系统,但采取独立(无电网孤岛)运行方式时,为保持小型供电系统的频率与电压稳定,储能系统往往就是必不可少的。 由于这种发电技术正处于发展过程,因此在概念与名称术语就是叙述与采用上尚未完全统一。CIGRE欧洲工作组WG37-33将分布式电源定义为:不受供电调度部门的控制、与77kV以下电压等级电网联网、容量在100MW以下的发电系统。英国则采用“嵌入式发电”(Embedded Generation)的术语,但文献中较少使用。此外,有的国外文献与教科书将容量更小、分布更为分散的(如小型用户屋顶光伏发电及小型户用燃料电池发电等)称为分散发电(Dispersed Generation)。本节所采用的DG与DR的术语,与
储能在分布式发电及微网中的应用及收益分析
第三章储能在分布式发电及微网中的应用及收益分析分布式发电及微网日益成为能源领域的应用热点之一，按照国家能源规划，到2020年，分布式发电的装机容量将达到2.1亿千瓦，占全国总装机的11%。储能作为分布式发电及微网的关键支撑技术，在该领域具有巨大的应用潜力。 一、储能在分布式发电及微网中的应用现状 1. 储能在分布式发电及微网中的应用现状 分布式发电是指位于用户所在地附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所生产的电力除由用户自用和就近利用外，多余电力送入当地配电网的发电设施、发电系统或有电力输出的能源综合梯级利用多联供系统。 微网可分为并网型微电网和离网型微电网两大类，其中并网型微电网既可并入大电网运行，也可以在外部电网故障情况下，转为独立运行模式继续为微网内重要负荷供电；离网型微电网不和常规电网相连，利用自身的分布式电源满足微网内负荷的需求。 CNESA的项目库数据显示，截止到2013年底，分布式发电及微网已经成为储能最热点的应用领域之一，美国、中国及欧洲是发展最快的地区，其中美国在项目数量及装机容量方面都占据世界领先，中国位列第二。 就目前已开展的项目来看，包含储能系统的分布式发电及微网项目主要应用于社区、工业、商业、户用、偏远地区，军方等领域。其中，社区类的项目数量是最多的，占所有项目数量的50%，主要分布在美国和日本。其次是海岛和偏远地区类储能项目，分别占总项目数量的12%和9%，主要在中国和美国。由此可见，储能在解决居民用电安全以及解决无电人口用电问题方面的巨大市场潜力。在应用技术方面，锂离子电池、铅酸电池是在这一领域应用最多的技术。其中，锂离子电池装机容量占总容量的50%，是近年来被认为应用领域最广且非常有发展前景的技术；铅酸电池，由于其便宜的价格，相对成熟的技术，在预算不高或早期建设的微网系统中成为最佳选择，现有市场份额占总容量的27%。钠硫电池、液流电池在这一领域也有一定的应用，装机容量分别占总容量的8%。 2. 储能在分布式发电及微网中的主要应用 储能是分布式发电及微网的关键支撑技术，尤其是在包含可再生能源技术的分布式发电及微网系统中发挥着重要作用。其作用可概括为3个方面。
储能微电网的9大关键技术
储能微电网的9大关键技术 现在美国有一个统计，目前最便宜的电价电源是风电，其次是光伏。去年在阿布扎比未来能源公司在中东的出口电价是每千瓦时1.79美分，这个价格已经远远低于传统能源的电价。 国内实施的“光伏领跑者计划”，北控在江苏宝应的投标价为0.47元/kwh，那边的平均上网电价是0.399元。当时光伏的组件是按2.7元/W计算，现在组件已降到了2.2元、2.3元。按照这个趋势发展下去，不管是光伏还是风电，平价上网的目标很快就会到来。可再生能源的经济性是有的，但是解决不了的一个问题就是它的波动性。 能源革命的终极目标是全世界100%的能源来自于光伏、风电、氢能燃料电池等可再生能源。主要有三种供给方式：一是集中式光伏、风电新能源+储能的能源供给方式，二是大型的独立储能电站化学储能、抽水蓄能等，三是以用户侧区域性微电网群（虚拟电厂）为架构的模式。 当新能源+储能的度电成本低于传统的化石能源时，微电网群和集中式新能源+储能的这种模式将会爆发式增长。而作为能源革命的关键技术，微电网及微电网群控制EMS系统、储能系统BMS、PCS 系统将是能源革命成功与否的关键。 关键技术1——项目顶层设计 大规模的储能系统有着不同的应用场景和商业模式，有的储能系统是单一的电网调峰，有的是调峰、调频和调压等多重应用场景的结合。根据不同的项目，大规模储能系统功率的配置和电池的配置、选型也是完全不同的，这个系统目标函数要系统安全、稳定、可靠，要有经济性。 大功率储能系统的顶层设计是非常重要的，涉及到储能功率配置、储能Pack成组和储能容量配置等诸多因素。一个光伏电站平均的储能时间是10分钟还是20分钟、还是50分钟，这个电网是有要求的。比如现在青海要求光伏、风电有10%的储能容量的配比，不同的地方配比是不一样的。另外充放电电流大小、BMS均衡电流大小、调峰容量需求以及一次、二次调频所需时间，这些约束条件和最后要达到的目标之间要确保整个流程设计是闭环的。
