风光互补系统及微电网技术徐青山东南大学智能配电网研究所24/1/2xuqingshan@seu.edu.cn1几个问题风和光的互补性体现何处？单单风和光发电可以满足负荷要求吗？风光发电接在什么等级的电网比较好？电力公司喜欢风光发电吗？24/1/221.实际风光互补系统案例2.风力发电技术3.太阳能发电技术4.分布式发电技术5.微电网技术6.美国NREL实验室Homer软件24/1/234实际系统風車（１０ｋＷ）約1000mＰＶパネルＰＶパネル（１０ｋＷ）（１０ｋＷ）風車（２ｋＷ）12号館図書館电网接线图発電所中部電力6.6kV2.3MW12号館図書館PrivatepowerLoadPVWGWGHGPVgenerator(300kVA)(10kW)(10kW)(2kW)(1kW)(10kW)(650kVA)GUtilitygrid～～UtilitygridInverter－Inverter－Inverter－Inverter－AC-gridAC-grid－Inverter(10kW)～(10kW)～(2kW)～(1kW)～～(10kW)DAC-LoadACSWAC-busACSW(AC200V)(Normalstate:OFF)(Normalstate:OFF)ABUPFCEBi-directionalCAC-LoadBi-directionalConverter～Converter(50kW)～－(50kW)－－－－DC-gridDC-grid－－－DC-DCDC-DCDC-DC－DC-DCConverterConverterConverter－Converter(10kW)(10kW)(10kW)(2kW)VRLADC-busLPCBatteries(DC380V)VRLADC-LoadBatteries12号館図書館7太阳光发电出力（季節別、１２号館）測定インターバル：10分７月データ計測日：７月27日（金）平均気温28.5℃10月データ計測日：10月21日（日）平均気温15.1℃１月データ計測日：１月９日（水）平均気温8.8℃４用月データ計測日：４月30日（水）平均気温20.3℃※気象庁ホームページより引蓄电装置項目仕様720W×820D×475H飞轮(FlyWheel)外形重量130ｋｇ超级电容(EDLC)動作可能周波数50～200Hｚ電動発電機4極誘導機24/1/2内部使用ガス最大貯蔵エネルギーヘリウム損失900ｋJ800W項目仕様外形343W×125D×187H重量静電容量7.2ｋｇ定格電圧60F最大電流59.4V60A889测试仪日射量計・スペクトル計二酸化炭素濃度計1.实际风光互补系统案例2.风力发电技术3.太阳能发电技术4.分布式发电技术5.微电网技术6.美国NREL实验室Homer软件24/1/210目录Outline1第一部分国内外新能源利用方式的对比FirstpartComparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad2第二部分国内外风电发展状况SecondpartWindpowerdevelopmentsituationathomeandabroad3第三部分风力发电的特点ThirdpartCharacteristicsofwindpower4第四部分风电规模化发展对电网的要求FourthpartResearchsituationofwindpowerintegrationatpresent5第五部分实际风电场规划中的问题FifthpartProblemsinpracticalwindfarmplanning第一部分国内外新能源利用方式的对比FirstpartComparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad分散开发、与其它电源强联网技术成熟可靠就近消纳协调发展目前德国、丹麦欧美国家在发展欧美国家电网联国外新装风机都国等国新能源与负新能源发电的同系紧密，功率交具备有功/无功外荷中心地理距离时也大力发展燃换能力强，为新调节能力及低电油、燃气等调节能源发电跨区、压穿越能力；新相对较短，大多能力强的机组，跨国消纳提供了的光伏发电并网分散就近接入，以满足风电大规坚实的基础。导则也提出了类就地消纳，开发模并网的需要。似的要求。成本较低。高集中、远距离系统调峰能力不足弱联网起步晚、不成熟我国风电、光伏我国以火电为主，目前，我国区域国内风电机组和占总装机容量的电网之间联系较光伏电站有功/国发电等新能源远76%，系统调峰弱，功率交换能无功调节能力差，内离负荷中心，必调频能力有限；力不强。不具备低电压穿系统峰谷差大。越能力。须远距离大容量输送，开发成本较高。13国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad我国风电场接入各电压等级装机容量比例图(2009)Proportionofinstalledcapacityintegratedbywindfarmtoeveryvoltagelevel国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad大规模开发风电，需要系统配置足够的调峰电源Fordevelopingwindpowerinlarge-scale,enoughpowerforpeakloadisneeded2007年美国天然气发电占39.5%，燃油发电占5.6%。