- 相關(guān)推薦
注冊電氣工程師考試知識點：照明
照明是注冊電氣工程師基礎(chǔ)考試的一個重要知識點，下面是小編為大家詳細介紹注冊電氣工程師考試知識點：照明，歡迎大家閱讀！
照明
正確的照明設(shè)計不應(yīng)只停留在對純物理問題的解答上，還要考慮到人的主觀感知、人的需求和修改化。環(huán)境照明、重點照明、裝飾照明。做到明快、舒適、真實、優(yōu)美。
照度：表面上一點的照度，等于入射到該表面包括這一點的面元上的光通量與面元的面積商。
應(yīng)當知道：光的照度和強度遠遠不是衡量照明設(shè)計水平高低和惟一標準。
發(fā)光強度：一個光源在給定方向上立體角元內(nèi)發(fā)射的光通量與該立體角元之商。
亮度：L單位坎德拉每平方米。cd/m2，1熙提（sb）=104cd/m2。同照度關(guān)系，照度是物理量，亮度是人的感知量。一組公式：
6.1照明質(zhì)量：
照度與色溫相適應(yīng)，低照度與低色溫相適應(yīng)。
6.2正常照明：保證工作、生活、活動的安全、市郊、完美、舒適而設(shè)置的人工照明。
應(yīng)急照明：非正常情況下，保證安全、供售貨員疏散或短時繼續(xù)工作用設(shè)置的照明。又細分為，疏散照明，備用照明，安全照明。
疏散照明：正常照明失效時，用作正確引導人員至安全出口而設(shè)置的照明，由安全出口標志燈，疏散標志燈，疏散照明燈各司功能。
備用照明：正常照明失效時，用作繼續(xù)進行正常工作或活動而設(shè)置的照明。
安全照明：正常照明失效時，為確保處于潛在危險的人或物的安全而設(shè)置的照明。
6.3光源：混光光源完全取代混光照明，高壽命的新型金屬鹵化物燈將取代混光光源，高壽命的新型金屬鹵化物燈，光效達100lm/W，顯色指數(shù)為80-90，色溫4200-5600K。
6.4照度值一般選中間值，計算時應(yīng)計及維護系數(shù)。采用高低照度時有選用條件。
照度計算為了檢驗設(shè)計照度的實現(xiàn)情況，但是應(yīng)當理解，照度 水平及其分布的數(shù)學計算，在照明設(shè)計 中并非最重要的因素，
6.5工程應(yīng)用：
住宅照明線路應(yīng)留有足夠的照明燈具出線口和電源插座，并合理的選定位置。
住宅電氣安全方面：電源總進線處應(yīng)進行總等電位連接；應(yīng)有防火的接地保護；負荷4-6KW；每百套住宅總電源線應(yīng)有切斷相線和中性線的電源總開關(guān)（僅限單相供電情況）；每套住宅的照明、空調(diào)、電采暖、廚用電灶、電熱水器、一般電源插座應(yīng)分別設(shè)回路；
電氣工程論文
摘要：微電網(wǎng)是集發(fā)、配、用電為一體的自治系統(tǒng)，構(gòu)建了全新的能源技術(shù)公平競爭體系，具有長久的技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。本文首先從供電模式角度就交流、直流、交直流混合3種形式微電網(wǎng)進行說明，總結(jié)了微電網(wǎng)中的儲能技術(shù);然后，著重分析了分層控制中每層控制的具體特征、特殊架構(gòu)、優(yōu)化算法與發(fā)展規(guī)律，指出了各層控制的問題及研究方向，探討了微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法理論，并研究了微電網(wǎng)安全保護機制;最后，結(jié)合當前現(xiàn)狀，闡述了微電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系，提出了微電網(wǎng)未來發(fā)展建議。
關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)技術(shù);可再生能源;儲能技術(shù);控制策略;保護機制;能源互聯(lián)網(wǎng)。
引言。
近年來，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出用電負荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點，大容量集中式發(fā)電、遠距離高電壓傳輸?shù)幕ヂ?lián)大電網(wǎng)運營成本高、運行難度大、調(diào)節(jié)能力弱的問題日益凸顯，難以滿足用戶越來越高的安全性、可靠性、多樣性、靈活性供電需求。隨著新型電力電子技術(shù)的不斷成熟，基于風、光、熱、儲等綠色能源的分布式發(fā)電技術(shù)蓬勃發(fā)展。分布式發(fā)電具有能源利用率高、環(huán)境污染小、供電靈活性強、投入成本低等優(yōu)點，開發(fā)利用高效經(jīng)濟、靈活可靠的分布式發(fā)電技術(shù)是解決能源危機和環(huán)境問題的有效途徑。為了減緩大規(guī)模的分布式電源單機入網(wǎng)對大電網(wǎng)的沖擊，彌補電力系統(tǒng)對分布式電源廣泛滲透承載能力的不足，充分發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢，微電網(wǎng)[1-2]的概念應(yīng)運而生。
微電網(wǎng)具有多源低慣性供能、多模式協(xié)調(diào)運行、多模塊互補支撐、多級架構(gòu)靈活互動的特點，是由分布式電源、負荷單元及儲能裝置按照特定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的具備獨立管理、保護、控制能力的集約化新型電力網(wǎng)絡(luò)，是以新能源發(fā)電技術(shù)為支柱、低慣性電力電子裝置為主導的多約束、多狀態(tài)、多維度的復(fù)雜自治電力系統(tǒng)。微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運行模式，并且可以在兩種模式之間平滑無縫切換，一般通過單點接入主網(wǎng)，具有 “即插即用”的靈活性和可控性，是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分[3].當微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時，能實現(xiàn)公共電網(wǎng)、分布式電源與負荷的一體化協(xié)調(diào)運行和各種能源資源的梯級高效利用;當大電網(wǎng)發(fā)生故障時，微電網(wǎng)通過解列控制進入孤島模式，單獨向敏感負荷供電，充分滿足用戶對供電安全性、可靠性需求。
