微网系统

北京电力设备总厂有限公司以特高压电网装备、大型电站辅 机设备、工程总包成套服务、备品配件与检修维护服务为主业， 并与清华大学合作建设新能源关键直流装备联合研究中心，研发新型电力系统的电力电子关键设备、智慧能源设备、“风光储氢 ” 设备等高端智能电力装备。2022 年企业综合能源消费量 3816.1 吨标煤，总用电量 1071 万 kWh。北京电力设备总厂有限公司“源 网荷储 ”一体化绿色微电网（简称北京电力设备总厂微电网）自主研发低碳能源管控系统平台，建设 4. 1MW 分布式光伏、1.5MW 交直流混合微网系统架构、直流充电桩以及直流照明等负荷、 4MWh 防爆储能系统，形成光储联合发电控制运行方式和调度模式示范应用。

随着全球能源转型的加速推进，我国也在积极推进双碳目标，新能源的发展成为重要趋势。然而，新能源的波动性、随机性等特点给电力系统的稳定运行带来了挑战。高效柔性负荷微网系统的提出，旨在解决新能源并网带来的问题，提高能源利用效率，促进能源清洁低碳转型。

基于“源网荷储”构建的大型区域孤岛电网，发输配用各环节俱全，具备孤网运行特性，可以独立为大工业生产负荷供电。但是因为其内部设备类型复杂多样，实际运行面临诸多挑战,

“光储直柔”智能直流微电网技术聚合光伏、风机等绿电供应，直流户储及空调、照明、充电桩等可调负荷，协同上级能量控制平台及微网能量控制器，具有微电网平滑并/离网切换，微网系统黑启动等功能。通过直流微电网技术的实施，实现分布式电源灵活、高效的应用，内部实现能量平衡自给自足，外部汇聚分布式资源进行并网实现电网友好。“光储直柔”直流微电网实现分布式光伏+户用储能+直流设备+柔性用电，形成用户侧直流柔性供用电模式。

充分发挥中国西电集团有限公司所属西电宝鸡电气有限公司在光热产业和配电领域的优势，集成多种能源技术路线，建成发、输、配、用、储等功能于一体的工业园区型多能互补智能微网。集成太阳能光热+光伏+风电+市电、储电+储热+清洁供热、交直流+高低压+充电桩等技术和工程实现，采用“互联网+”将示范区内多种能源供应和消纳进行数字化管理，建立统一的工业园区智慧能源管控运维平台，实现整个工业园区的多能互补和电热冷汽四联供。

在电网换相换流器（line commutated converter，LCC）–电压源型换流器（voltage source converter，VSC）混合直流供电的微网中，微电网受扰下不可避免地会产生频率波动，为使频率在不同扰动工况下均保持在规定范围内，在LCC-VSC供电微网系统中提出了可自适应扰动变化的直流调频方法。首先理论推导了扰动后将系统频率拉入规定范围内所需的临界下垂系数，并基于此提出了自适应扰动变化的变下垂系数一次调频方法，利用直流动作的快速性将受扰后系统频率迅速控制在规定范围内。其次，由于一次调频仍为有差调节，故进而提出变参考功率二次调频控制策略。最后在PSCAD/EMTDC平台上建立仿真模型，结果表明12.5%以内的负荷变化及10%以内的光照变化时，一次调频均可使频率偏差恢复到0.2 Hz以内，15%以内的负荷变化时二次调频可实现无差调节，验证了所提策略的有效性。

伴随清洁能源逐渐渗透到微电网(微网)和纳米电网(纳网)用能单元，针对纳网-微网-主网之间的协同优化、清洁能源利用效率提升、清洁能源消纳促进以及用能经济性和可靠性等多方面的问题，提出了一种基于多主体博弈的两阶段优化调度策略，涵盖多元化交易和微网运营商电价机制。首先，建立了具有各自显著用能特点的多元纳米电网负荷模型，形成了支持多元纳米电网自主调度和纳网间电能交易的纳网系统模型。其次，考虑到电能供需的多样性，构建了不同供能场景下的微网运营商模型，并引入主网与运营商的竞争机制。在这一博弈模型中，微网运营商扮演领导者的角色，而纳网系统则作为跟随者，实现了一主一从的博弈均衡。通过优化微网运营商的出力方式，激发了纳网系统的用能潜力。最后，通过算例验证了所提出方案的合理性和有效性。该方案成功降低了纳网系统的运行成本，提升了微网系统对清洁能源的消纳能力，同时提升了综合收益的经济性。这一研究为微网和纳网的可持续发展提供了实用性和有效性的指导。

在“双碳”战略背景下，为进一步降低微网的碳排放和促进风光消纳，提出一种考虑绿证交易及碳排放约束的含风光储微网低碳优化调度策略。以微网系统整体运行成本最小为目标，在微网系统运行约束中考虑绿证交易情景并引入碳排放成本，建立考虑绿证交易及碳排放约束的含风光储微网低碳优化调度模型，采用MATLAB YALMIP工具箱和Gurobi求解器进行仿真求解。仿真结果表明，该模型可有效降低系统的经济成本和碳排放量，同时兼顾了环境效益，为微网低碳调度提供了一种有效手段。