分布式发电、微网与智能配电网综述
分布式发电、微网与智能配电网综述 姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXX 清华大学电气一班
1.分布式发电 1.1 概念 美国于1978年在《公共事业管理政策法》中将DG定义为：为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几kW～50MW的小型模块式且与环境兼容的独立电源。 分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内，大型的分布式电源容量可以达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点，但是，一些可再生能源具有间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡，通常还需要其他内部或外部电源的配合。分布式发电技术的应用对开发可再生能源起着促进作用，有利于减少环境污染，是非常清洁的发电方式，可以建立在居民区和商业中心． 1.2 几种主要的技术 目前，比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。应用较多的为热电冷三联供（CCHP），有时简称为CHP (Combined Heating &Power)。 1.2.1风力发电 风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再转化为电能的一种发电方式。风力发电机的t要组成部分为支撑塔、风力涡轮、调相装置、齿轮箱、发电机以及速度测量和控制装置等。风力发电的运行方式主要有两种：①独立运行的供电系统，解决规模小的社区用电问题：②作为常规电网的电源，与电网并联运行。虽然风电技术难度高，成本高，受风的影响很不稳定等问题比较突出，但由于风能是一种可以加以利用的可再乍能源清洁无污染。不产生有害气体和废弃物，因此风力发电越来越受到世界各过的重视。 1.2.2光伏发电 光伏发电系统直接将太阳能转变为电能，不需要热力发动机，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。发电装置由固态半导体电子器件组成，重量轻，采用模块化的结构，所以光伏系统适用于其他分布式发电技术不能实现的环境(如安装于居民建筑物上)，但缺点是投资大，成本太高。近年来，随着光伏电池成本的下降以及对可再生能源利用的重视，光伏发电也开始用于并网运行。特别是嵌入到建筑物顶上的光伏发电系统，可直接连到用户的低压电网上去使总体造价降低，具有广阔的应用前景。在美国和日本的一些地区，已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的光伏发电系统与当地电网相联。 1.2.3燃料电池发电 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。按电解质的性质町将燃料电池分为许多类：聚合电解质膜电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体电解质燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等。其能量转化效率可达40％至60％，有害废物排放可以忽略，运行时无噪声。可直接安装在居民区。由于其所具有的特点，以及起容鼍上的可塑性、高效率和模块化设计，使之特别适合在分布式发电系统中应用。但燃料电池要广泛应用到分布式发电系统中仍有很多挑战和技术问题需要克服，如生产以氢为燃料的燃料电池，如何通过增加起制造容量来减少其发电费用。 1.2.4热冷电三联供
微电网储能技术研究综述
电力系统新技术 专业电力系统及其自动化 班级研1109班 学号1108080392 学生周晓玲 2012 年
电力储能技术 摘要：储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。本文主要介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、液流电池储能以及超导储能、超级电容器储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态，比较了各种储能技术的优缺点，并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。 