微网在新奥能源生态城的应用

摘要:微网是相对于传统电力供应的一种小型、智能化电力网络，随着燃气发电机、光伏发电等分布式电源的快速发展及用户用电安全性要求的提升，微网将迎来快速发展的时期。微网可以提高终端用户在电力系统中断时的用能安全，减少电力传输距离，降低能源损耗。发展微网在中国有极其深远的意义。

关键词:微网 新奥能源生态城

中图分类号： P754.1 文献标识码： A 文章编号：

概况

微网概况

微网是一组由分布式电源、负荷、储能装置和控制装置构成的系统，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络。

微网所含有的分布式电源包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏发电、风力发电机、蓄电池和高速飞轮等 。

微网是智能电网的重要组成部分，能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调调度控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。

微网接入配电网不仅可以充分利用配电网内部的绿色可再生能源, 还可以大大提高整个电网的安全性, 预防电网大停电事故的发生。是中国建成坚强智能电网的一个重要环节。目前，国内外对微网已有较多研究与应用，微网在一些国家和地区已经得到推广和应用。

新奥能源生态城

新奥能源生态城是新奥集团于2009年在廊坊新奥科技园投资兴建的一座能源生态城，占地10万M2。

以新奥系统能效及泛能网技术为理论基础，目标是为实现能源综合利用的最优化、最大化，生态城包含微藻养殖、煤气化、生物燃气、三联供系统、地源热泵系统、储电、储冷热系统、CNG储气、水处理系统、光伏发电、储冰系统、智能大厦等项目。

生态城设计综合能效指标70%，可再生能源利用率达到63.9%，化石能源利用率降至35%。

新奥微网概况

微网是生态城中重要的基础网络组成部分，其中涉及到电力系统自动化、电力电子、通信、自动控制、模拟仿真和计算机软件等技术，涵盖了从分布式发电、配电、储电、用电及冷/热/电能源耦合等各环节的技术应用。新奥微网已经实现了光伏、燃气发电机、风力发电机、储能电池等分布式能源系统的基础工程及运行控制，特别是电能质量检测及保护控制等都已经在系统中有较完备的设计；

新奥微网的低压400V侧母线由四段母线组成。其中1段、2段母线为生态城一般负荷供电。生态城的光伏发电、燃气发电、储电系统、三联供系统中冷却系统及智能大厦的一级负荷分别连接至四段母线。智能大厦的二级负荷和三级负荷分别连接至三段母线。三段母线通过PCC快速开关与二段母联相连。一段与二段，三段与四段母线分别通过常规母联开关相连。一段母线和二段母线分别连接至10kV/0.4 kV变压器,并在进线开关设置逆功率保护器。

分布式电源主要为光伏、储电系统和燃气发电机，其容量如下：

智能大厦顶部：120kW； 大厦BIPV：40kW；

建筑屋顶光伏：180kW； 汽车充电站光伏：40kW

光伏电池及组件：选用新奥薄膜光伏电池；

光热系统：选用新奥光热组件；

光伏逆变器：选用荣信电力电子股份有限公司产品

储电电池

园区锂电池：100kW×4h；

光伏汽车充电站锂电池：200kWh；

锂电池：选用比亚迪工程磷酸铁锂电池

双向逆变器：选用比亚迪逆变器

冷热电三联供（燃气发电机）

燃气发电机（卡特彼勒）：160kW；

燃气发电机：选用卡特彼勒公司设备；

溴冷机：选用特麦斯设备；

微网内负荷主要为智能大厦内电力负荷和微网内设备工作所需的电力负荷

微网主要特点

微网相对于传统的大电网，具有几个重要的特点。

可并可分，无缝切换

在市电供应正常的情况下，微网可以并网工作。在市电中断的情况下，微网可断开与主网连接的PCC开关，以燃气发电机为主电源向智能大厦内一级负荷和部分二级负荷持续供电。在市电恢复情况下，微网通过同期装置，实现向市网并网。

