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1、微电网多级稳定控制框架及应用微电网多级稳定控制框架及应用 2014年11月13日 北京北变微电网技术有限公司北京北变微电网技术有限公司 孔启翔 2 主要内容主要内容 2 2 1 1 微电网主要关键技术微电网主要关键技术 微电网多级稳定控制系统微电网多级稳定控制系统 微电网概述微电网概述 3 3 微电网多级稳定控制产品介绍微电网多级稳定控制产品介绍 4 4 5 5 微电网多级稳定控制项目应用微电网多级稳定控制项目应用 概概 述述 WHAT:发、储、用 金钥匙、平台 WHY:能源、环境 可持续发展 WHEN:示范应用 WHERE:应用场 合 HOW:运行要求、 关键技术 WHO:产业链 (源、储、
2、控制、 变配电) 概概 述述-HOW SAFE:安全 RELIABLE:可靠 ECONOMIC:经济 EFFICIENT:高效 微电网基本要求:微电网基本要求: 微电网关键技术:微电网关键技术: 保护控制 稳定控制 能量管理 6 微电网运行要求及技术微电网运行要求及技术 SAFE:安全 RELIABLE:可靠 ECONOMIC:经济 EFFICIENT:高效 保护控制 稳定控制 能量管理 7 微电网运行要求及技术微电网运行要求及技术 微电网要解决好的主要技术问题:微电网要解决好的主要技术问题: 1 1、如何实现在市电或微电网故障时快速分离?、如何实现在市电或微电网故障时快速分离? 2 2、微电
3、网孤网运行时的继电保护问题?、微电网孤网运行时的继电保护问题? 3 3、微电网中各元件的接入,可调可控?、微电网中各元件的接入,可调可控? 4 4、微电网中多种电源的协调运行?、微电网中多种电源的协调运行? 5 5、微电网如何实现运行模式不间断切换?、微电网如何实现运行模式不间断切换? 6 6、微电网孤网运行时的电源与负荷的平衡问题?、微电网孤网运行时的电源与负荷的平衡问题? 7 7、微电网电压无功调节问题?、微电网电压无功调节问题? 8 8、微电网能源管理与经济运行?、微电网能源管理与经济运行? 其中第一、二条是微电网安全、可靠运行的前提,其他是高效、稳定运行的要求其中第一、二条是微电网安全
4、、可靠运行的前提,其他是高效、稳定运行的要求 ,因此微网故障的判别和快速动作是微网能够应用的基础,其他问题是微网发展,因此微网故障的判别和快速动作是微网能够应用的基础,其他问题是微网发展 、推广应用的动力。、推广应用的动力。 微电网主要技术难题微电网主要技术难题 主要内容主要内容 2 2 1 1 微电网概述微电网概述 微电网多级稳定控制系统微电网多级稳定控制系统 微电网主要关键技术微电网主要关键技术 3 3 微电网多级稳定控制产品介绍微电网多级稳定控制产品介绍 4 4 5 5 微电网多级稳定控制项目应用微电网多级稳定控制项目应用 微电网关键技术微电网关键技术-安全安全 微电网关键技术微电网关键
5、技术-安全安全 微电网关键技术微电网关键技术-安全安全 微电网关键技术微电网关键技术-安全安全 微电网安全要求涉及的关键技术微电网安全要求涉及的关键技术 继电保护技术: 不同运行模式判别; 快速动作; 孤岛判别和保护; 快述开关技术: 快速分断; 快速永磁机构; 真空灭弧; 微电网关键技术微电网关键技术-经济、高效经济、高效 经济、高效是微电网必须处理好的问题经济、高效是微电网必须处理好的问题 设备成本-电源、储能; 运行成本-开源、节流; 管理成本-人员、流程; 分布式电源即插即用; 能量管理EMS; 经济调度; 综合监控系统SCADA; 微电网关键技术微电网关键技术-经济、高效经济、高效
6、微电网经济、高效涉及的关键技术微电网经济、高效涉及的关键技术 分布式电源即插即用: 孤网条件下电压、频率控制; 分布式电源控制; 分布式电源并联运行控制; 微电网关键技术微电网关键技术-经济、高效经济、高效 微电网经济、高效涉及的关键技术微电网经济、高效涉及的关键技术 能量管理EMS: 系统级功率平衡; 发电预测; 负荷预测; 储能、电源运 行工作点设定; 微电网关键技术微电网关键技术-经济、高效经济、高效 微电网经济、高效涉及的关键技术微电网经济、高效涉及的关键技术 经济调度: 电源调度-最大限度利用新能源; 负荷调度-实时电价(电源、储能); 需求侧响应(DR); 储能调度-储能运行曲线设
