[发明专利]无电地区中的微电网并网系统

说明书

技术领域

本发明涉及供电领域，特别涉及一种无电地区或孤立电网中的微电网并网系统。

背景技术

我国的能源结构与负荷特性决定了西部、北部作为发电基地，中部东部作为负荷中心的电力工业发展特性。由此，通过长距离，大容量的输电通道连接发电基地及负荷中心的输电形式成为我国主要输电形式。但这种形式发生事故时事故容易扩散，且对于负荷中心的调峰问题造成较大压力。而大范围远距离的输电，调峰较难，因此，可以考虑从需求侧管理的角度解决。而灵活方便的分布式供电可以成为长距离，大容量供电模式的重要补充。但是普遍使用新能源的分布式发电受自然因素制约严重，这一因素直接导致了分布式电源、用电负荷、储能装置和控制装置等结合而成的微电网概念。

实际工程中，根据微电网构成电源的不同，微电网典型结构分类的不同，微电网建设地点，建设目的的不同，最后微电网的并网方式也不尽相同。微电网典型电源主要分为单一电源、风光储联合发电、微型燃气轮机及联供类电源、生物质能微电网等多种类型。微电网典型结构有交流微电网、直流微电网、交直流微电网

其中，对于可再生能源种类较为单一的某些地区，主要采取适合当地的可再生能源作为微电网基础电源，同时为满足不同的建设目的，配置不同的储能及辅助的其他新能源电源。一般来说，单一电源类地区主要以风电和光伏为主。以风电为主的微电网，主要应用于我国西部，北部等风力资源为一类或二类，但较为偏远的地区，主要用于向当地供应电力，作为大电网的重要补充。此外，东南沿海省份以风电为主的微电网，容量较小，且往往配有光伏，储能等其他能源，主要以科学研究为主，一般采用并网型，需要大电网支援。

离网型光伏微电网为了解决晚上无阳光的问题，主要通过配置储能设备满足晚上的电力需求。限于成本，离网型光伏微电网所供负荷往往较小，且对供电可靠性要求不高。并网型光伏微电网一般不配置或少量配置储能，配置目的主要为改善电能质量。建设地点则为电网较强的城市，而且往往与建筑相结合，避免占地过多，比如在公共设施、商业建筑及工业厂房屋顶等安装并网光伏发电系统。

风光储联合供电微电网是指以光伏发电和风机发电为主要功能形式的微电网，可以结合风电及光伏发电的特点，形成优势互补。比如，风力发电往往白天发电少，夜间发电多，而光伏正相反。风光结合可以在某种程度上减小微电网电源的波动性。为在更广泛的范围内体现风光互补，同时保证微电网的电能质量满足其他要求，需要配置一定量的储能设备。但风光储微电网由于配置了一定量的储能装置，成本往往较高，为了能最大程度削弱成本过高的开发压力，这类微电网往往在风光资源相对较好，电力市场较为成熟，经济发达的地区作为试点开发。成本的因素限制了风光储微电网在一般地区的开发潜力。

微电网实际建设时，除风光储等应用范围较广，相对成本较低的电源外，也有其他类型电源。目前我国诸多城市均开发工业园区、高科技园区，这类园区往往有较为稳定的冷热负荷需求。燃气轮机具备单位功率费用较低，环境友好，能源利用率高等特点，因此，燃气轮机成为提供园区冷热电联供的中坚力量。通过充分燃烧天然气推动汽轮机发电，直接利用废气供热或通过溴化锂机组制冷，以满足冷热负荷需求，提高能源利用率。但是限制燃气轮机的主要因素在于气源的落实。我国天然气储量分布不均，西气东输工程对于东部大中城市天然气供应有限，且价格往往较贵。因此目前燃机系统利用场合较少，仅限于天然气供应相对较为充足的大城市，且一般均为并网型电网，仅用来供应冷热负荷。

生物质能分为多种，包括木材碎屑、秸秆、沼气、生活垃圾等等。我国资源丰富，不同的地区也适用于不同的生物质能。比如，林业较为发达的东北部地区，可以利用采伐剩余碎屑作为生物质发电原材料。中东部农业较为发达的省份，适合以秸秆，粮食加工残渣等作为生物质能发电的原材料。而广大农村地区，适宜发展畜禽养殖废弃物沼气发电等，并同时采用生活垃圾和农作物秸秆等生物质能，以这些供能系统为基础发展微电网。

交流微电网目前还是微电网主流，以成熟交流电网为基本网架结构，在负荷侧进行负荷及微电网电源分配，成为交流微电网的雏形。

对于分布式电源较多，负荷较小的情况，可以选择直流微电网。采用直流微电网，可以大量减少交流微电网中大量使用的变流器，使分布式电源中的电力直接由直流负荷消纳，结构更为简单，损耗更小，效率更高。

混合型交直流微电网通过交流系统与户用交流网络相联系，通过逆变器与直流微电网联络。这种微电网结构灵活，适用于各类负荷。但是这种微电网结构相对复杂，相对建设成本较高。