在 “863”、“973”國家重點項目的支持下，我國的微電網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展。
2012年，國家能源局制定的 《可再生能源發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》指出，到2015年我國將建成30個新能源微電網(wǎng)示范工程。
2015年7月，國家能源局發(fā)布了 《關(guān)于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導意見》，國家能源局將結(jié)合項目具體技術(shù)經(jīng)濟性會同國務(wù)院有關(guān)部門研究制定相關(guān)支持政策，使微電網(wǎng)發(fā)展上升到新的高度。
2015年9月，國家能源局又發(fā)布了 《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃(2015-2020年)》，將新能源與分布式電源并網(wǎng)、微電網(wǎng)示范工程列入配網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。本文首先對交流、直流、交直流混合三種形式的微電網(wǎng)進行說明，介紹了微電網(wǎng)中的儲能技術(shù)的發(fā)展狀況，然后從控制策略、規(guī)劃設(shè)計、保護機制等方面進行探討，簡要介紹了能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并提出了微電網(wǎng)未來發(fā)展建議。
1、微電網(wǎng)簡介。
微電網(wǎng)分為交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)和交直流混合微電網(wǎng)。交流微電網(wǎng)中，風機、微燃機等輸出交流電的分布式電源通常直接或經(jīng)AC/DC/AC轉(zhuǎn)換裝置連接至交流母線，而光伏模塊、燃料電池等輸出直流電的分布式電源則必須經(jīng)過DC/AC逆變器連接至交流母線，分布式電源和公共電網(wǎng)依照特定的計劃為負荷供電。鑒于分布式電源的隨機性和間歇性，電力潮流的雙向流動性等特點，交流微電網(wǎng)在電能質(zhì)量、保護控制方面面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，詳細的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃、可靠的保護通信系統(tǒng)、穩(wěn)定的運行控制技術(shù)是交流微電網(wǎng)良好運營的關(guān)鍵。
直流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是未來微電網(wǎng)發(fā)展的方向，更加符合負荷多樣性的發(fā)展趨勢，分布式電源、儲能系統(tǒng)、交直流負荷等均通過電力電子裝置連接至直流母線，儲能系統(tǒng)可以通過電力電子裝置補償分布式電源和負荷的波動。與交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)具有損耗小、效率高、控制簡單等優(yōu)勢[4-6],但是，直流微電網(wǎng)僅僅處于起步階段且規(guī)劃設(shè)計缺乏成熟統(tǒng)一的標準，大規(guī)模推廣與發(fā)展是一個長期的過程。
交直流混合微電網(wǎng)既含有直流母線又含有交流母線，既可以直接向直流負荷供電又可以直接向交流負荷供電，解決了多次換流帶來的諸多問題，降低了電力變換帶來的能量損耗，具有更高的效率和靈活性[7],是未來最有潛力的配電網(wǎng)形式。其具有直流部分獨立運行、交流部分獨立運行、交直流部分協(xié)調(diào)運行3種運行模式，囊括了交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)點，對交直流分布式電源皆有較好的兼容性。
2、微電網(wǎng)中的儲能技術(shù)。
以風能、太陽能等新能源為主的分布式電源大規(guī)模集成滲透使微電網(wǎng)在供電質(zhì)量、連續(xù)性、穩(wěn)定性等方面面臨嚴峻挑戰(zhàn)。高效可靠的儲能系統(tǒng)通過控制供需能量提供類似慣性的功能，是以新能源為支柱、低慣性電力電子裝置為主導的微電網(wǎng)正常運行的保證。微電網(wǎng)中儲能技術(shù)應(yīng)用如下[8-10]:①通過合理有序的儲能系統(tǒng)控制策略，彌補分布式電源隨機性、間歇性和不可控性缺陷，增強分布式電源的穩(wěn)定性與可調(diào)度性;②在負荷低谷時充電，在負荷高峰時放電，作為微電網(wǎng)能量緩沖環(huán)節(jié)實現(xiàn)負荷的削峰填谷;③基于儲能系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，減緩模式切換過渡的暫態(tài)沖擊，實現(xiàn)微電網(wǎng)無縫平滑切換，并為微電網(wǎng)的孤島運行提供電壓和頻率支撐;④為微電網(wǎng)提供有功功率支撐或無功功率補償，平滑微電網(wǎng)電壓波動，改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