7、定; 动态成本计算:发电、储能、设备利用率等; 主要内容主要内容 2 2 1 1 微电网主要关键技术微电网主要关键技术 微电网概述微电网概述 微电网多级稳定控制系统微电网多级稳定控制系统 3 3 微电网多级稳定控制产品介绍微电网多级稳定控制产品介绍 4 4 5 5 微电网多级稳定控制项目应用微电网多级稳定控制项目应用 微电网多级稳定控制微电网多级稳定控制 孤网运行对稳定运行提出新的挑战和要求孤网运行对稳定运行提出新的挑战和要求 新型可再生能源的间歇性; 微网负荷预测的不确定性; 电力电子设备较小的惯量; 无功测量的分散; 冲击负荷相对影响较大; 多种设备接入和并联运行; 三级稳定控制: 设备级
8、 逻辑级 系统级 系统级-能量管理 设备级-稳定控制 器 设备级-快速动作 设备级-电源、负 荷自动调节(如 下垂控制) 逻辑级-中央控制 (有功无功平衡) 微电网多级稳定控制框架微电网多级稳定控制框架 系统级:系统级:15min 逻辑级:逻辑级:10ms15min 设备级:设备级:us10ms 微电网多级稳定控制微电网多级稳定控制 微电网可靠要求涉及的关键技术微电网可靠要求涉及的关键技术 稳定控制技术: 功率平衡(设备级); 稳定控制(设备级); 孤网电压频率控制; 无功平衡控制; 储能相关技术; 中央控制: 模式无缝切换; 功率平衡(逻辑级); 稳定控制(逻辑级); 多级微电网控制; 主要
9、内容主要内容 2 2 1 1 微电网主要关键技术微电网主要关键技术 微电网多级稳定控制系统微电网多级稳定控制系统 微电网多级稳定控制产品介微电网多级稳定控制产品介 绍绍 3 3 微电网概述微电网概述 4 4 5 5 微电网多级稳定控制项目应用微电网多级稳定控制项目应用 23 微电网解决方案核心产品一览微电网解决方案核心产品一览 实现在市电或微电网故障时快速分离实现在市电或微电网故障时快速分离; 微电网孤网运行时的继电保护问题微电网孤网运行时的继电保护问题; 微电网中各元件的接入,可调可控微电网中各元件的接入,可调可控; 实现运行模式不间断切换实现运行模式不间断切换; 微电网孤网运行时的电源与负
10、荷的平微电网孤网运行时的电源与负荷的平 衡问题衡问题; 微电网电压无功调节问题微电网电压无功调节问题; 微电网能源管理与经济运行微电网能源管理与经济运行; BBMGBBMG产品介绍产品介绍 25 系统级系统级-MG1000微电网软件系统微电网软件系统 MG1000微电网系统控制软件主 要完成:系统运行电气数据采集( PSCADA)、微电网电力监视控制 、微电网报表统计、微电网能量管微电网能量管 理。理。 产品系列: MG1100 微电网电力监控软件 PSCADA MG1200 微电网能量管理系统软 件MEMS MG1300微电网经济运行软件 MG1400电能质量监测分析软件 MG1500微电网
11、实时调度 26 MG1000微电网软件系统微电网软件系统 27 MG2500 微电网中央控制器 采用高档工业控制计算机 专业逻辑控制软件包 高速全电路采集模块 高速DI/DO采集模块 新型高速实时工业以太网技术 系统达到1ms级实时性,满足微电网控制 需求 实现微电网实时模式控制功能 实现微电网电压无功自动调节功能 实现微电网电源、负荷实时动态调节功能 MG2500微电网中央控制器是微电网控制 系统的核心关键设备。 逻辑级逻辑级-MG2500微电网中央控制器微电网中央控制器 28 设备级设备级-BBMG微电网硬件系统(三快一稳)微电网硬件系统(三快一稳) 微电网保护与控制设备是微电网控制系统的
12、基础。微电网控制设备配合微微电网保护与控制设备是微电网控制系统的基础。微电网控制设备配合微 电网系统控制软件组成整个微电网控制系统,通过微电网控制系统的协调电网系统控制软件组成整个微电网控制系统,通过微电网控制系统的协调 运行解决微电网运行的主要问题:运行解决微电网运行的主要问题:1、故障时快速分离;、故障时快速分离;2、不同运行模式、不同运行模式 下的继电保护问题;下的继电保护问题;3、实现多种运行模式快速切换;实现多种运行模式快速切换;4、孤网运行时的功、孤网运行时的功 率的平衡问题;率的平衡问题;5、对系统进行无功功率调节优化,实现最优运行;、对系统进行无功功率调节优化,实现最优运行;6
