分布式发电及微电网应用技术
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2.2 微电网的国内外发展状况

2.2.1 国外微电网发展状况

以欧盟、美国和日本为代表,他们积极推广微电网技术,并且已经取得了一定的进展。

欧盟第五框架计划(1998—2002)项目“The Microgrids: Large Scale Integration of Microgeneration to Low Voltage Grids Activity”,投资450万欧元,由希腊雅典国立大学领导,来自欧盟14个国家的组织和团体参加,成员包括希腊、法国、葡萄牙的电力大学和EmForce、SMA、GERMANOS、URENCO等著名公司,以及Labein、INESC Porto、曼彻斯特大学、ISET Kassel与ECOLE DES MINES等大学和团体,并在雅典、曼彻斯特等地建立了微电网的实验平台。该研究项目的重心是如何将各种不同的分散的小电源连接成一个微电网,并实现与配电网的连接,研究内容主要包括微电网中分布式电源的控制、保护方案和微电网的实验室建设。在此研究基础上,欧盟第六框计划(2002—2006)项目“Advanced Architectures and Control Concepts for More Microgrids”,投资850万欧元,继续由希腊雅典国立大学领导,同SIEMENS、ABB、SMA、ZIV、IPower、ANCO、Germanos及EmForce等公司合作,重点研究多个微电网连接到配电网的控制策略,协调管理方案、系统保护和经济调度措施,以及微电网对大电网的影响等内容。

美国权威研究机构美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)对微电网的概念及热电联产式微电网的发展做出了重要贡献。CERTS在威斯康星麦迪逊分校建立了自己的实验室规模的测试系统,并与美国电力公司合作,在俄亥俄州Dolan技术中心建立了大规模的微电网平台,美国电力管理部门与通用电气合作耗资400万美元,为期两年的集控制、保护及能量管理于一体的微电网平台也在建设中。此外,由加州能源认证资助,已建成了首个商用微电网。北方电力和国家新能源实验室也已在佛蒙特州建立了乡村微电网,用于检验微电网安装于乡村时所需要的技术革新和难点。

日本在分布式发电应用和微电网展示工程建设方面已走在世界的前列,已分别在八户、爱知、京都和仙台等地建立了微电网展示工程。在八户的微电网展示项目中,其目标主要集中在研究间歇的可再生能源发电对微电网控制的影响,分布式电源包括分布式光伏发电、小型风力机和生物质能发电。爱知县的微电网展示项目,主要研究分布式电源输出功率对负荷功率变化的跟踪能力,其中分布式电源包括各种不同的燃料电池。京都的微电网展示项目中的分布式电源既包括各种可再生能源发电也包括各种燃料电池,目标是研究建立在通信基础上的能源管理系统。而仙台的微电网展示项目中,既包括不同类型的分布式电源和不同类型的负荷(直流负荷和交流负荷),又采用了一些保证负荷侧供电质量的装置。

加拿大也积极进行了大量分布式发电的研究,但是他们所进行的分布式发电项目不是现在定义的严格意义上的微电网。当然,今后微电网的形式可能会更多样化。他们主要研究如何将已经存在的中小型水力发电、风力发电以及柴油机组发电联合起来应用。

当前,微电网相关技术的研究与示范工程的建设已经成为世界性的热门话题。加拿大、新加坡、新西兰等国家也积极参与到了微电网的研究中,建立了一批示范工程。

2.2.2 国内微电网发展状况

2004年前后,一些高校和科研院所开启了我国微电网技术研究的序幕。2005年9月,清华大学与辽宁高科技能源集团有限公司签署合作研究协议,成立了我国第一个微电网研究所。2006年,清华大学依托发电设备控制和仿真国家重点实验室,建成了微电网实验平台,同期又与许继集团有限公司合作共同搭建了微电网仿真平台,在微电网运行的安全稳定性分析、微电源电力电子接口通用模型、微网一体化控制模型等方面开展研究。2007年,合肥工业大学与加拿大New Brunswick大学共同开展了分布式多能互补能源微网供电系统集成与控制技术研究,在合肥工业大学校园内建成了示范型的独立型微网系统,主要利用太阳能和风能发电,发电容量为200kW。2008年10月,杭州电子科技大学与日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)合作,依托“先进稳定并网光伏发电微网系统国际合作实证研究”项目,在学校的下沙校区建成了240kW联网型微电网示范系统,是当时国际上唯一的光伏发电比例达50%的实验微型电网。2006年起,国家开始关注微电网技术的研究工作,国家相继把微电网技术研究列入“863计划”“973计划”等国家高科技项目之中,推进了微电网在我国的研究应用。

我国关于大型可再生能源发电的研究已经取得很多成果,如风力发电和太阳能发电,而对小型分布式电源组成的微电网的研究还是刚刚起步,但是我国对此项研究给予了大量的支持。目前,国内清华大学、天津大学、合肥工业大学、华北电力大学、上海交通大学、西南交通大学等高校及中国电力科学研究院、国网电力科学研究院等科研机构都在积极地参与微电网技术的研究,并已建成几个初具规模的微电网实验室。

虽然我国对微电网技术的研究还处于起步阶段,但近年来已有一些微电网试点工程建成投运,主要包括:

1)河南郑州财专光储微电网试点工程。

2)陕西世园会微电网试点工程。

3)河北承德围场县御道口村庄微电网试点工程。

4)浙江分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程。

5)广东佛山冷热电联供微电网系统。

6)广东珠海东澳岛风光柴蓄微电网项目。

7)浙江东福山岛风光储柴及海水淡化综合系统项目。

8)河北廊坊新奥未来生态城微电网项目。

9)天津中新生态城智能营业厅微电网试点工程。

10)内蒙古呼伦贝尔市陈巴尔虎旗赫尔洪德移民村微电网工程。

11)北京未来科技城智能电网综合示范工程分布式电源接入及微电网建设项目。

12)江苏扬州经济开发区智能电网综合示范工程分布式电源接入及微电网建设项目。

13)新疆吐鲁番新城新能源微电网示范项目。

14)江苏大丰智能微电网项目。

15)青海玉树水/光互补发电系统关键技术研究及示范项目。

16)浙江南麂岛、东福山岛和鹿西岛三大岛屿微电网示范项目。