儲能系統(tǒng)分類標準很多，根據(jù)電能供應(yīng)速度儲能系統(tǒng)可分為3類[10]:①服務(wù)于能量管理體系的小時級電能供應(yīng)儲能系統(tǒng);②處理電力瞬時短缺的分鐘級電能供應(yīng)儲能系統(tǒng);③用于有功或無功功率補償?shù)拿爰夒娔芄⿷?yīng)儲能系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢，通常將不同性能的儲能裝置進行互補組合。能量密度大的蓄電池和功率密度大、循環(huán)壽命長的超級電容組合成的混合儲能系統(tǒng)可以提高功率輸出能力，延長使用壽命[11];超級電容與壓縮空氣儲能優(yōu)化組成的混合儲能系統(tǒng)在大容量存儲的條件下具有高動態(tài)響應(yīng)性能[12].在微電網(wǎng)運行過程中，需要整合不同的儲能裝置以達到特定的運行目標，混合儲能系統(tǒng)是儲能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的趨勢。
3、基于分層理念的微電網(wǎng)控制策略。
穩(wěn)定可靠的控制策略是微電網(wǎng)良好運行的保證，也是其優(yōu)勢充分發(fā)揮的關(guān)鍵。基于分層理念形成的微電網(wǎng)系統(tǒng)控制策略是當前最常用的控制架構(gòu)，也是微電網(wǎng)控制技術(shù)不斷發(fā)展完善的方向，利用分層控制架構(gòu)可以在不同的時間尺度上實現(xiàn)對微電網(wǎng)電氣量的控制，分層控制包括第一層、第二層及第三層控制三部分。
3.1第一層控制。
第一層控制為分布式電源和負荷本地自主控制，主要通過分布式電源控制器和負荷控制器實現(xiàn)有功功率和無功功率特定分配、維持微電網(wǎng)孤島過程中電壓和頻率的穩(wěn)定，提高微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能，其需要最快響應(yīng)分布式電源供能和負荷需求的變化。分布式電源的控制是第一層控制的關(guān)鍵，目前多采用雙環(huán)控制模式：內(nèi)環(huán)動態(tài)響應(yīng)較快，通過不同的控制算法提高逆變器輸出信號的質(zhì)量;外環(huán)動態(tài)響應(yīng)較慢，通過不同的控制策略達到特定控制目的。內(nèi)環(huán)控制算法中最常用的是經(jīng)典PI調(diào)節(jié)器，其是適用于線性時不變、單輸入單輸出系統(tǒng)的線性控制器，由于對直流量具有較好的調(diào)節(jié)效果，而調(diào)節(jié)交流量時存在穩(wěn)態(tài)誤差，往往用于旋轉(zhuǎn)坐標系控制，具有控制結(jié)構(gòu)清晰簡單的優(yōu)點，可以實現(xiàn)大部分的控制目標[13].比例諧振控制器(propor-tional resonant,PR)可以實現(xiàn)交流量的有效控制，同時具有較高的動態(tài)性能和低次諧波控制效果，但是不能解決高次諧波問題，且控制器參數(shù)設(shè)計復(fù)雜性較高，其通常運用于靜止坐標系的控制[14].另外，滯環(huán)控制和無差拍控制可以實現(xiàn)非線性控制，而預(yù)測控制、滑模控制等算法在文獻 [13-14]中被詳細說明，這些算法可以通過不同的控制方式實現(xiàn)各自的控制目標。外環(huán)控制策略常見的有：恒功率控制、恒壓/恒頻控制和下垂控制。
恒功率控制利用電網(wǎng)電壓和頻率作為支撐，通過有功功率和無功功率解耦控制實現(xiàn)分布式電源功率輸出的恒定，一般應(yīng)用于微電網(wǎng)并網(wǎng)運行狀態(tài)。
恒壓/恒頻控制主要應(yīng)用于微電網(wǎng)孤島運行狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)分布式電源輸出的有功功率和無功功率實現(xiàn)系統(tǒng)頻率和電壓的穩(wěn)定。下垂控制模擬發(fā)電機功頻特性，通過對逆變器輸出電壓的幅值和頻率的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)有功功率和無功功率的特定分配，不需要額外的通信線路，既可以應(yīng)用于孤島模式也可以應(yīng)用于并網(wǎng)模式，是目前最有發(fā)展和應(yīng)用潛力的分布式電源控制策略。傳統(tǒng)下垂控制有一定缺陷：低壓線路呈阻性，導致逆變器間環(huán)流大，功率分配不精確;孤島模式下，電壓和頻率會隨著負荷變化而波動;為有差控制，會有頻率和電壓的偏差;下垂系數(shù)過大會導致電壓和頻率波動劇烈，下垂系數(shù)過小又會導致功率分配不精確。因此，許多改進下垂控制被提出。為消除線路阻抗對下垂控制的影響，通常有兩種改進方法[15-17]:①通過分析和補償線路阻抗對有功和無功功率的影響實現(xiàn)電壓和頻率下垂控制的解耦;②通過逆變器合理控制輸出虛擬阻抗。
為了減小下垂系數(shù)的影響，改進的自適應(yīng)調(diào)節(jié)下垂系數(shù)控制方法被提出[18-19],提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。另外，通過二次調(diào)壓調(diào)頻[20-21]維持系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定也是改進下垂控制的方向之一。
主從模式和對等模式是微電網(wǎng)分布式電源控制最常用的兩種結(jié)構(gòu)。當微電網(wǎng)采取主從控制時，并網(wǎng)狀態(tài)下的分布式電源通常采取恒功率控制，而在進入孤島狀態(tài)后，輸出穩(wěn)定的分布式電源或儲能系統(tǒng)作為主控單元需切換至恒壓/恒頻控制策略，并為從控制單元提供電壓和頻率的參考[22].微電網(wǎng)采取對等控制時，分布式電源通常選擇下垂控制且無主從之分，孤島狀態(tài)下自主參與系統(tǒng)電壓和頻率的整定，易于實現(xiàn) “即插即用”和 “無縫切換”[23].