关键词：储能技术，可再生能源发电，消峰填谷，一次调频ABSTRACT：Power storage technology serves to cut the peak and fill valley，regulate the power frequency，improve the stability，and raise the utilization coefficient of the grid in the power system.This paper introduces various types of storage technology such as pumped hydropower,flywheel electricity storage technology，compressed air energy storage，sodium sulfur(NaS)battery,，Flow Battery Technology，super conductive magnetic energy storage and super capacitor storage discusses their advantages and disadvantages．The development trend and the Different applications of storage technology in the power system are also summarized． KEY WORDS：energy storage technology，renewable energy Resources power generation，peak load shifting，primary frequency 1.背景意义 近几十年来，电能存储技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。电能的存储是伴随着电力工业发展一直存在的问题，其实到现在为止也没有一种非常完美的储能技术，但经过几代科学家的努力，一些比较成熟的储能技术在各行各业发挥着重要的作用。储能的优点有很多，节能、环保、经济。比如火电厂要求以额定负荷运行，以维持较高的能源转换效率和品质，但用电量却随时间变化，如果有大容量、高效率的电能存储技术对电力系统进行调峰，对电厂的稳定运行和节能是至关重要的。另外，由于分布式发电在电网中所占的比例越来越高，基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统要存储一定数量的电能，用以应付突发事件。随着电力电子学、材料学等学科的发展，现代储能技术已经得到了一定程度的发展，在分布式发电中已经起到了重要作用。储能已经成为除发、输、变、配、用五大环节的第六大环节。如下图即为储能在电力系统中的应用。
分布式发电和微网(外文翻译一)
XXXXX毕业设计（论文）外文翻译 原文题目：Microgrids and Distributed Generation 译文题目：分布式发电和微网 学院名称：XXXXXX 专业班级：XXXXXX学生姓名：XXXXXX 微网和分布式发电 Robert H. Lasseter, Fellow, IEEE Abstract : Application of individual distributed generators can cause as many problems as it may solve. A better way to realize the emerging potential of distributed generation is to take a system approach which views generation and associated loads as a subsystem or a “microgrid”. The sources can operate in parallel to the grid or can operate in island, providing UPS services. The system will disconnect from the utility during large events (i.e. faults, voltage collapses), but may also intentionally disconnect when the quality of power from the grid falls below certain standards. Utilization of waste heat from the sources will increase total efficiency, making the project more financially attractive. University of Wisconsin Laboratory verification of microgrid control concepts are included. CE Database subject headings: CHP, distributed generation, intentional islanding, inverters, microgrid, power vs. frequency droop, voltage vs. reactive power droop. 