13、、实、实 现了能源管理与经济运行,现了能源管理与经济运行,达到最大限度的利用清洁能源的目的。达到最大限度的利用清洁能源的目的。 29 MG2000微电网保护与控制设备微电网保护与控制设备 30 MG2100 微电网专用继电保护 MG2100微电网专用继电保护,与MG2500微电网中央控制器相配合,实现微 电网保护。 对微电网发电、用电、储能设备提供必要的保护,接受微电网控制系统的统一 控制以保证微电网的稳定、可靠运行,幵可同时满足用户对电能质量和供电安 全方面的需求,是微电网功能实现的关键设备。 孤网/幵网模式转换 快速速断保护 三段式电流保 具有通讯接口 支持MODBUS规约 MG2000微
14、电网保护与控制设备微电网保护与控制设备 31 MG2300 PCC快速开关 本产品属于一种微电网PCC(Point of Commn Coupling公共联接点)智 能成套设备,应用于微电网和公共电网连接处,是微电网和公共大电网联结 的关键设备,是将微电网保护、测控和快速断路器相结合的智能化成套设备, 能在故障后10ms内快速切除故障,形成孤网运行状态。通过采用快速永磁 机构、大电流控制技术、幵网、孤网保护模式自动切换、快速保护算法等先 进技术,实现了快速保护出口、快速动作、快速切除故障的目的,保证了微 电网在幵网或孤网运行状态下的可靠运行。 MG2000微电网保护与控制设备微电网保护与控制设
15、备 32 核心设备-MG3000微电网稳定控制柜 微电网能够稳定运行是微电网安全微电网能够稳定运行是微电网安全 、可靠运行并发挥效益的前提。微电、可靠运行并发挥效益的前提。微电 网要做到并网并得上,孤网稳得住,网要做到并网并得上,孤网稳得住, 隔离足够快,无缝切换,真正实现微隔离足够快,无缝切换,真正实现微 电网的即插即用,才能充分发挥其效电网的即插即用,才能充分发挥其效 益。益。 微电网分布式发电电源的特点及负微电网分布式发电电源的特点及负 载突变等问题,会带来微电网系统振载突变等问题,会带来微电网系统振 荡甚至崩溃,这是困扰微电网发展和荡甚至崩溃,这是困扰微电网发展和 应用的关键技术。我公
16、司根据微电网应用的关键技术。我公司根据微电网 运行要求,结合公司最新的研究成果运行要求,结合公司最新的研究成果 ,利用新型的双向逆变技术、高效的,利用新型的双向逆变技术、高效的 储能技术,开发出了专门应用于微电储能技术,开发出了专门应用于微电 网稳定控制的专用设备微电网控制器网稳定控制的专用设备微电网控制器 。 33 BMS 中控系统中控系统 电池1 电池y 电池串x 电池1电池y 电池串x 换流器 AC380v电网 系统原理图: 微电网稳定控制器主要功能:微电网稳定控制器主要功能: (1)实现微电网正常运行状态下的功率跟踪,实现电池的充放电管理)实现微电网正常运行状态下的功率跟踪,实现电池的
17、充放电管理 及指定的微电网与主网的功率交换;及指定的微电网与主网的功率交换; (2)主网故障,微电网孤岛运行方式下,支撑系统能够提供参考电压)主网故障,微电网孤岛运行方式下,支撑系统能够提供参考电压 和频率,实现各电源间的功率平衡分配,保证孤岛系统的稳定运行,和频率,实现各电源间的功率平衡分配,保证孤岛系统的稳定运行, 提供抗短时冲击能力,平滑供电,储能,削峰填谷。支持不间断并网提供抗短时冲击能力,平滑供电,储能,削峰填谷。支持不间断并网 到孤网模式转换。到孤网模式转换。 主网恢复正常,支撑单元能够跟踪主网电压与频率,带动孤岛系统无主网恢复正常,支撑单元能够跟踪主网电压与频率,带动孤岛系统无
18、缝并入主电网。缝并入主电网。 MG3000微电网稳定控制柜 34 MG5000微电网网关接口柜微电网网关接口柜 微电网网关接口柜是微电网稳定运行的关键微电网网关接口柜是微电网稳定运行的关键 设备,安装于公共电网联接处(设备,安装于公共电网联接处(PCC点),主要点),主要 有快速开关、微网保护、微电网控制装置、并网有快速开关、微网保护、微电网控制装置、并网 控制装置等部分组成,完成微电网稳定控制、与控制装置等部分组成,完成微电网稳定控制、与 公共电网的联结与隔离保证微电网的正常稳定运公共电网的联结与隔离保证微电网的正常稳定运 行。微电网网关接口柜的设计目的是让用户或设行。微电网网关接口柜的设计