15国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad大规模开发风电，需要系统配置足够的调峰电源Fordevelopingwindpowerinlarge-scale,enoughpowerforpeakloadisneeded2008年德国燃气、燃油和抽水蓄能约占总装机容量的25%，其他可调峰电源8%。德国快速调节电源约占25%。总装机容量1615201312816129GW总发电量2925211037580%60100%5500亿kWh20%2040%6400%8010000核电褐煤硬煤天然气燃油、抽水蓄能、其他水电、生物质发电、其他风电Source:BDEW,EnergyMarket2007Germany16第二部分国内外风电发展状况SecondpartWindpowerdevelopmentsituationathomeandabroad国内外风电发展状况Windpowerdevelopmentsituationsathomeandabroad世界和中国风电发展速度ThepaceofthedevelopmentofwindelectricityinChinaandtheworld140,00014000120,00012000世界风电累计装机容量（MW）100,00010000中国风电累计装机容量（MW）80,000十年年均增长31.8%十年年均增长70%60,000800040,000600020,000400001997199819992000200120022003200420052006200720082000年份0199719981999200020012002200320042005200620072008世界风电装机年份中国风电装机全球新能源发展形势Situationofnewenergydevelopmentintheworld风力发电正朝着大型化、规模化的方向发展Windpowerismovinginthedirectiontowardslarge-scale世界风电装备技术发展趋势（来源：德国风能研究所DEWI）19风力发电技术的基本原理及其发展BasicprincipleanddevelopmentofwindpowergenerationtechnologyRepower5M双馈感应电机变速风电机组Repower5MDoublyFedInductionGenerator其叶片直径126米，机舱重量400吨，轮毂高度100-120米国内外风电发展状况Windpowerdevelopmentsituationsathomeandabroad七个千万千瓦风电基地Seven10MillionKilowattsofWindPowerBaseNortheastpowergrid东北电网Northwestpowergrid西北电网NorthChinapowergrid华北电网Tibet西藏EastChinapowergridCentralChinapowergrid华东电网华中电网SouthChinapowergridTaiwan南方电网台湾规划内容简介－－沿海地区风电场发展规划Introductionofdevelopmentplan--developmentprogramofwindpowerplantincoastalareas风电场现状（2008年）风电场规划-与电网之间的位置对应关系盐城北+连云港（阳射台东、城盐丰大、东）潮盐城南间南通北带、台如）东（第三部分风力发电的特点ThirdpartCharacteristicsofwindpower风力发电的特点Characteristicsofwindpower风速、风向的随机变化1236070m高的风速30010m高的风速2401801012086000123456789101112131415161718192021222324风6的时间（h）特4性2风向日变化00123456789101112131415161718192021222324时间（h）风速日变化风速（m/s）风向（°）风力发电的特点Characteristicsofwindpower2010年中国某地区风电接入后影响风电注入增大了等效负荷峰谷差情况的概率为60％。风电注入降低了等效负荷峰谷差情况的概率为40％。风电接入电网给系统调度运行带来了压力。江苏风电场的反调峰效应！风力发电的特点Characteristicsofwindpower某实际风电场出力概率分布ProbabilitydistributionofwindfarmoutputofGansu302520有效风速问题！1510国台风东华电场50小出力（低于总装机容量的5%）的概率接近25%，大出力（超过总装机容量的95%）的概率接近4%。