摘要：应用分布式发电技术造成的问题与它能解决的问题相比是一样多的。为了更好地实现分布式发电，就是将其包含的发电机组和与之关联的负载组成的系统当做子系统或微网来处理。这个微网可以并网运行或者以孤岛的方式运行，提供不间断电源。当微网发生大事件（故障、电压崩溃）或者功率因素跌落到某个标准值时，它会自动与大电网分离，从而保证大电网的稳定运行。此外利用发电时产生的余热，有利于提高整体的效率，使得项目具有更好的经济效益。美国的威斯康辛大学实验室在这方面进行了相关的实验，对微网这个概念作出了更加详细的诠释。 关键词：热电联产，分布式，孤岛模式，逆变器，微网，功率与频率衰减特性，电压与无功功率的衰减特性 1.引言 随着社会经济的发展以及技术的不断改进，人们对电能的需求提出了更高的要求。由于传统的发电模式存在效率低、能耗大以及经济效益低等诸多的问题，而新兴的技术具有低排放、低经济成本、搞经济效益等优势，分布式发电在逐渐取代原来的传统模式。与此同时，分布式发电涵盖的范围非常广，这其中包括内燃机，微型燃气轮机，燃气涡轮发电机，光伏，燃料电池和风能发电。这些新技术的应用，为电网输送更加可靠、高质量的电能提供了保障。 虽然分布式发电在美国的普及程度还没有达到显着水平，然而，这种情况正在发生迅速的改变，这让我们更加要注意这种发电方式带来的与原来的配电系统不匹配的问题。滥用分布式发电造成的问题与它当初解决的问题是一样多的。一种更好开发分布式发电潜能的方式就是将包含分布式发电机和与之关联的负载的系统当做子系统或微网来处理控制。这种方法考虑到通过当地的
微电网标准体系
微电网标准体系建设 微电网在全国范围发展迅速，亟需标准化工作给予技术支撑和规范。微电网改变了电力系统在中低压层面的结构和运行方式。与微电网的电网运营企业和设备供应商们熟悉的传统原则受到挑战。迫切需要国家层面的标准化工作支撑，很多时候我们一些供电原则、保护原则等受到挑战，迫切需要从国家层面标准化工作的支撑，必须要有国标才方便管理层面，甚至政府、法院认可的程度。 微电网的标准体系急需统一的规划和顶层设计，微电网和分布式电源并网涉及发电、电网、用户等多个领域，系统复杂性突出。需要将微电网作为一个相对独立单元，对相关技术领域开展系统分析。对不同应用场景下微电网、分布式电源功能进行定位和系统边界区分。从系统的角度辨识标准缺失和可能出现的重复甚至矛盾的地方，识别亟需制定的标准，制定微电网标准化路线图和标准体系。这是我们标委会在做的工作。 目前定的标准，包括微网建模及仿真、微网并网、微源接入微网、微网规划设计、微网运行特性测试、微网调试及验收、微网运行维护、微网内发电侧管理、微网内需求侧管理、微网内储能管理、微网保护、微网信息与通讯、微网监控系统功能、微网黑启动、微网运行评价。在标准领域都有很多工作急需要做，没有这些标准支撑很难形成大规模网站化推广。 针对微电网建设的难题，北京群菱专注于微电网研究试验平台的开发，推出多个微电网实验平台： 1.微电网仿真试验研究平台 2.微电网监控及能量调度管理系统 3.微电网电缆阻抗模拟系统 4.多源互补智能微电网供电系统 5.开放式交直流电力电子研究与试验平台
以上平台均为群菱能源专业设计制造，详细技术方案请联系群菱获取。试验平台可以满足交直流混合微电网的关键设备检测、功能性验证试验、能量调度管理及控制策略研究、微电网之间的相互影响及调度控制技术研究、微电网储能研究以及风光储科学配比优化研究与高渗透率研究。 群菱能源微电网仿真实验室成功案例：中国电科院“先进配电自动化与配电网优化控制联合实验室”、“电力需求侧管理和智能用电仿真实验室”,中科院电工研究所“多能互补发电系统运行和保护性能测试系统”,国网智能电网研究院“交/直流电网物理仿真试验平台”,河南电科院“智能配电网新能源接入研究平台”,浙江工业大学“智能微电网试验、测试与储能系统”,南昌大学“微电网仿真模拟试验平台”等数十家科研院所，为我国微电网标准体系建设贡献出一份力量。 标准化工作的现状以及展望，中国在IEC先后发起成立adhocG53微电网特别工作组和IECSEG6微电网系统评估组，这个组的使命去年年底已经完成了，制定IEC在微电网领域的战略规划。目前微网标准的现国家标准层面，微电网领域6项，行业标准微电网领域4项。微电网标准体系的研究和编制，内容涵盖微电网的规划设计、调试验收、并网测试、运行控制等内容。
微电网储能技术