3.2第二層控制。
第二層控制為微電網(wǎng)管理層的控制，通過對系統(tǒng)中的負荷和分布式電源進行整體控制，使微電網(wǎng)處于源荷協(xié)調(diào)狀態(tài)，同時補償?shù)谝粚涌刂圃斐傻碾妷悍岛皖l率的偏差，使微電網(wǎng)與主電網(wǎng)處于同步狀態(tài)。另外，第二層控制負責微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，應(yīng)具備故障檢測、孤島并網(wǎng)無縫切換等功能，并根據(jù)上級控制的經(jīng)濟化目標實現(xiàn)微電網(wǎng)經(jīng)濟運行[24].第二層控制可以分為集中式和分布式兩種架構(gòu)。
集中控制通常依賴安全可靠的通信系統(tǒng)，中央控制器設(shè)定系統(tǒng)的運行模式，實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并統(tǒng)籌第一層控制中的本地控制器。中央控制器通過通信線路接受配電網(wǎng)運營商和電力市場的指令，并根據(jù)目標約束函數(shù)與微電網(wǎng)本地控制器交換信息，利用安全、高速的通信網(wǎng)絡(luò)進行分布式電源、儲能系統(tǒng)及負荷的實時調(diào)度和控制，是微電網(wǎng)運行的中樞[25].第二層控制時間響應(yīng)速度慢于第一層控制，因此可以通過采樣測量微電網(wǎng)變量減少通信帶寬，并實現(xiàn)第一層控制和第二層控制的解耦，同時為中央控制器進行復(fù)雜的計算和信息處理爭取時間[26].對通信容量和計算能力的高要求與過分依賴是集中控制的一大弊端。
在分布式的微電網(wǎng)能量管理架構(gòu)中，分布式電源控制器和負荷控制器都具有實時測量監(jiān)控并自主運行的能力，本地控制器可以相互交換實時信息并完成潮流計算分配和電壓頻率整定，配電網(wǎng)管理部門也只要與周邊局部器件進行通信即可掌握微電網(wǎng)的運行狀態(tài)[27].這樣，微電網(wǎng)不必過分依賴安全高速的通信網(wǎng)絡(luò)，中央控制器也不必進行繁雜且高度集中的實時信息處理計算，當中央控制器發(fā)生故障時系統(tǒng)其它部分還可以正常運行。因此，分布式控制架構(gòu)使微電網(wǎng)更加靈活可靠、安全方便。
3.3第三層控制。
第三層控制為配電網(wǎng)管理層的控制，以安全可靠、經(jīng)濟穩(wěn)定為原則實現(xiàn)微電網(wǎng)間及微電網(wǎng)與配電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)運營。第三層控制是微電網(wǎng)的上層能量優(yōu)化及調(diào)度環(huán)節(jié)，根據(jù)分布式電源的出力預(yù)測、市場信息、經(jīng)濟運行及環(huán)境排放要求等優(yōu)化目標和約束條件，微電網(wǎng)得到運行模式、調(diào)度計劃、需求側(cè)管理命令，從而統(tǒng)籌最佳運營的措施。第三層控制還可以協(xié)調(diào)多個微電網(wǎng)的運行，能夠處理集群化多微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量調(diào)度。因此，第三層控制作為分層控制中的最高級別時間響應(yīng)速度最慢，需要提前設(shè)定控制目標并進行適當?shù)男畔㈩A(yù)測。
微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào)度需要多能源優(yōu)化互補、多環(huán)節(jié)可靠穩(wěn)定、多變換流暢高效、多模式供需均衡，從而達到源-荷-儲的動態(tài)平衡，實現(xiàn)能源的分層梯級和有序高效利用。微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào)度架構(gòu)有集中式和分布式兩種。集中式架構(gòu)中的中央控制器是調(diào)度的核心，通過分布式電源與負荷等實時信息的反饋對調(diào)度進行全局統(tǒng)籌規(guī)劃，但降低了系統(tǒng)的靈活性且過分依賴系統(tǒng)的通信和計算能力[28];分布式架構(gòu)[29]中每一個部件都是一個具備自主決策和獨立管理能力的代理，通過各代理之間信息的互動與狀態(tài)的協(xié)調(diào)實現(xiàn)能量優(yōu)化目標，有利于實現(xiàn)微電網(wǎng) “即插即用”.微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)需要隨著微電網(wǎng)的成熟與用戶需求的提高而變得更加靈活、全面、智能、開放，能夠適應(yīng)可再生能源出力的間歇性和隨機性，平衡分布式電源、儲能裝置及負荷的接入與切除，兼容未來智能家居設(shè)備、先進電價政策與能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃，協(xié)調(diào)經(jīng)濟、技術(shù)與環(huán)境目標，從而為真正實現(xiàn)微電網(wǎng) “即插即用”的靈活性和堅強可靠的魯棒性特點奠定基礎(chǔ)。
第三層控制是微電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟高效運行的關(guān)鍵，是微電網(wǎng)系統(tǒng)充分發(fā)揮其優(yōu)勢和特點的保證。目前對于微電網(wǎng)控制策略的研究多集中在前兩層，而第三層控制的功能往往比較單一，控制目標設(shè)定的針對性和局限性較強，從而導致控制策略的適用性和推廣性效果較差。另外，不同于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)調(diào)度，微電網(wǎng)系統(tǒng)中還需要考慮分布式電源的間歇性和隨機性，而精確的間歇性能源預(yù)測技術(shù)和配電網(wǎng)管理層能量調(diào)度技術(shù)的結(jié)合程度還遠遠不1也就不能對可再生能源進行充分利用。同時，隨著負荷形式的多樣化，終端用戶具有更高的主動性、靈活性與可控性，微電網(wǎng)需求側(cè)時間和空間上的不確定性大大增加，提高了對需求側(cè)管理策略的要求。