第四部分目前风电并网的研究情况FourthpartResearchsituationofwindpowerintegrationatpresent24/1/227发电类型火电和水电风力发电输出功率可调度间歇性——不能按计划发电，调度困发电机种类难同步发电机，一般发电采用多种发电机技术；厂包含数台或十几台机变速风电机组采用电力电子控制技术；组大型风电场包含数百台机组；暂态响应特性有电压支撑能力，需保不同类型的风电机组在故障时的暂态持同步运行，易发生暂响应特性不同态稳定问题运行特性取决于发电机组和励磁系统的风电机群的特性和协调全部风电机群特性运行的风电场综合控制系统电力系统调频调节Powersystemfrequencycontrol50.0Hz50.249.8发电用电常规电网用电电源风电负荷目前风电并网的研究情况Researchsituationofwindpowerintegrationatpresent对调峰调频能对无功功率平力的影响衡与电压水平的影响风电对电力系统的影响对稳定性影响对电能质量的影响目前风电并网的研究情况Researchsituationofwindpowerintegrationatpresent基于感应发电机的风电机组不具备无功调节能力，风电机组在连续运行时吸收大量的无功，造成电压稳定性降低。基于双馈感应发电机的风电机组具备无功调节能力，可以通过PWM变频器控制系统吸收或发出无功功率。风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork哈密东北西北酒泉吉林西藏蒙西蒙东辽宁河北“三华”受端江苏电网南方风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork风电装机比例较低时：Whenthewindpower'scapacityproportionislow:可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除，不会引起严重后果。风电装机比例较高时：Whenthewindpower’scapacityproportionishigh:高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率的稳定问题。当风电装机增大时（百万千瓦、千万千瓦风电基地）,低电压穿越能力是必需的德国的例子!风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork加强大规模风电并网调度运行技术的研究，例如:Tostrengthenthestudyofdispatchingoperationtechnologywiththeintegrationoflarge-scalewindpower,forexample:风力发电调度模式研究风电调度运行支撑系统研发风力发电优化调度系统研发区域风电协调调度控制系统研发风电功率预测系统的研发风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork国内外投入运行的风电功率预测系统Windpowerforecastingsysteminoperationathomeandabroad预测系统名称开发者Prediktor丹麦国家实验室（Risø）WPPT丹麦技术大学（TechnicalUniversityofDenmark）ZephyrRisø与丹麦技术大学Previento德国奥尔登堡大学（UniversityofOldenburg）AWPPS巴黎矿业大学（Ecoledesminesdeparis）SIPREÓLICO卡洛斯三世大学（UniversityCarlosIII）LocalPred-RegioPred西班牙可再生能源中心（CENER）HIRPOM爱尔兰科克大学（UniversityCollegeCork,Ireland）WPMS德国卡塞尔太阳能研究所（ISET）eWind美国TureWind公司WPFS中国电力科学研究院风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork风电功率预测方法Windpowerforecastingmethods按预测的物理量分类预测风速输出功率直接预测输出功率持续预测方法时间序列模型风按数学模型分类电卡尔曼滤波功智能方法，如神经网络率预时间序列模型测按输入数据分类不采用数值天气预报神经网络采用数值天气预报物理方法超短期预测统计方法按时间尺度分类短期预测中长期预测间歇性可再生能源并网技术解决措施Solvingmeasuresofintermittentrenewableenergygrid-connectedtechnology风电功率预测技术Windpowerforecastingtechnology短期预测Short-termprediction预测时间尺度：0-48小时，时间分辨率：15分钟主要用于：合理安排常规机组发电计划，解决电网调峰问题。超短期预测Supershort-termprediction预测时间尺度：0-4小时、15分钟滚动预测，时间分辨率：15分钟主要用于：实时调度，解决电网调频问题。37风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork风电功率预测原理Windpowerforecastingprinciple数值天气预报物理方法微观气象学模型CFD模型...预测程序统计方法功率预测人工神经网络支持向量机...