微电网储能技术 0引言 在过去的几十年里，电力系统已发展成为集中发电、远距离输电的大型互联网络系统。但是近年来随着用电负荷的不断增加，而电网建设却没有同步发展，使得远距离输电线路的输送容量不断增大，电网运行的稳定性和安全性下降。并且现阶段用户对电能质量和电力品质的要求越来越高，以及环境和政策因素使这种传统的大电网已经不能很好地满足各种负荷的要求。鉴于上述问题，经过不断的发展，逐步形成了一种特殊电网形式：微电网。而储能系统作为微电网中必不可少的部分，发挥了至关重要的作用[1-2]。 微电网可被看作电网中的一个可控单元，它可以在数秒钟内反应来满足外部输配电网络的需求，增加本地可靠性，降低馈线损耗，保持本地电压，保证电压降的修正或者提供不间断电源。微电网可以满足一片电力负荷聚集区的能量需要，这种聚集区可以是重要的办公区和厂区，或者传统电力系统的供电成本太高的远郊居民区等。由于我国大部分地区是农村地区，供电可靠性不高，断电事故时有发生，然而提高可靠性的成本又相当昂贵。如果在负荷集中的地方建立微电网，并利用储能系统储存电能，当出现短时停电事故时，储能系统就能为负荷平稳地供电。 因此，储能系统在微电网中有非常大的市场前景，对电网的电能质量、电网稳定性以及供电可靠性都有很大的提升。太阳能、风能等无污染可再生能源储存在储能系统中，适时提供电能，不需要投资大的发电站，也不需要复杂的输送电网，是一种投资少、又能有效应用可再生能源的节能措施。 1储能技术在微电网中的作用 1.1提供短时供电 微电网存在两种典型的运行模式：并网运行模式和孤岛运行模式。在正常情况下，微电网与常规配电网并网运行；当检测到电网故障或发生电能质量事件时，微电网将及时与电网断开独立运行。微电网在这两种模式的转换中，往往会有一定的功率缺额，在系统中安装一定的储能装置储存能量，就能保证在这两种模式转换下的平稳过渡，保证系统的稳定。在新能源发电中，由于外界条件的变化，会导致经常没有电能输出（光伏发电的夜间、风力发电无风等），这时就需要储能系统向系统中的用户持续供电。 1.2电力调峰 由于微电网中的微源主要由分布式电源组成，其负荷量不可能始终保持不变，并随着天气的变化等情况发生波动。另外一般微电网的规模较小，系统的自我调节能力较差，电网及负荷的波动就会对微电网的稳定运行造成十分严重的影响。为了调节系统中的峰值负荷，就必须使用调峰电厂来解决，但是现阶段主要运行的调峰电厂，运行昂贵，实现困难。 储能系统可以有效地解决这个问题，它可以在负荷低落时储存电源的多余电能，而在负荷高峰时回馈给微电网以调节功率需求。储能系统作为微电网必要的能量缓冲环节，其作用越来越重要。它不仅避免了为满足峰值负荷而安装的发电机组，同时充分利用了负荷低谷时机组的发电，避免浪费。 1.3改善微电网电能质量 近年来人们对电能质量问题日益关注，国内外都做了大量的研究[3-4]。微电网要作为一个微源与大电网并网运行，必须达到电网对功率因数、电流谐波畸变率、电压闪变以及电压不对称的要求。此外，微电网必须满足自身负荷对电能质量的要求，保证供电电压、频率、停电次数都在一个很小的范围内。储能系统对于微电网电能质量的提高起着十分重要的作用，通过对微电网并网逆变器的控制，就可以调节储能系统向电网和负荷提供有功和无功，达到提高电能质量的目的。 对于微电网中的光伏或者风电等微电源，外在条件的变化会导致输出功率的变化从而引起电能质量的下降。如果将这类微电源与储能装置结合，就可以很好地解决电压骤降、电压
分布式发电与微电网技术专业简介
分布式发电与微电网技术专业简介 专业代码530112 专业名称分布式发电与微电网技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握太阳能、风能、生物质能等多种分布式能源发电基本知识，具备分布式发电系统和微电网的系统容量设计、设备选型、安装调试和运行维护能力，从事分布式能源系统关键设备的制造、分布式发电系统的设计、施工、运行等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向电力、能源、供电和电力设备制造企业，在制造设计、施工及管理等岗位群，从事分布式能源系统关键设备的制造、分布式发电系统的设计、施工和运行管理等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备对分布式发电系统的运行维护能力； 3.掌握多种分布式能源的发电技术，具备分布式发电系统的设计能力； 4.掌握分布式电源的并网技术，具备分布式发电系统的安装调试能力； 5.掌握微电网的结构、控制原理和方法； 6.了解国内外电力市场的概况和发展趋势。 核心课程与实习实训 1.核心课程
电工技术基础、电子技术基础、电气控制与 PLC 应用技术、电力电子技术、光伏发电技术、风力发电技术、微电网技术等。 2.实习实训 在校内进行电工基础、智能电源综合、电气绘图与电子 CAD、电气控制综合、光伏发电系统的安装与调试综合、风力发电系统的安装与调试、微电网技术综合等实训。 在发电、供配电企业进行实习。 职业资格证书举例 维修电工电气值班员电网调度自动化运维员 衔接中职专业举例 风电场机电设备运行与维护太阳能与沼气技术利用发电厂及变电站电气设备供用电技术 接续本科专业举例 电气工程及其自动化自动化新能源科学与工程电气工程与智能控制智能电网信息工程
微电网储能系统建模与分析