第三層控制策略的設(shè)計需要充分考慮微電網(wǎng)中分布式電源間歇性和隨機性特點、終端負荷的多樣性和可控性發(fā)展趨勢、多儲能設(shè)備的能量雙向性及協(xié)調(diào)配合，同時兼顧微電網(wǎng)的特定拓撲架構(gòu)、運行模式、實時電價等特點。因此，可再生能源出力和負荷預(yù)測、分布式能量優(yōu)化調(diào)度算法、多微電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行等技術(shù)是未來研究的重點，配電網(wǎng)管理層需要實時地收集并處理各種數(shù)據(jù)信息，在系統(tǒng)各單元發(fā)生變化時可以準確地響應(yīng)，從而實現(xiàn)能量的最優(yōu)調(diào)度和系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。
4、微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計。
微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計是微電網(wǎng)經(jīng)濟運營的前提，目的是通過充分的技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性及環(huán)境友好性分析，結(jié)合準確的電力負荷預(yù)測、特定的系統(tǒng)規(guī)劃目標及運行約束條件，建立完整的規(guī)劃設(shè)計模型，尋找分布式電源與儲能系統(tǒng)容址最優(yōu)配置和微電網(wǎng)控制策略、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、安全保護機制、能量管理等的最佳組合。微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計是一個多目標、多變量的混合非線性問題，具有很大的隨機性和不確定性。文獻 [30]從建模方法、求解算法和設(shè)計軟件三方面介紹了微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計研究現(xiàn)狀，闡述了可再生能源與負荷需求分布特性的確定性和不確定性兩種分析方法，總結(jié)了微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中可能的優(yōu)化變量、運行目標、資金投入、項目收益和約束條件，對比說明了枚舉法、混合整數(shù)規(guī)劃法、啟發(fā)式算法和混合算法等微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計問題的求解優(yōu)化算法。文獻 [31]深入闡述了37種可再生能源 整 合 集 成 的 分 析 軟 件， 包 括HOMER,MARKAL/TIMES,RETScreen和H2RES等兼容的微電網(wǎng)規(guī)劃軟件。文獻 [32]對微電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化算法進行全面闡述，并從分布式電源定容、選址及微電網(wǎng)調(diào)度3個角度進行微電網(wǎng)規(guī)劃的介紹。
目前，微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方面的研究不夠深入且理論不夠全面。因此，今后要逐步建立科學、完整的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計評價體系，尋找全面、準確的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計優(yōu)化算法，開發(fā)實時、系統(tǒng)的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計分析軟件，從而形成一套綜合成熟的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計理論。
5、微電網(wǎng)安全保護機制。
微電網(wǎng)具有并網(wǎng)與孤島兩種運行模式，且容量小慣性低、電力潮流雙向流動，這使得微電網(wǎng)保護需要具備更強的多模式兼容能力、更全面的故障識別算法和更快的故障切除速度。傳統(tǒng)的三段式過流保護已無法滿足微電網(wǎng)的運行需求，新的改進保護策略包括自適應(yīng)保護、差動保護、距離保護、基于電壓量的保護等[33-34].文獻 [33-34]描述了微電網(wǎng)安全保護機制的特點，分析了微電網(wǎng)保護領(lǐng)域內(nèi)的研究成果，總結(jié)了適用于微電網(wǎng)的保護方法，比較闡述了各個保護方法的優(yōu)缺點，并指出了微電網(wǎng)保護未來的發(fā)展方向。文獻 [35]提出了一種基于數(shù)字中繼和高級通信的集中式架構(gòu)的微電網(wǎng)自適應(yīng)保護系統(tǒng)，當系統(tǒng)的運行狀態(tài)或需求發(fā)生變化時自適應(yīng)保護可以在線即時修改保護響應(yīng)，并且具備離線故障分析的能力。文獻 [36]利用基于同步相量測量原理的數(shù)字繼電器構(gòu)建了由主保護、后備保護和三級保護組成的差動保護方案。
微電網(wǎng)自主并網(wǎng)、孤島和主動投切負荷的能力使其拓撲架構(gòu)與潮流分布處于動態(tài)變化之中，在孤島和并網(wǎng)運行時短路電流水平差異明顯。微電網(wǎng)安全保護機制還應(yīng)更進一步：
①識別微電網(wǎng)各個類型的故障特征，有效地保護微電網(wǎng)孤島與并網(wǎng)運行狀態(tài);②研制新型的斷路器，保證微電網(wǎng)故障及時切除;③構(gòu)建針對微電網(wǎng)的保護標準，形成系統(tǒng)的微電網(wǎng)保護理論;④開發(fā)先進的微電網(wǎng)孤島檢測算法與黑啟動策略，保證微電網(wǎng)故障不影響主電網(wǎng)安全穩(wěn)定地運行。
6、微電網(wǎng)---能源互聯(lián)網(wǎng)的新能源接口。
