《微電網緊急工況下的運行與控制》介紹了微電網的概念及微電網運行的必要條件，強調了基于高速通信網絡的先進管理系統(tǒng)是協(xié)調分布式電源、儲能設備及可控負荷統(tǒng)一運行的重要工具。
微電網zui 突出的特點就是既可以并網工作，也可以孤網運行。為應對微電網孤網運行狀態(tài)，需事先設想一整套的緊急處理方案。本書提供了可以確保微電網在孤網條件下穩(wěn)定運行的可行方案。推薦措施綜合考慮了不同電壓、頻率類型的逆變器控制模型在緊急情況下的控制方式，以獲得可靠的運行模式，避免孤網條件下運行情況的惡化。這些控制方式在制定過程中綜合考慮了微電網的各類特性，尤其是不同類型微型電源的反應特性。
為充分挖掘微電網的發(fā)電能力，本書就如何在低壓電網中快速進行黑啟動進行了探討和研究。本書提供的一些快速黑啟動方法，也有利于提高配電網的可靠性，減少用戶的停電時間。黑啟動過程中，微電網的恢復措施包括對一些環(huán)境條件的檢查和應對行動的次序的識別。電壓和頻率的控制方法，及對儲能設備的必要儲備，是確保恢復過程順利實現的必要因素。
適讀人群 ：《微電網緊急工況下的運行與控制》可供從事微電網緊急工況運行與控制的人員閱讀使用。
快速跟進和掌握微電網新技術，提升國有技術和產品的市場競爭力
微電網技術很好的解決了分布式中小型電源的應用問題，為風、太陽能等可再生能源發(fā)電的大規(guī)模應用找到了出路，適應了新能源的發(fā)展方向，是未來電網發(fā)展的重點之一。其概念自1999年問世以來，經過十多年的發(fā)展，在歐美日等地區(qū)獲得了大量的應用驗證，技術逐步成熟，已具備商業(yè)化應用的條件。2012年以前，中國因缺乏市場發(fā)展的內在動力，技術沉淀較少，整體上處于技術跟隨狀態(tài)。為快速跟進和掌握該領域最新技術，提升國有技術和產品的市場競爭力，計劃引進該領域最新科技著作。
Microgrids: Operation and Control Under Emergency一書是2011年之前歐洲微電網運行和控制技術階段性發(fā)展成果的總結。該書對微電網的概念及可靠運行的必要條件進行了歸納和總結，并在如何建模和分析微電網系統(tǒng)方面進行了探索。該書提出的分布式電源接入方法、微電網并網和離網運行控制、微電網在配電網黑啟動中的潛在能力等，都獲得了仿真驗證支持，具有良好的運用前景。希望該書的引進可以對國內相關領域的發(fā)展起到促進作用。
譯 者
2015年于南京
蔣雷海,高工，南京南瑞集團公司（國網電力科學研究院），有近10年的繼電保護研發(fā)經歷，參與過南瑞集團穩(wěn)定控制系統(tǒng)和高壓繼電保護裝置的研發(fā)工作，開發(fā)產品廣泛應用于中國電力系統(tǒng)。在國內核心期刊上發(fā)表過多篇論文，獲授權發(fā)明專利7項。曾獲省部級三等獎一項、國網公司創(chuàng)新班組成員。主要作品有：《常用電工電氣設備知識讀本》《國家電網公司物資采購標準：繼電保護及自動裝置卷》。
譯者序
插圖清單
表格清單
名詞縮寫
1 簡介1
1.1 背景和目的1
1.2 主要內容3
1.3 本書的章節(jié)結構4
2 分布式發(fā)電模式6
2.1 簡介6
2.2 分布式發(fā)電概念8
2.2.1 電力系統(tǒng)發(fā)電模式的變革10
2.2.2 分布式發(fā)電和自治及非自治微電網形態(tài)11
2.3 分布式發(fā)電增長的主要動力12
2.3.1 環(huán)境問題12
2.3.2 商業(yè)經濟因素12
2.3.3 國家/調控政策因素14
2.4 不同類型的分布式發(fā)電技術15
2.4.1 燃料電池15
2.4.1.1 燃料電池系統(tǒng)16
2.4.1.2 燃料電池種類17
2.4.2 微型燃氣輪機18
2.4.2.1 微型燃氣輪機技術現狀及應用19
2.4.3 光伏電池20
2.4.3.1 基本工作原理20
2.4.3.2 光伏電池模塊和陣列21
2.4.3.3 光伏系統(tǒng)結構22
2.4.4 微小型風力發(fā)電機23
2.4.4.1 水平軸風力發(fā)電機23
2.4.5 儲能設備24
2.4.5.1 電池組25
2.4.5.2 超級電容器26
2.4.5.3 飛輪儲能系統(tǒng)27
2.5 分布式發(fā)電接入配電網的技術挑戰(zhàn)29
2.5.1 電壓分布29
2.5.2 穩(wěn)態(tài)和短路電流32
2.5.3 配電網保護體系32
2.5.4 電能質量33
2.5.5 分布式電源穩(wěn)定性34
2.5.6 電網運行34
2.5.7 孤島和孤島運行35
2.6 小結42
3 微型發(fā)電和微型電網的概念及模型43
3.1 簡介43
3.2 微電網概念的建立44
