戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的研究

陳德志

摘要：文章就戶用混合微電網(wǎng)模型進(jìn)行研究探討，介紹了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)的戶用型交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)工作原理，并嘗試建立一套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)優(yōu)先利用分布式能源發(fā)電，為負(fù)荷提供充足電力的同時(shí)還能將富余電力輸送到市電，不僅節(jié)能減排，而且用戶可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益。

關(guān)鍵詞：混合微電網(wǎng)；分布式能源；并網(wǎng)運(yùn)行；孤島運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）13-0127-02

全球氣候變暖，環(huán)境問題日益凸顯，電力需求日漸增大，加之今年出臺(tái)的政策打破分布式電源并網(wǎng)的瓶頸。在我國(guó)，微電網(wǎng)在家庭中的應(yīng)用存在著巨大的潛力。目前，電力已是家庭生活中不可或缺的組成部分。微電網(wǎng)有即發(fā)即用，減少網(wǎng)損的優(yōu)勢(shì)。因此，研究建立一整套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)模型對(duì)為用戶營(yíng)造更加安全、可靠的用電環(huán)境，提高電能利用率具有重大意義。基于此本文嘗試建立這樣一套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)優(yōu)先利用分布式發(fā)電，為負(fù)荷提供充足電力的同時(shí)還能將富余電力輸送到市電，不僅節(jié)能減排，而且用戶可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益；孤島運(yùn)行時(shí)，分布式電源與備用蓄電池組為負(fù)荷提供持續(xù)電力。

1 戶用混合微電網(wǎng)的特性

戶用混合微電網(wǎng)由直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)。具有以下特性：

（1）該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行無縫切換。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)光伏、風(fēng)力發(fā)電充足時(shí)，不僅能夠滿足負(fù)荷用電需求，用戶還能通過賣電獲取一定的經(jīng)濟(jì)利益；當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)，即無縫切換到孤島運(yùn)行，由蓄電池繼續(xù)供電，滿足負(fù)荷用電需求。

（2）直流微電網(wǎng)系統(tǒng)和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)相輔相成。直流微電網(wǎng)系統(tǒng)和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)除了為本系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷供電之外，而且可以通過交、直流微電網(wǎng)之間的“橋梁”DC/AC相互供電。以滿足多類型負(fù)荷的用電需求，提高供電可靠性。

2 戶用混合微電網(wǎng)的工作原理

系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，市電系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)起電壓支撐的作用。風(fēng)力發(fā)電通過風(fēng)力變流器AC/AC輸出380V的交流電，供家庭交流負(fù)載使用。另外，光伏發(fā)電經(jīng)光伏控制器DC/DC，輸出恒定48V直流電，一部分為家庭直流電器供電，例如筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，一部分存儲(chǔ)到備用蓄電池組中，其他部分電能通過逆變器DC/AC與交流網(wǎng)絡(luò)相連，通過能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)，有效提高了電能的利用率。假如在光照和風(fēng)力都充足時(shí)，除可滿足負(fù)荷的電力需求，剩余電力可輸送到電網(wǎng)中，用戶可從中獲利。假如遇到大風(fēng)陰雨天氣，光伏發(fā)電不足，風(fēng)力發(fā)電相對(duì)充足時(shí)，由風(fēng)力發(fā)電為交流負(fù)荷和直流負(fù)荷供電，備用蓄電池組作為補(bǔ)充。反之，若光伏發(fā)電充足而風(fēng)力發(fā)電不足情況時(shí)，光伏發(fā)電通過光伏控制器為直流負(fù)荷供電，并將富余電力一部分儲(chǔ)存在蓄電池中，一部分通過逆變器DC/AC為交流負(fù)荷供電。當(dāng)處于無光且無風(fēng)的特殊天氣情況下，由市電直接為負(fù)荷供電，蓄電池由能量管理系統(tǒng)適當(dāng)為負(fù)荷供電。

若市電出現(xiàn)故障，迅速斷開斷路器CB1，此時(shí)的微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)。逆變器無縫切換到孤島運(yùn)行模式，由蓄電池為交流微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓支撐，這種情況下依然能夠充分利用分布式能源發(fā)電。