能源互聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)的能源技術(shù)與新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互滲透、相互融合的結(jié)果，是信息流與能源流深入交叉、高度耦合的必然產(chǎn)物，將是新一代工業(yè)革命浪潮的重要標志之一。雖然能源互聯(lián)網(wǎng)正處于萌芽階段，且相關(guān)的概念還沒有達成一致的共識，但無論是國家層面還是企業(yè)層面都開始提前布局，爭取在全新的能源經(jīng)濟模式中占據(jù)主動。目前，關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的討論持續(xù)升溫，相關(guān)的研究也如火如荼[37-39].能源互聯(lián)網(wǎng)的核心是電力系統(tǒng)，其重要特征是對高滲透率、種類多元的可再生能源的高效消納與對等共享。微電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)中可再生新能源的載體與接口，是未來能源模式與架構(gòu)下新型電力網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。能源互聯(lián)網(wǎng)將對現(xiàn)有的電力系統(tǒng)產(chǎn)生多層次、全方位的影響，微電網(wǎng)也將在互聯(lián)網(wǎng)的浪潮下被賦予新的功能與內(nèi)涵，在能源互聯(lián)網(wǎng)下的整體電力系統(tǒng) “骨干網(wǎng)”中，微電網(wǎng)可以作為 “局域網(wǎng)”靈活地發(fā)揮作用。能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)下的微電網(wǎng)單元，在現(xiàn)有的發(fā)展模式與規(guī)劃思路下，利用 “互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，同時借助大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)和平臺，必將取得質(zhì)的升級和飛躍。
目前能源互聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)，尚無明確嚴格的定義，但對于可再生能源的有效利用是其重要內(nèi)容之一。以可再生能源為主的分布式電源單機入網(wǎng)時會出現(xiàn)許多問題，微電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和完善為可再生能源的利用提供了途徑。在能源互聯(lián)網(wǎng)的宏觀框架之下，微電網(wǎng)作為新能源接口將承擔著可再生能源的供給、轉(zhuǎn)換和分配的任務(wù)。微電網(wǎng)清潔高效、靈活智能的發(fā)展思路與能源互聯(lián)網(wǎng)是高度一致的，微電網(wǎng)以電力 “局域網(wǎng)”的身份參與能源互聯(lián)網(wǎng)的運行，微電網(wǎng)中的電力路由器負責電力流的控制和分配，而能源互聯(lián)網(wǎng)下先進的信息傳輸和處理能力、綜合的能源大數(shù)據(jù)分析方法、快速的功率變化響應(yīng)技術(shù)將使微電網(wǎng)系統(tǒng)能量的優(yōu)化、調(diào)度和分配更加地合理準確。微電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的相互支撐、相互融合、相互促進，將推動新能源利用技術(shù)的進一步發(fā)展，最終將形成多信息、多層次、多功能的復(fù)合能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
7、微電網(wǎng)發(fā)展建議。
在全球能源危機、環(huán)境問題日益嚴峻的背景下和國內(nèi)電力體制改革、能源互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)升溫的浪潮中，微電網(wǎng)技術(shù)將快速發(fā)展。結(jié)合前述內(nèi)容，對微電網(wǎng)未來發(fā)展建議如下：
①規(guī)范的技術(shù)標準體系。根據(jù)國內(nèi)外微電網(wǎng)理論與實踐，結(jié)合電力系統(tǒng)相關(guān)標準，建立包含微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、拓撲架構(gòu)、模式轉(zhuǎn)換、負荷投切、電能質(zhì)量、控制保護等系統(tǒng)全面的標準體系。
②適當?shù)某跗谥С终摺１M快研究出臺相關(guān)的微電網(wǎng)補貼政策和電價政策，完善微電網(wǎng)建設(shè)機制，支撐微電網(wǎng)初期發(fā)展。
③完備的規(guī)劃設(shè)計思路。確定合理的網(wǎng)絡(luò)拓撲架構(gòu)，尋找恰當?shù)奈㈦娋W(wǎng)規(guī)劃設(shè)計建模方法與優(yōu)化算法，開發(fā)實時的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計分析軟件，在微電網(wǎng)與現(xiàn)有配電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動條件下形成完備的規(guī)劃設(shè)計思路。
④先進的智能控制策略。與能源管理系統(tǒng)結(jié)合，真正實現(xiàn)微電網(wǎng)的 “即插即用”與 “無縫切換”,同時滿足互聯(lián)多微電網(wǎng)能量交換;在分層理念的引導下，合理安排每層控制的目標與任務(wù)，加強各層控制間的聯(lián)系，同時優(yōu)化每層控制算法。
⑤可靠的安全保護機制。研制適應(yīng)微電網(wǎng)特點的安全保護裝置與故障檢測設(shè)備，建立詳細的微電網(wǎng)故障模型和系統(tǒng)的故障識別算法，形成同時滿足微電網(wǎng)并離網(wǎng)運行模式的保護策略。
⑥全面的運營評估理論。深入挖掘微電網(wǎng)的經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境與社會效益，合理地設(shè)置各評估指標權(quán)重，建立兼容多目標、多約束的全面的運營評估體系。