3.2.1 CERTS微電網概念45
3.2.1.1 CERTS微電網構架45
3.3 微電網的運行和控制結構47
3.3.1 微電網通信系統(tǒng)50
3.4 微型電源動態(tài)模型51
3.4.1 固體氧化物燃料電池(SOFC) 52
3.4.2 單軸微型燃氣輪機(SSMT) 55
3.4.2.1 單軸微型燃氣輪機有功控制57
3.4.2.2 單軸微型燃氣輪機引擎58
3.4.2.3 永磁同步發(fā)電機(PMSG) 58
3.4.2.4 機組側逆變器59
3.4.3 光伏電池板60
3.4.3.1 配置最大功率點跟蹤系統(tǒng)的光伏陣列61
3.4.4 微型風力發(fā)電機63
3.4.4.1 風力透平機63
3.4.4.2 鼠籠式感應發(fā)電機64
3.4.5 儲能設備模型65
3.4.6 并網逆變器65
3.4.6.1 PQ逆變器控制67
3.4.6.2 電壓源逆變器控制68
3.4.6.3 暫態(tài)過載或短路狀態(tài)下的逆變器建模70
3.4.7 電網和負載模型71
3.5 小結71
4 微電網緊急控制策略72
4.1 簡介72
4.2 基于控制分類的微型電源73
4.3 孤島運行狀態(tài)下的微電網控制75
4.3.1 單主運行76
4.3.2 多主運行76
4.4 緊急策略78
4.4.1 頻率控制78
4.4.1.1 一次調頻控制78
4.4.1.2 二次調頻控制80
4.4.2 負荷減載81
4.4.3 電壓控制81
4.5 低壓微電網故障恢復服務84
4.5.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的黑啟動86
4.5.1.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障恢復策略87
4.5.1.2 電力系統(tǒng)故障恢復方案88
4.5.1.3 電力系統(tǒng)故障恢復過程中的特殊問題89
4.5.1.4 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和微電網故障恢復比較92
4.5.2 微電網黑啟動93
4.5.2.1 一般性假設94
4.5.2.2 微電網黑啟動順序95
4.6 小結96
5 孤島和黑啟動狀態(tài)下的微電網緊急控制策略評估97
5.1 簡介97
5.2 微電網測試系統(tǒng)97
5.3 計劃形成的孤島運行微電網99
5.4 非計劃形成的孤島運行微電網101
5.4.1 微電網運行場景102
5.4.2 單主控制策略103
5.4.2.1 微電網從中壓系統(tǒng)吸收功率情況103
5.4.2.2 微電網向中壓電網輸送功率情況109
5.4.2.3 孤島運行后的負荷狀態(tài)111
5.4.3 多主控制策略113
5.4.3.1 微電網從中壓電網吸收功率情況113
5.4.3.2 微電網向中壓電網輸送功率情況118
5.4.3.3 孤島運行時的負荷狀態(tài)120
5.5 微電網黑啟動121
5.5.1 故障恢復初始步驟123
5.5.2 微電網黑啟動程序長期過程仿真125
5.6 小結129
6 孤島微電網穩(wěn)定性評估131
6.1 簡介131
6.2 微電網能量平衡問題131
6.3 微電網穩(wěn)定性評估工具135
6.3.1 人工神經網絡135
6.3.1.1 人工神經網絡的訓練137
6.3.2 數據集生成138
6.3.3 生成數據集數字平臺建設140
6.3.4 人工神經網絡結構訓練140
6.3.5 防御控制措施的制定141
6.4 結果和討論143
6.5 小結148
7 結論149
7.1 本書主要貢獻149
7.2 未來工作建議151
附錄A 測試系統(tǒng)仿真參數153
附錄B 動態(tài)仿真平臺160
參考文獻165譯者序
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1 簡介1
1.1 背景和目的1
1.2 主要內容3
1.3 本書的章節(jié)結構4
2 分布式發(fā)電模式6
2.1 簡介6
2.2 分布式發(fā)電概念8
2.2.1 電力系統(tǒng)發(fā)電模式的變革10
2.2.2 分布式發(fā)電和自治及非自治微電網形態(tài)11
2.3 分布式發(fā)電增長的主要動力12
2.3.1 環(huán)境問題12
2.3.2 商業(yè)經濟因素12
2.3.3 國家/調控政策因素14
2.4 不同類型的分布式發(fā)電技術15
2.4.1 燃料電池15
2.4.1.1 燃料電池系統(tǒng)16
2.4.1.2 燃料電池種類17
2.4.2 微型燃氣輪機18
2.4.2.1 微型燃氣輪機技術現狀及應用19