若市電和交流微電網(wǎng)都出現(xiàn)故障時(shí)，斷開斷路器CB4。此時(shí)，由光伏發(fā)電、光伏控制器DC/DC、蓄電池、直流負(fù)荷構(gòu)成的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行。通過微型調(diào)壓裝置，實(shí)現(xiàn)為多種直流負(fù)荷供電。確保在無市電情況下仍然能夠確保用戶的照明、通信等日常需求，提高了供電可靠性。

3 結(jié)語

國(guó)家政策的大力支持以及化石能源的日益緊張，分布式發(fā)電越來越受關(guān)注。本文根據(jù)交、直混合微電網(wǎng)的特性，探討建立一種戶用型混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行與孤島運(yùn)行無縫切換，確保用戶擁有可靠的電力供應(yīng)，提高供電可靠性。同時(shí)該系統(tǒng)擁有交直流兩種供電端口為交直流電器提供相應(yīng)的電力，減少交直轉(zhuǎn)換的電能損耗，有效提高了電能的利用率。戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)，為用戶營(yíng)造了更加安全、可靠的用電環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐青山.分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[2] 施婕，艾芊.直流微電網(wǎng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2010，（6），47-51.

[3] 張建華，黃偉.微電網(wǎng)運(yùn)行控制與保護(hù)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[4] AkshayK.Rathore.Hybrid Micro-grid （μG） Based Residential Utility Interfaced Smart Energy System：Applications for Green Data Centers and Commercial Buildings.2011.

（責(zé)任編輯：劉 晶）endprint

摘要：文章就戶用混合微電網(wǎng)模型進(jìn)行研究探討，介紹了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)的戶用型交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)工作原理，并嘗試建立一套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)優(yōu)先利用分布式能源發(fā)電，為負(fù)荷提供充足電力的同時(shí)還能將富余電力輸送到市電，不僅節(jié)能減排，而且用戶可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益。

關(guān)鍵詞：混合微電網(wǎng)；分布式能源；并網(wǎng)運(yùn)行；孤島運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）13-0127-02

全球氣候變暖，環(huán)境問題日益凸顯，電力需求日漸增大，加之今年出臺(tái)的政策打破分布式電源并網(wǎng)的瓶頸。在我國(guó)，微電網(wǎng)在家庭中的應(yīng)用存在著巨大的潛力。目前，電力已是家庭生活中不可或缺的組成部分。微電網(wǎng)有即發(fā)即用，減少網(wǎng)損的優(yōu)勢(shì)。因此，研究建立一整套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)模型對(duì)為用戶營(yíng)造更加安全、可靠的用電環(huán)境，提高電能利用率具有重大意義。基于此本文嘗試建立這樣一套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)優(yōu)先利用分布式發(fā)電，為負(fù)荷提供充足電力的同時(shí)還能將富余電力輸送到市電，不僅節(jié)能減排，而且用戶可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益；孤島運(yùn)行時(shí)，分布式電源與備用蓄電池組為負(fù)荷提供持續(xù)電力。

1 戶用混合微電網(wǎng)的特性

戶用混合微電網(wǎng)由直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)。具有以下特性：

（1）該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行無縫切換。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)光伏、風(fēng)力發(fā)電充足時(shí)，不僅能夠滿足負(fù)荷用電需求，用戶還能通過賣電獲取一定的經(jīng)濟(jì)利益；當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)，即無縫切換到孤島運(yùn)行，由蓄電池繼續(xù)供電，滿足負(fù)荷用電需求。

（2）直流微電網(wǎng)系統(tǒng)和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)相輔相成。直流微電網(wǎng)系統(tǒng)和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)除了為本系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷供電之外，而且可以通過交、直流微電網(wǎng)之間的“橋梁”DC/AC相互供電。以滿足多類型負(fù)荷的用電需求，提高供電可靠性。