风电规模化发展对电网的要求GcoriddeRequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork风电发展较快的几个国家并网导则中都有较为完善的风电场并网技术规定丹麦：Technicalregulationforthepropertiesandtheregulationofwindturbines.2004.05德国：GridCode,Highandextrahighvoltage,E.onNetzGmbH,Bayreuth,Germany,1.April2006美国：AWEAGridCode,2004.05爱尔兰:WindFarmPowerStationGridCodeProvisions苏格兰:GuidanceNotefortheconnectionofwindfarms风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork一般都对以下几个方面提出了要求：有功功率及其控制要求无功功率容量范围及电压控制要求低电压穿越能力要求风电机组的电压、频率正常运行范围SCADA系统与通信信号风电场电能质量指标风电场的测试要求风电模型及参数要求风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork根据我国风电发展的现状，可能要在以下几个方面进行修改：AccordingtothedevelopmentofwindpowerinChina,thefollowingaspectsshouldbemodified:1.有功功率及其控制要求2.无功功率容量范围及电压控制要求3.低电压穿越能力的要求4.风电场接入电网检测风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork发电系统输电系统配用电系统G改变原有放射状的供电结建设百万千瓦和千万输电通道有效利用、电力构；千瓦级风电基地；消纳等规划问题；电压调节/潮流控制/电风电难以预测、不可能质量等问题；控制、不可调度，远距离传输的电压无功控给电网调峰调频制和系统稳定问题；对现有配网自动化方案提带来新的挑战。出挑战。海上风电的输变电技术问题。42间歇性可再生能源并网技术解决措施Solvingmeasuresofintermittentrenewableenergygrid-connectedtechnology发电系统输电系统配用电系统电网友好型发电技术；大规模风电输电规划；分布式风电接入配网评估风电检测认证标准和体柔性直流输电技术；和规划技术；输电安全稳定支撑技术；系。海上输变电关键技术。分布式风电运行控制技术；需求侧响应/调度技术。大型风电基地资源分布及运行特性；调度技术风电功率预测技术；风电调度运行技术。支撑基础平台试验平台支撑43风电规模化发展对电网的要求RequirementsoftheLarge-scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork大型风电并网仿真分析程序Simulationprogramoflarge-scalegrid-connectedwindpowersystem仿真工具SimulationTools电力系统暂态混合仿真程序DIgSILENT/PowerFactory电力系统分析综合程序PSASP电力系统分析软件工具PSD-BPA电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC多区域可分性靠析软件MARS实际风电规划中的问题风电场选址的误差原因分析测风塔位置选择及数据准备不够完备测风塔要立于安装风机较多的地方测风塔不能立于风速分离区和粗糙度的过渡线区域测风塔位置应选择在风场主风向的上风向位置测风高度应不低于风机轮毂高度的2/3,一般分三层以上测风风电场选址的误差原因分析区域风资源性三评估不够精确风资源性三包括代性表,一性致,完，性整测风时间应保证至少一周年,测风资料有效数据完整率应满足大于90%。而实际中有时只能引用邻近场址或地区的实测资料进行了计算分析。风电场选址的误差原因分析风能资源评估软件的应用差异风能资源评估是整个风电场建设、运行的重要环节。目前国内常用风能资源分布计算软件是WAsP软件，该软件是基于平坦地形的，对于复杂地形在坡度大于5度时，即出现计算误差，在坡度达到17度时，其计算结果基本就不可信。1.实际风光互补系统案例2.风力发电技术3.太阳能发电技术4.分布式发电技术5.微电网技术6.美国NREL实验室Homer软件24/1/249我国的太阳能资源我国太阳能资源十分丰富，全国有2/3以上的地区，年辐照总量大于502万千焦/米2，年日照时数在2000小时以上。24/1/25024/1/251太阳能的特点太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大优点：第一，它是人类可以利用的最丰富的能源，据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了本身能量的2%，可以说是取之不尽，用之不竭。第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。24/1/252太阳能的利用有它的缺点：第一，能流密度较低，日照较好的，地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。第二，大气影响较大，给使用带来不少困难。24/1/253太阳能利用的技术领域人类直接利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化学转换。太阳光热转换技术的产品很多，如热水器、开水器、干燥器，采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具。