削峰填谷和吸纳多余电力

现阶段廊坊地区峰谷电价差较大，利用储能系统做削峰填谷具有重要意义。随着储能电池能量密度的提升，削峰填谷将会更加普及。在用电高峰时，储能系统根据控制器要求的功率值实现向电网供电。在电力低谷时，储能系统根据控制器要求的功率值进行充电。

在当前电力政策下，电力的并网问题是始终困扰微网发电的一个重要因素。电力自发自用和并网不上网是当前微网的一个最佳选择。在微网内发电功率超过用电功率时，通过储能电池吸纳多余功率，实现并网不上网，保证逆功率保护器不动作。

降低市政建设费用和降低能源损耗

微网内分布式电源一般都集中在负荷的中心，可以减少电网系统建设的容量，并减少电力在传输中的损耗。

新奥微网的运行状态

新奥微网主要供应智能大厦的电力需求，智能大厦内有很多重要实验设备，对电力的稳定性要求较高。

微网主要分为并网状态、并网转孤网状态、孤网状态及孤网转并网状态四个状态。

并网状态

在电力正常的情况下，微网主要运行在并网状态，控制系统对燃气发电机、储电系统、光伏系统进行实时调整，保证系统运行于最佳状态。由于三联供系统兼顾生态城的供冷热需求，因此微网的动态调整需兼顾冷热系统的需求，为微网的调整带来了一些挑战和困难。

在并网状态时，微网在保证并网不上网的原则下，优先对光伏发电进行利用，同时要保证燃气发电机运行在最佳经济区。控制系统根据上级优化系统的模型计算，在保证系统安全的前提下，执行优化系统的策略。

并网转孤网状态

并网转孤网是在电力中断或计划性孤网的情况，微网由并网状态向孤网状态转变的一个过渡阶段。

在这个阶段下，控制系统要保证用电负荷的容量不要超过分布式电源总量的容许值。当负荷功率过大时，微网系统将不能维持，导致崩溃。在本系统中，主电源为燃气发电机，控制系统将限制值维持在30kW。

当检测市电供应中断时或执行计划性孤网时，微网由并网状态转为孤网状态，控制系统迅速切断PCC开关，同时根据分布式电源当前的发电容量，根据预先设定的优先级顺序，切断三级负荷和部分二级负荷，微网由并网状态切换至孤网状态。

孤网状态

孤网状态是微网的一个重要状态，在电力中断时，微网由并网状态过渡至孤网状态时，控制系统根据当前预先设定的策略要求，投入分布式电源，通过增加或减少负荷，实现微网的稳定控制。

控制系统通过对主要系统的用电监视，保证用电安全。

孤网转并网

在市电恢复情况下或计划性孤网完成时，由孤网状态切换至并网状态时，控制系统调整燃气发电机的同期装置，待电压、频率、相位满足并网要求时，同期装置合PCC开关，实现孤网向并网的切换。

PCC合闸后，控制系统将孤网切除的负荷重新投入，完成了孤网向并网系统的切换。

新奥微网的发展和应用

随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面对新能源的有力支持, 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。

智能电网的快速发展为微网接入配电网提供了有利的条件，智能配电网的发展的目标之一就是解决大量分散的分布式电源在配网中的运行问题；但如果由智能配电网直接管理网络中的分布式电源则可能由于数量巨大而导致难以调度。同时电源的不同归属也无法保证调度指令能够被快速、准确、有效地执行，微网技术可能是解决这一矛盾的有效途径。

新奥微网自2009年开始建设，经过3年多的建设和运行，功能逐渐完善，微网由区域单纯电力供应向区域供冷、热、电、燃气等能源一体化发展。

结束语:新奥目前已经在单种能源调峰及电、气、热多种能源调峰、能源优化、调配等积累丰富的经验和技术。目前已经支持了国内外多个项目的规划、设计和建设工作。