2 戶用混合微電網(wǎng)的工作原理

系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，市電系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)起電壓支撐的作用。風(fēng)力發(fā)電通過風(fēng)力變流器AC/AC輸出380V的交流電，供家庭交流負(fù)載使用。另外，光伏發(fā)電經(jīng)光伏控制器DC/DC，輸出恒定48V直流電，一部分為家庭直流電器供電，例如筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，一部分存儲(chǔ)到備用蓄電池組中，其他部分電能通過逆變器DC/AC與交流網(wǎng)絡(luò)相連，通過能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)，有效提高了電能的利用率。假如在光照和風(fēng)力都充足時(shí)，除可滿足負(fù)荷的電力需求，剩余電力可輸送到電網(wǎng)中，用戶可從中獲利。假如遇到大風(fēng)陰雨天氣，光伏發(fā)電不足，風(fēng)力發(fā)電相對(duì)充足時(shí)，由風(fēng)力發(fā)電為交流負(fù)荷和直流負(fù)荷供電，備用蓄電池組作為補(bǔ)充。反之，若光伏發(fā)電充足而風(fēng)力發(fā)電不足情況時(shí)，光伏發(fā)電通過光伏控制器為直流負(fù)荷供電，并將富余電力一部分儲(chǔ)存在蓄電池中，一部分通過逆變器DC/AC為交流負(fù)荷供電。當(dāng)處于無光且無風(fēng)的特殊天氣情況下，由市電直接為負(fù)荷供電，蓄電池由能量管理系統(tǒng)適當(dāng)為負(fù)荷供電。

若市電出現(xiàn)故障，迅速斷開斷路器CB1，此時(shí)的微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)。逆變器無縫切換到孤島運(yùn)行模式，由蓄電池為交流微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓支撐，這種情況下依然能夠充分利用分布式能源發(fā)電。

若市電和交流微電網(wǎng)都出現(xiàn)故障時(shí)，斷開斷路器CB4。此時(shí)，由光伏發(fā)電、光伏控制器DC/DC、蓄電池、直流負(fù)荷構(gòu)成的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行。通過微型調(diào)壓裝置，實(shí)現(xiàn)為多種直流負(fù)荷供電。確保在無市電情況下仍然能夠確保用戶的照明、通信等日常需求，提高了供電可靠性。

3 結(jié)語

國(guó)家政策的大力支持以及化石能源的日益緊張，分布式發(fā)電越來越受關(guān)注。本文根據(jù)交、直混合微電網(wǎng)的特性，探討建立一種戶用型混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行與孤島運(yùn)行無縫切換，確保用戶擁有可靠的電力供應(yīng)，提高供電可靠性。同時(shí)該系統(tǒng)擁有交直流兩種供電端口為交直流電器提供相應(yīng)的電力，減少交直轉(zhuǎn)換的電能損耗，有效提高了電能的利用率。戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)，為用戶營(yíng)造了更加安全、可靠的用電環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐青山.分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[2] 施婕，艾芊.直流微電網(wǎng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2010，（6），47-51.

[3] 張建華，黃偉.微電網(wǎng)運(yùn)行控制與保護(hù)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[4] AkshayK.Rathore.Hybrid Micro-grid （μG） Based Residential Utility Interfaced Smart Energy System：Applications for Green Data Centers and Commercial Buildings.2011.

（責(zé)任編輯：劉 晶）endprint

摘要：文章就戶用混合微電網(wǎng)模型進(jìn)行研究探討，介紹了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)的戶用型交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)工作原理，并嘗試建立一套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)優(yōu)先利用分布式能源發(fā)電，為負(fù)荷提供充足電力的同時(shí)還能將富余電力輸送到市電，不僅節(jié)能減排，而且用戶可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益。

關(guān)鍵詞：混合微電網(wǎng)；分布式能源；并網(wǎng)運(yùn)行；孤島運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）13-0127-02

全球氣候變暖，環(huán)境問題日益凸顯，電力需求日漸增大，加之今年出臺(tái)的政策打破分布式電源并網(wǎng)的瓶頸。在我國(guó)，微電網(wǎng)在家庭中的應(yīng)用存在著巨大的潛力。目前，電力已是家庭生活中不可或缺的組成部分。微電網(wǎng)有即發(fā)即用，減少網(wǎng)損的優(yōu)勢(shì)。因此，研究建立一整套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)模型對(duì)為用戶營(yíng)造更加安全、可靠的用電環(huán)境，提高電能利用率具有重大意義。基于此本文嘗試建立這樣一套戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)優(yōu)先利用分布式發(fā)電，為負(fù)荷提供充足電力的同時(shí)還能將富余電力輸送到市電，不僅節(jié)能減排，而且用戶可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益；孤島運(yùn)行時(shí)，分布式電源與備用蓄電池組為負(fù)荷提供持續(xù)電力。