8、結(jié)束語。
微電網(wǎng)有效地整合了間歇隨機的可再生能源，構(gòu)建了全新的能源技術(shù)公平競爭體系，促進了電力技術(shù)改革與電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展，在提高供電穩(wěn)定性、降低溫室氣體排放的同時為主電網(wǎng)提供了必要的支撐輔助服務(wù)，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效、快速的發(fā)展提供了新思路，具有長久的經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境和社會效益，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。未來的電網(wǎng)將是交直流混合、微電網(wǎng)與主電網(wǎng)共存、各種可再生能源合集的動態(tài)智能系統(tǒng)，隨著時間的推移，微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與效益將被充分發(fā)掘，越來越多的用戶也會因此受益。
參考文獻：
[1]Lasseter R H. Microgrids[C]//Proceedings ofIEEE Power Engineering Society Winter Meeting,New York,USA,2002.
[2] 魯宗相，王彩霞，閔勇，等.微電網(wǎng)研究綜述 [J].電力系統(tǒng)自動化，2007,31(19):100-107.
[3] 王鶴，李國慶.含多種分布式電源的微電網(wǎng)控制策略[J].電力自動化設(shè)備，2012,32(5):19-23.
[4]Donald J H.AC versus DC distribution systems-didwe get it right?[C]//Proceedings of IEEE PowerEngineering Society General Meeting,Tampa,USA,2007.
[5] 施婕，鄭漳華，艾芊.直流微電網(wǎng)建模與穩(wěn)定性分析 [J].電力自動化設(shè)備，2010,30(2):86-90.
[6] 李玉梅，査曉明，劉飛，等.帶恒功率負荷的直流微電網(wǎng)母線電壓穩(wěn)定控制策略 [J].電力自動化設(shè)備，2014,34(8):57-64.
[7]Wang Peng,Goel L,Liu Xiong,et al.Harmoni-zing AC and DC:a hybrid AC/DC future grid solu-tion[J].IEEE Power Energy Magazine,2013,11(3)：76–83.
[8] 王成山，武震，李鵬.分布式電能存儲技術(shù)的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn) [J].電力系統(tǒng)自動化，2014,38(16):1-8.
[9]Tan Xingguo,Li Qingmin,Wang Hui.Advancesand trends of energy storage technology in Microgrid[J].International Journal of Electrical Power & En-ergy Systems,2013,44(1):179-191.
[10]Wasiak I,Pawelek R,Mienski R.Energy storageapplication in low-voltage microgrids for energy man-agement and power quality improvement[J].IETGeneration,Transmission & Distribution,2014,8(3)：463-472.
[11]Choi M E,Kim S W,Seo S W.Energy managementoptimization in a battery/supercapacitor hybrid energystorage system[J].IEEE Transactions on SmartGrid,2012,3(1):463-472.
[12]Martinez M,Molina M G,Frack P F,et al.Dynamicmodeling,simulation and control of hybrid energystorage system based on compressed air and superca-pacitors[J].IEEE Latin America Transactions,2013,11(1):466-472.
[13]Bouzid A M,Guerrero J M,Cheriti A,et al.A surveyon control of electric power distributed generation sys-tems for microgrid applications[J].Renewable and Sus-tainable Energy Reviews,2015,44:751-766.
[14]Frede B,Remus T,Marco L,et al.Overview ofcontrol and grid synchronization for distributed powergeneration systems[J].IEEE Transactions on In-dustrial Electronics,2006,53(5):1398-1409.
[15]Guerrero J M,Chandorkar M,Lee T L,et al.Ad-vanced control architectures for intelligent microgrids-Part I:Decentralized and hierarchical control[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2013,60(4):1254-1262.