24/1/254太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。24/1/2553太阳能电池分类按材料分类1.硅系列太阳能电池按结构分类1.同质结电池1.1单晶硅太阳能电池2.异质结电池1.2多晶硅薄膜太阳能电池3.肖特基结电池1.3非晶硅薄膜太阳能电池4.光电化学电池2多元化合物薄膜太阳能电池24/1/2563等效电路IPH为太阳能光生电流，D为并联二极管，RS为串联电阻，RSH为并联电阻eq(VIRS)1nkTIDI024/1/2573输出特性kWp的概念24/1/2标准测试条件下的单个光伏电池性能曲线581光伏发电形势在国际市场和国内政策的推动下，中国的光伏产业正迎来发展高峰期，2007年中国太阳能电池产量达到1088MW，超过了日本、欧洲居世界第一；2008年中国太阳电池/组件产量占世界产量的27%以上;问题在于实际国内光伏系统安装容量仅约国内电池生产量的2%左右。24/1/2591光伏发电重点方向在第十届中国太阳能光伏会议上，国家发改委能源局报告中称，国家为支持光伏发电发展，初步准备的三个措施为：支持无电地区因地制宜利用户用光伏系统和小型光伏系统；开展城市光伏发电工程建设，国家将通过可再生能源基金对建筑自用光伏发电的项目进行补贴；开展沙漠大型示范并网电站建设。24/1/2604太阳能发电站24/1/2沙哈拉大沙漠太阳能电站611光伏建筑一体化光伏一体化建筑（BIPV）是生态建筑设计的一种新概念，在欧洲、美国和日本等地，正呈现出强大的生命力。24/1/262光伏一体化建筑光伏一体化建筑（BIPV）是生态建筑设计的一种新概念，在欧洲、美国和日本等地，正呈现出强大的生命力。建筑上，由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源又利于保证室内的空气品质；光伏一体化建筑技术上，光伏建筑系统没有移动部分不需要多少维护。把光伏电池模块作为建筑物的玻璃幕墙可以节约昂贵的外装饰材料，从而减少建筑物的整体造价，同时可以避免由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染；经济上，光伏组件能够有效的利用建筑表皮，如屋顶和墙面，无需额外用地或增建其他设施，适用于人口密集的地方使用，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。同时可原地发电、原地用电，有效节省电网投资及损耗，舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾。1屋顶光伏并网发电系统24/1/2651.实际风光互补系统案例2.风力发电技术3.太阳能发电技术4.分布式发电技术5.微电网技术6.美国NREL实验室Homer软件24/1/266Outline大电网的弊端分布式发电概念发展现状24/1/267大电网的弊端大型互联电力系统既“笨拙”又“脆弱”，局部事故极易扩散；不能灵活跟踪负荷变化。随着负荷峰谷差的不断增大，电网的负荷率逐年下降，发输电设施的利用率都有下降的趋势；对于偏远地区负荷不能进行理想的供电；能源危机与环境问题日益成为世界面临的威胁之一。24/1/268分布式发电的优势在偏远地区、负荷突然增长地区，安装DG可以避免大量的输配电设备扩容费用；通过优化分布式电源在电网中的位置和容量，可以明显降低线路损耗；对于可靠性要求较高的用户，DG可作为紧急或后备备用；负荷调峰及平衡电价；投资时间相对较短；节能及可持续发展；24/1/269分布式发电1.实际风光互补系统案例2.风力发电技术3.太阳能发电技术4.分布式发电技术5.微电网技术6.美国NREL实验室Homer软件24/1/272从分布式发电走向微型电网电网历史演进EnergyPolicyAct(1992)NowPURPA(1978)100%REACreatedIn2001RollingNochangeCentralized(all(1935)BlackoutsinCaliforniaDMGoderateT&Dwithlargeoccur(manypeoplelookTVACreatedatDGasasolution)useofcentral(1933)useofDGstations)September2001:HeavyTerroristattacksonWhatfutureFullyDe-U.S.raiseconcernspathwillwecentralized(allaboutpowersystemsecuritytake?DG)Future1900195020002050Year定义微电网(microgrid)，通俗定义为“网中网”。结构可小至一户住家，大至某一工业区或商业中心。微电网中存在的多种能源输入（光、风、氢、天然气等）、多种能源输出（电、热、冷）、多种能量转换单元（光/电、热/电、风/电、交流/直流/交流）以及多种运行状态（并网、独立）使得微电网的动态特性相对于单个的分布式发电系统而言更加复杂.除了各分布式发电单元的动态特性外，网络结构与网络类型（直流微电网或交流微电网）也将在一定程度上影响着微电网的动态特性。