1 戶用混合微電網(wǎng)的特性

戶用混合微電網(wǎng)由直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)。具有以下特性：

（1）該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行無縫切換。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)光伏、風(fēng)力發(fā)電充足時(shí)，不僅能夠滿足負(fù)荷用電需求，用戶還能通過賣電獲取一定的經(jīng)濟(jì)利益；當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)，即無縫切換到孤島運(yùn)行，由蓄電池繼續(xù)供電，滿足負(fù)荷用電需求。

（2）直流微電網(wǎng)系統(tǒng)和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)相輔相成。直流微電網(wǎng)系統(tǒng)和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)除了為本系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷供電之外，而且可以通過交、直流微電網(wǎng)之間的“橋梁”DC/AC相互供電。以滿足多類型負(fù)荷的用電需求，提高供電可靠性。

2 戶用混合微電網(wǎng)的工作原理

系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，市電系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)起電壓支撐的作用。風(fēng)力發(fā)電通過風(fēng)力變流器AC/AC輸出380V的交流電，供家庭交流負(fù)載使用。另外，光伏發(fā)電經(jīng)光伏控制器DC/DC，輸出恒定48V直流電，一部分為家庭直流電器供電，例如筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，一部分存儲(chǔ)到備用蓄電池組中，其他部分電能通過逆變器DC/AC與交流網(wǎng)絡(luò)相連，通過能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)，有效提高了電能的利用率。假如在光照和風(fēng)力都充足時(shí)，除可滿足負(fù)荷的電力需求，剩余電力可輸送到電網(wǎng)中，用戶可從中獲利。假如遇到大風(fēng)陰雨天氣，光伏發(fā)電不足，風(fēng)力發(fā)電相對(duì)充足時(shí)，由風(fēng)力發(fā)電為交流負(fù)荷和直流負(fù)荷供電，備用蓄電池組作為補(bǔ)充。反之，若光伏發(fā)電充足而風(fēng)力發(fā)電不足情況時(shí)，光伏發(fā)電通過光伏控制器為直流負(fù)荷供電，并將富余電力一部分儲(chǔ)存在蓄電池中，一部分通過逆變器DC/AC為交流負(fù)荷供電。當(dāng)處于無光且無風(fēng)的特殊天氣情況下，由市電直接為負(fù)荷供電，蓄電池由能量管理系統(tǒng)適當(dāng)為負(fù)荷供電。

若市電出現(xiàn)故障，迅速斷開斷路器CB1，此時(shí)的微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)。逆變器無縫切換到孤島運(yùn)行模式，由蓄電池為交流微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓支撐，這種情況下依然能夠充分利用分布式能源發(fā)電。

若市電和交流微電網(wǎng)都出現(xiàn)故障時(shí)，斷開斷路器CB4。此時(shí)，由光伏發(fā)電、光伏控制器DC/DC、蓄電池、直流負(fù)荷構(gòu)成的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行。通過微型調(diào)壓裝置，實(shí)現(xiàn)為多種直流負(fù)荷供電。確保在無市電情況下仍然能夠確保用戶的照明、通信等日常需求，提高了供電可靠性。

3 結(jié)語

國(guó)家政策的大力支持以及化石能源的日益緊張，分布式發(fā)電越來越受關(guān)注。本文根據(jù)交、直混合微電網(wǎng)的特性，探討建立一種戶用型混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行與孤島運(yùn)行無縫切換，確保用戶擁有可靠的電力供應(yīng)，提高供電可靠性。同時(shí)該系統(tǒng)擁有交直流兩種供電端口為交直流電器提供相應(yīng)的電力，減少交直轉(zhuǎn)換的電能損耗，有效提高了電能的利用率。戶用混合微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)、光、蓄、市電互補(bǔ)，為用戶營(yíng)造了更加安全、可靠的用電環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐青山.分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[2] 施婕，艾芊.直流微電網(wǎng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2010，（6），47-51.

[3] 張建華，黃偉.微電網(wǎng)運(yùn)行控制與保護(hù)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[4] AkshayK.Rathore.Hybrid Micro-grid （μG） Based Residential Utility Interfaced Smart Energy System：Applications for Green Data Centers and Commercial Buildings.2011.

（責(zé)任編輯：劉 晶）endprint