智能微電網(wǎng)的研究發(fā)展

　　可再生能源分布式發(fā)電由于受到光照、風速等自然因素的影響，其隨機性、間歇性特點明顯，輸出功率波動范圍大，特別是分布式發(fā)電設(shè)備中電力電子裝置的廣泛應用、用戶與傳統(tǒng)電網(wǎng)的雙向互動對電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行和電能品質(zhì)均產(chǎn)生顯著影響。傳統(tǒng)電網(wǎng)尤其是配電網(wǎng)的確定性規(guī)劃和運行理論已難以滿足多類型分布式能源的大量接入，研究基于分層儲能的主動配電網(wǎng)對國家能源戰(zhàn)略的實施、可再生能源的合理利用及環(huán)境的改善具有重要的經(jīng)濟社會意義。

　　傳統(tǒng)配電網(wǎng)是潮流亟待發(fā)展中的單相流動的輻射型配電網(wǎng)。

　　主動配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)有很大不同。這是因為各種分布式電源接入，變?yōu)殡娫磁c負荷混合的、潮流雙向流動的負載網(wǎng)絡(luò)。

　　中國的智能配電網(wǎng)建設(shè)需要兼顧智能化和配電網(wǎng)擴容發(fā)展的問題。國內(nèi)配電網(wǎng)自動化程度較低，配電信息化系統(tǒng)也還處于部署階段，配電網(wǎng)絡(luò)大都仍處于不可觀、不可測和不可控的狀態(tài)，其控制方式和管理模式到目前為止主要采用的是被動的模式。此外，國內(nèi)現(xiàn)有的配電網(wǎng)資產(chǎn)平均年限較短(如10~20年)，不宜進行大規(guī)模更新改造，而負荷仍以每年7%的速度增長，配電網(wǎng)絡(luò)還以相應規(guī)模在擴大。當前建設(shè)的配電網(wǎng)可能未來50年仍有可能在使用，因此，中國不僅要研究主動控制和主動管理達到平滑負荷需求與提高可再生資源滲透率(可再生資源發(fā)電量占總用電量的比例)的問題，

　　還要研究現(xiàn)有配電網(wǎng)的充分利用和擴展的問題，相關(guān)的主要研究課題如下。

　　(1)在基于分層諸能的主動配電網(wǎng)工程建設(shè)中，主動配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、控制算法、管理平臺、分層分級平臺保護裝置的仿真驗證是其重要的一個環(huán)節(jié)。在基于分層儲能的主電網(wǎng)示范工程搭建之前能夠?qū)χ鲃优潆娋W(wǎng)運行、控制、調(diào)度、管理、保護等各方面進行深入的理論和實驗研究，對縮短主動配電網(wǎng)的建設(shè)周期，節(jié)省建設(shè)成本是必要的。

　　若采用主動配電網(wǎng)系統(tǒng)實物實驗平臺驗證控制算法及能量管理平臺、分層分級保護裝置，不僅耗資巨大，而且接入實際電網(wǎng)后可能會對大電網(wǎng)造成嚴重危害，影響大電網(wǎng)的正常運行，給國家、社會、企業(yè)造成巨大損失。同時主動配電網(wǎng)接入大電網(wǎng)后難以進行些相關(guān)試驗來檢驗配電網(wǎng)管理平臺與大電網(wǎng)之間的相互影響，而控制任務的多樣性導致主動配電網(wǎng)控制策略和管理平臺較為復雜，因此建立基于分層儲能的主動微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真平臺尤為重要。

　　(2) 隨著電網(wǎng)分布式發(fā)電裝置大量接入、可再生能源的大利用、新能源汽車推廣、配電網(wǎng)側(cè)運行效率提高，給配電網(wǎng)提出了更高要求?；诜謱觾δ艿闹鲃优潆娋W(wǎng)能夠改善分布式發(fā)電和充電設(shè)施的可控性，實現(xiàn)與大電網(wǎng)的友好協(xié)調(diào)，較好地解決了新能源和電動汽車高滲透率接入電網(wǎng)的問題。為提升基于分層儲能的主動配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研制能力，需要進一步研制含有分布式儲能裝置的交直流混合微網(wǎng)節(jié)點裝備，這種裝備的基礎(chǔ)是儲能裝置。

　　研究和開發(fā)一種儲能裝置，從單體電池的選擇、小模組的串并聯(lián)設(shè)計、模塊的設(shè)計，到電池系統(tǒng)的整體設(shè)計，

　　以及與其相應的BMS (電池管理系統(tǒng))設(shè)計，都必須考慮到其即插即、用的靈活適用性，從而使該儲能裝置適用于基于分層儲能的主動配電網(wǎng)。

　　在儲能裝置的研發(fā)過程中，充分考慮電網(wǎng)負載的不一致性、區(qū)域需求不平衡性等，以及儲能電池組現(xiàn)實存在的故障問題，需要使該儲能裝置具有一定的冗余功能，以確保供電網(wǎng)絡(luò)的輸出具備一定的系統(tǒng)容錯能力，保證電網(wǎng)輸出在一-定程度上滿足供電的持續(xù)性，同時可以減少系統(tǒng)的維護時間和成本。

　　人們看好鋰離子電池作為儲能裝置，但由于鋰離子電池材料的不穩(wěn)定性以及制造工藝條件的影響，使每一個電池均存在差異性，因此電池在充放電過程中表現(xiàn)出的性能有所差異，這種差異在現(xiàn)實中會始終存在，會大大降低電池性能，影響電池的使用壽命。就目前而言，如果要從電池本身去解決這個單體電池的差異問題，將會增加更多的成本和需要更先進的技術(shù)。為了解決這個問題，我們可以在電池的充放電過程中使用均衡的技術(shù)，來解決電池差異性，從而提高儲能電池裝置的有效容量和使用壽命。

　　儲能裝置中如具備智能化的BMS,配合相對應的電池組設(shè)計方案，可實現(xiàn)快速充放電轉(zhuǎn)換。

　　(3) 儲能裝置和高效直/直變換器是保證大量隨機間歇性分布式發(fā)電裝置接入微電網(wǎng)系統(tǒng)智能化、穩(wěn)定可靠運行不可或缺的部分，交直流微網(wǎng)系統(tǒng)通常需要增加由蓄電池、飛輪儲能、超級電容等組成的儲能系統(tǒng)。根據(jù)交直流微網(wǎng)系統(tǒng)的容量需求，由儲能系統(tǒng)來保證微電網(wǎng)系統(tǒng)能量的動態(tài)平衡。電池組均衡管理電路和電池組荷電狀態(tài)檢測算法、高效率雙模式三電平直直變換器、多端口高效三電平直/直變換器拓撲與控制策略等已成為交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容。因此，研究基于可靈活配置的電池成組技術(shù)的儲能裝置、高效率雙模式直流/直流變換器，對于研發(fā)交直流混合微網(wǎng)節(jié)點和集中儲能裝置的典型裝備具有重要的理論意義及工程應用價值。

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