19、目的是让用户或设 计院更方便、更简单、更容易的了解和使用微电计院更方便、更简单、更容易的了解和使用微电 网,通过微电网网关接口柜产品的应用使得微电网,通过微电网网关接口柜产品的应用使得微电 网成为像局域网一样方便。网成为像局域网一样方便。 在传统的变电站或是配电室基础上,将进线在传统的变电站或是配电室基础上,将进线 柜更换为微电网网关接口柜,母线上增加分布式柜更换为微电网网关接口柜,母线上增加分布式 电源储能等设备,网关接口柜通过分布式电源储能等设备,网关接口柜通过分布式PLC和和 通讯实现对母线上所有馈出开关、分布式电源的通讯实现对母线上所有馈出开关、分布式电源的 控制,这就实现了微电网。控
20、制,这就实现了微电网。 产品系列:产品系列: MG5100 微电网网关接口柜微电网网关接口柜: 0.4kV ,小型,小型 MG5200 微电网网关接口柜微电网网关接口柜: 10kV,中型,中型 MG5300 微电网网关接口柜微电网网关接口柜: 35kV ,大型,大型 主要内容主要内容 2 2 1 1 微电网主要关键技术微电网主要关键技术 微电网多级稳定控制系统微电网多级稳定控制系统 微电网多级稳定控制项目应用微电网多级稳定控制项目应用 3 3 微电网多级稳定控制产品介绍微电网多级稳定控制产品介绍 4 4 5 5 微电网概述微电网概述 36 典型微电网项目 公司微电网系统典型应用和场景主要有:岛
21、屿、无电区、城 市智能新区、工业园区、科研院所。 国网公司北京顺义华中园智能小区试点工程-微电网控制系统; 国网公司北京左安门智能小区试点工程-光伏发电与低压配电系统; 陕西地方电力公司富平居民小区新能源微电网示范工程; 新奥生态城、天合光能、天威保变、华能研究院微电网工程; 北京市新能源产业基地、嘉兴软件园、科力远工业园微电网工程; 新疆、青海无电区独立光伏供电系统民生工程; 山东长岛、南麂岛、鹿西岛微电网工程; 浙江工业大学、北京建筑大学、沈阳工业学院微电网实验室项目。 37 北京新能源产业基地智能微电网项目 一一. .智能微电网变配电系统智能微电网变配电系统 二二. .风力发电示范系统风
22、力发电示范系统 三三. .绿色电动汽车智能充放电示绿色电动汽车智能充放电示 范系统范系统 四四. .储能系统储能系统 五五. .高品质供电示范高品质供电示范 六六. .微电网控制与能量管理系统微电网控制与能量管理系统 七七. .智能配电系统智能配电系统 八八. .智能用电系统智能用电系统 九九. .高品质通信系统高品质通信系统 十十. .智能微电网控制及园区能源智能微电网控制及园区能源 服务中心服务中心 38 常州天合光伏发电系统有限公司微电网项目 39 常州天合光伏发电系统有限公司微电网项目 40 新奥智能微电网建设 新奥能源生态城是一座以系统能 效技术和煤基低碳能源转化技术应用 为核心的微
23、缩示范城。生态城涵盖了 太阳能、风能、生物质能、环境势能 多品类清洁能源技术的应用,拥有气、 电、热等混合能源供给的智能能源管 理系统,充分体现了能源从生产、储 运、应用到再生四环节的智能循环与 高能效利用。生态城中可再生能源的 使用比例达到63%,和传统城市相比 碳排放减少了70%,能效提高20%, 城市自给能源实现80%。 项目的分布式发电容量达到 400kW,储能100kW。作为该项目智 能电网部分的合作伙伴,我公司负责 智能微电网的方案总体设计、软硬件 设备的提供和项目工程调试工作。 世博会新奥泛能网落地工程 41 Diagram 42 Diagram 43 44 微电网PCC快速开关及保护应用 联联 系系 我我 们们 公司名称:北京北变微电网技术有限公司公司名称:北京北变微电网技术有限公司 公司电话:公司电话:010-62669781/62669783/62963842 公司地址:北京市中关村软件软华夏科技大厦二层公司地址:北京市中关村软件软华夏科技大厦二层 公司传真:公司传真:010-62963842-8010 公司邮编:公司邮编:100193 汇报完成,谢谢各位专家!汇报完成,谢谢各位专家!
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