[16]Brabandere K D,Bolsens B,Keybus V D,et al.Avoltage and frequency droop control method for paral-lel inverters[J].IEEE Transactions on Power Elec-tronics,2007,22(4): 1107-1115.
[17] 張慶海，彭楚武，陳燕東，等.一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián) 運 行 控 制 策 略 [J].中 國 電 機 工 程 學 報，2012,32(25):126-132.
[18] 姚瑋，陳敏，牟善科，等.基于改進下垂法的微電網(wǎng)逆變 器 并 聯(lián) 控 制 技 術(shù) [J].電 力 系 統(tǒng) 自 動 化，2009,33(6):77-80.
[19] 孫孝峰，王娟，田艷軍，等.基于自調(diào)節(jié)下垂系數(shù)的DG逆變器控制 [J].中國電機工程學報，2013,33(36):71-78.
[20] 楊向真，蘇建徽，丁明，等.微電網(wǎng)孤島運行時的頻率控制策略 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2010,34(1):164-168.
[21] 楊向真，蘇建徽，丁明，等.面向多逆變器的微電網(wǎng)電壓控制 策略 [J].中國電機工程 學 報，2012,32(7):7-13.
[22]Wang Chengshan,Li Xialin,Guo Li,et al. Aseamless operation mode transition control strategyfor a microgrid based on master-slave control[J].Science China Technological Sciences,2012,22(6):1644-1654.
[23] 王 成 山，肖 朝 霞，王 守 相.微 網(wǎng) 綜 合 控 制 與 分 析[J].電力系統(tǒng)自動化，2009,32(7):98-103.
[24]Palizban O,Kauhaniemi K,Guerrero J M.Micro-grids in active network management-Part I:Hierar-chical control,energy storage,virtual power plants,and market participation[J].Renewable and Sus-tainable Energy Reviews,2014,36:428-439.
[25]Su Wencong,Wang Jianhui .Energy managementsystems in microgrid operations[J].The ElectricityJournal,2012,25(8):45-60.
[26]Olivares D E,Mehrizi-Sani A,Etemadi.A H,etal.Trends in microgrid control[J].IEEE Transac-tions on Smart Grid,2014,5(4):1905-1919.
[27]Cai Niannian,Mitra J.A decentralized control archi-tecture for a microgrid with power electronic inter-faces[C]//Proceedings of 42th Annual North Ameri-can Power Symposium.Texas,USA,2010.
[28]Tan KT,Peng XY,So PL,et al.Centralized con-trol for parallel operation of distributed generation in-verters in microgrids[J].IEEE Transactions onSmart Grid,2012,3(4):1977-1987.
[29] 吳雄，王秀麗，劉世民，等.微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)研究綜述 [J].電力自動化設(shè)備，2014,34(10):7-14.
[30] 王成山，焦冰琦，郭力，等.微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法綜述 [J].電力建設(shè)，2015,36(1):38-45. [31]Connolly D,Lund H,Mathiesen B V,et al.A re-view of computer tools for analysing the integration ofrenewable energy into various energy systems[J].Applied Energy,2010,87(4):1059-1082.
[32]Gamarra C,Guerrero J M.Computational optimiza-tion techniques applied to microgrids planning:A re-view[J].Renewable and Sustainable Energy Re-views,2015,48:413-424.
[33]Mirsaeidi S,Said D M,Mustafa M W,et al.Pro-gress and problems in micro-grid protection schemes[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2014,37:834-839.
[34] 周龍，齊智平.微電網(wǎng)保護研究綜述 [J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015,43(13):147-154. [35]Oudalov A,Fidigatti A.Adaptive network protec-tion in microgrids[J].International Journal of Dis-tributed Energy Resources,2009,5(3):201-226.
[36]Sortomme E,Venkata S,Mitra J.Microgrid protec-tion using communication-assisted digital relays[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2010,25(4)：2789-2796.
[37] 董朝陽，趙俊華，文福拴，等.從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)：基本概念與研究框架 [J].電力系統(tǒng)自動化，2014,38(15):1-11.
[38] 楊方，白翠粉，張義斌.能源互聯(lián)網(wǎng)的價值與實現(xiàn)架構(gòu)研究 [J].中國電機工程學報，2015,35(14):3495-3502.
[39] 田世明，欒文鵬，張東霞，等.能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)與關(guān)鍵技術(shù) [J].中國電機工程學報，2015,35(14):3482-3494.
【注冊電氣工程師考試知識點：照明】相關(guān)文章：
注冊電氣工程師考試流程10-07
注冊電氣工程師考試《專業(yè)知識》知識點備考題08-02
注冊電氣工程師考試的題型及內(nèi)容09-14
注冊電氣工程師考試難不難06-08
2017注冊電氣工程師考試的考點09-16
電氣工程師怎么注冊成為注冊電氣工程師09-19
最新注冊電氣工程師考試報考條件10-31
注冊電氣工程師考試通過率08-31
2014年注冊電氣工程師考試心得05-13
注冊電氣工程師考試大綱模擬試題07-21