2.4.3 光伏電池20
2.4.3.1 基本工作原理20
2.4.3.2 光伏電池模塊和陣列21
2.4.3.3 光伏系統(tǒng)結構22
2.4.4 微小型風力發(fā)電機23
2.4.4.1 水平軸風力發(fā)電機23
2.4.5 儲能設備24
2.4.5.1 電池組25
2.4.5.2 超級電容器26
2.4.5.3 飛輪儲能系統(tǒng)27
2.5 分布式發(fā)電接入配電網的技術挑戰(zhàn)29
2.5.1 電壓分布29
2.5.2 穩(wěn)態(tài)和短路電流32
2.5.3 配電網保護體系32
2.5.4 電能質量33
2.5.5 分布式電源穩(wěn)定性34
2.5.6 電網運行34
2.5.7 孤島和孤島運行35
2.6 小結42
3 微型發(fā)電和微型電網的概念及模型43
3.1 簡介43
3.2 微電網概念的建立44
3.2.1 CERTS微電網概念45
3.2.1.1 CERTS微電網構架45
3.3 微電網的運行和控制結構47
3.3.1 微電網通信系統(tǒng)50
3.4 微型電源動態(tài)模型51
3.4.1 固體氧化物燃料電池(SOFC) 52
3.4.2 單軸微型燃氣輪機(SSMT) 55
3.4.2.1 單軸微型燃氣輪機有功控制57
3.4.2.2 單軸微型燃氣輪機引擎58
3.4.2.3 永磁同步發(fā)電機(PMSG) 58
3.4.2.4 機組側逆變器59
3.4.3 光伏電池板60
3.4.3.1 配置最大功率點跟蹤系統(tǒng)的光伏陣列61
3.4.4 微型風力發(fā)電機63
3.4.4.1 風力透平機63
3.4.4.2 鼠籠式感應發(fā)電機64
3.4.5 儲能設備模型65
3.4.6 并網逆變器65
3.4.6.1 PQ逆變器控制67
3.4.6.2 電壓源逆變器控制68
3.4.6.3 暫態(tài)過載或短路狀態(tài)下的逆變器建模70
3.4.7 電網和負載模型71
3.5 小結71
4 微電網緊急控制策略72
4.1 簡介72
4.2 基于控制分類的微型電源73
4.3 孤島運行狀態(tài)下的微電網控制75
4.3.1 單主運行76
4.3.2 多主運行76
4.4 緊急策略78
4.4.1 頻率控制78
4.4.1.1 一次調頻控制78
4.4.1.2 二次調頻控制80
4.4.2 負荷減載81
4.4.3 電壓控制81
4.5 低壓微電網故障恢復服務84
4.5.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的黑啟動86
4.5.1.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障恢復策略87
4.5.1.2 電力系統(tǒng)故障恢復方案88
4.5.1.3 電力系統(tǒng)故障恢復過程中的特殊問題89
4.5.1.4 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和微電網故障恢復比較92
4.5.2 微電網黑啟動93
4.5.2.1 一般性假設94
4.5.2.2 微電網黑啟動順序95
4.6 小結96
5 孤島和黑啟動狀態(tài)下的微電網緊急控制策略評估97
5.1 簡介97
5.2 微電網測試系統(tǒng)97
5.3 計劃形成的孤島運行微電網99
5.4 非計劃形成的孤島運行微電網101
5.4.1 微電網運行場景102
5.4.2 單主控制策略103
5.4.2.1 微電網從中壓系統(tǒng)吸收功率情況103
5.4.2.2 微電網向中壓電網輸送功率情況109
5.4.2.3 孤島運行后的負荷狀態(tài)111
5.4.3 多主控制策略113
5.4.3.1 微電網從中壓電網吸收功率情況113
5.4.3.2 微電網向中壓電網輸送功率情況118
5.4.3.3 孤島運行時的負荷狀態(tài)120
5.5 微電網黑啟動121
5.5.1 故障恢復初始步驟123
5.5.2 微電網黑啟動程序長期過程仿真125
5.6 小結129
6 孤島微電網穩(wěn)定性評估131
6.1 簡介131
6.2 微電網能量平衡問題131
6.3 微電網穩(wěn)定性評估工具135
6.3.1 人工神經網絡135
6.3.1.1 人工神經網絡的訓練137
6.3.2 數據集生成138
6.3.3 生成數據集數字平臺建設140
6.3.4 人工神經網絡結構訓練140
6.3.5 防御控制措施的制定141
6.4 結果和討論143
6.5 小結148
7 結論149
7.1 本書主要貢獻149
7.2 未來工作建議151
附錄A 測試系統(tǒng)仿真參數153
附錄B 動態(tài)仿真平臺160
參考文獻165
書單推薦