D-527 微电网储能系统建模与分析 陈琳浩1 ，张保会2 西安交通大学电气工程学院 Email: chen.3@https://www.wendangku.net/doc/472335084.html, ，BHZhang@https://www.wendangku.net/doc/472335084.html, 摘 要：微电网存在着并网和孤网两种运行方式。本文对微电网的控制原理进行了分析，讨论了双馈式风力发电机变流器的控制策略；并根据蓄电池和超级电容器的特点给出了储能系统的控制策略；还利用仿真软件建立了包含双馈式风力发电机、蓄电池和超级电容器储能装置的微电网模型；进行了并网和孤岛两种运行模式下的仿真，验证了所提出的储能系统控制策略的可行性和有效性。 关键词：微电网；储能系统；蓄电池；超级电容器 Modeling and Analysis of Micro-grid Energy Storage System Chen Linhao 1 , Zhang Baohui 2 College of Electrical Engineering of Xi'an Jiaotong University Email : chen.3@https://www.wendangku.net/doc/472335084.html, ，BHZhang@https://www.wendangku.net/doc/472335084.html, Abstract: Micro-grid exists two kinds of operation mode: interconnection and isloated network operation. In this paper, the control principles of micro-grid are analyzed, and discussed the control strategy of doubly-fed wind turbine type converter; and according to the characteristics of the battery and super capacitor energy storage system control strategy is given. Using simulation software set up also contain doubly-fed wind generator, storage battery and super capacitor energy storage device of micro grid model; The interconnection and the islands of the simulation of two kinds of operation mode, verified the feasibility and effectiveness. Keywords: micro-grid; energy storage system; storage battery; super-capacitor 1 引言 随着分布式能源的应用越来越广泛，电源功率的随机性和波动性对配电网产生了不利的影响，人们提出了微电网的概念，而微电网的运行离不开储能系统的支撑。参考文献[1-4]指出储能装置的主要功能：负荷调节作用，实现峰值转移；维持系统动态稳定，减小功率波动；提高调度能力，使分布式发电单元作为调度机组单元运行；提高分布式电源的输出可控性，平滑分布式电源的输出波动，降低对电网的冲击；当微电网脱离大电网独立运行时，能够及时吸收或补充必要的功率，维持微电网短时间孤岛运行。文献[5-7]介绍了双馈式风力发电机的基本原理和励磁方式。文献[8-9]介绍了仿真软件DIgSILENT 中电力元件的模型结构和建模仿真过程。 本文讨论由双馈式风力发电机，蓄电池和超级电容器储能装置组成的微电网的控制策略和建模仿真结果。 2 双馈式风力发电机的基本原理 风能转换设备是整个风力发电单元的始端，是风能与机械能转化核心环节。双馈式风力发电机的功率调节控制方式主要有两类：定桨距失速控制和桨距角控制。为避免复杂的建模与计算，忽略动态迟滞效应，常用的解析风力机模型为： 30.5(,)t P P Av C ρβλ= 112.51(,)0.22(1160.45)P C e λβλλβ?=?? 311(1(0.08)0.0035(1))λλββ?=+?+ 式中：P t 为气动功率；v 为有效风速；β为桨距角；λ为叶尖速比。 风力发电机转子侧变流器通常采用定子磁场矢量定向控制，选择定子磁链向量为d 轴方向参考。定子侧有功功率通过转子电流分量i rd 控制，而定子侧的无功功率可以通过转子电流的励磁分量i rq 控制，实现解耦控制。 网侧变流器通过电压定向控制维持变流器组直流母线电压稳定和变流器交流侧无功控制，实现解耦控制[2]。 此项工作得到国家重点基础研究发展计划（973计划）资助，项目批准号：2009CB219700。