24/1/276美国电力可靠性技术协会（CERTS）提出的微电网结构分隔器PV（断路器）敏感负荷A热负荷微网主分离器保护协调器可中断负荷B网络要求能量潮流控制器可调节负荷管理C器t°微型燃燃料电池气轮机电力传输线信息流线保护信息传输线24/1/277微电网运行状态微电网并网运行状态紧急解列控制优化协调控制微电网解列并网控制过渡状态微电网解列恢复/并网控制过渡状态微电网孤岛运行状态微电网停运状态恢复控制微电网恢复过渡状态24/1/278微电网的最终目标是实现各种分布式电源的无缝接入，即用户感受不到网络中分布式电源运行状态改变（并网或退出运行）及出力的变化而引起的波动，表现为用户侧的电能质量完全满足用户要求。24/1/279在微网概念引入之前，一般不允许分布式电源孤岛运行，均采用系统故障时主动将分布式电源退出。微网技术出现后，分布式电源不再以独立的形式并网，而是与当地负荷、储能系统、控制系统等组成微网后再并网，系统故障时允许分布式电源带微网内的重要负荷继续运行。24/1/280国外微电网相关概况Aichi计划示范系统PV群聚式微电网示范系统日本微电网示范系统希腊PV-MODE微电网示范场希腊Kythnos岛已建置三相400V,11kW混合式(包含柴油发电机、太阳能、储能电池组)分散型微电网，其电力供应11栋房舍之所需。此系统有两种主要操作模式：一为当太阳能足够时以太阳能电力为主，而柴油发电机作为电力平衡之辅助调节电源，另一种操作模式则是以柴油发电为主。推荐微网对于负荷跟综操作和降低成本的有效作用微网运行方式1微网运行方式2（推荐）从电网内购入电力800负荷跟踪控制800功率ｋW600600功率ｋW400400200分布式发电机200分布式发电机时间4:008:0012:0016:0020:000:00从电网内购入00时间4:008:0012:0016:0020:000:000:000:00负荷波动的匹配Load（kW）700600负荷曲线的测量5006:0012:0018:0024:00400・负荷变化特性的分析300・供能装置及容量的确定200100负荷波动的频率分析00:00・负荷波动的频率分解Amplitude（kW）Frequency（Hz）基于各个装置响应速度的混合发电运行方案负荷阶跃变化负荷变化阶跃电池燃气轮机发电机EDLC输出电池输出时间燃气轮机输出快速响应双电层电容器中速响应低速响应储能电池,NAS飞轮储能86基于能量储存系统的分布式发电输出稳定性风力发电输出波动加上蓄电池能量储存系统后风力发电输出不变风力发电机～－储存和释放蓄电池的能量来保持风力发电的输出恒定电力系统34MW-NASBattery蓄电池能量应用:储存系统)在RokkashoVillage的Futanata风电厂-发电机:1,500kW×34Units-蓄电池组:2,000kW×17Units长期响应实际储能系统的容量和特点○必要性:容量为ＭＷ级,大规模发电系统中放电时间为5–6小时5-6小时锂离子电池钠硫电池长期响应液流最大放电时间镍氢电池铅蓄电池短期响应分双层电容器高速飞轮ＳＭＥＳ低速飞轮快速响应1kW10kW100kW1MW10MW100MW秒容量(W)实际储能系统目前成本和展望10000双层电容器ホフイ飞ラー轮イル(100US$/kWh)1000电池的储能成本锂离子电池100ニッ镍ケ氢ル鉛电蓄池電池铅蓄电池液流电池10铅蓄电池（期望）钠硫电池1钠硫电池(期望)1030100300固定成本(100US$/kW)○估计储能时间＊储能成本(100US$/kWh)・钠硫电池：7.2时・液流电池：1～8时＝固定成本(100US$/kW)・铅蓄电池：5时÷储能时间・双层电容器：6～8秒・飞轮：15秒1.实际风光互补系统案例2.风力发电技术3.太阳能发电技术4.分布式发电技术5.微电网技术6.美国NREL实验室Homer软件24/1/290Homer软件简介Homer可以解决的问题主要用于解决小容量的新能源发电系统与传统发电系统结合形成的混合发电系统的优化配置问题Homer的使用方法·建立系统的模型·设置各模块的不同配置参数·设置资源（光能，风力等）参数·系统进行模拟，得出不同配置下的成本，运行费用，收益等·提供多种图形，列表分析法Homer的工作原理仿真功能给定系统的结构与参数，Homer自动进行一年8760小时的功率平衡计算，判断系统的可行性（出力能否满足负荷）计算各时段系统各部分的出力，比较不同系统配置的经济性优化功能通过对一系列不同系统配置参数的仿真，Homer列出不同系统下的先期投资，运行维护费用，按照净现值排序得到各配置的优劣灵敏度分析将某一参数（如日光照度。风速）作为敏感变量，设置一系列值，考察改变量对系统最优配置方式的影响利用Homer解决的实际问题我们用Homer进行一个实际系统的优化设计·在我国内蒙某地区设计一个典型的离网户用混合发电系统，取当地典型年的风能和太阳能数据进行分析·假定地区的总能源消耗为：日负载约25kWh/天，日峰荷为4.3kW·该地区年平均风速4.95m/s。韦布分布因素2.4自相关因素是0.82。日风速变化是0.306，峰荷风速小时数是13小时·该地区太阳能年平均值4.354kWh/m2/天，HOMER利用当地的纬度引进了晴朗指数我们想知道：·引入新能源发电是否经济·引入多少容量新能源发电能是经济效益达到最优在Homer中搭建风光互补系统的结构度计算进模型建立区计算结果显示在Homer中搭建风光互补系统的结构点击设置参数资源参数设置接入光伏发电的参数设置考虑不同的光伏容量不考虑追踪系统风力发电机的参数设置选择风机型号风机数量储能装置的参数设置选择电池的型号选择电池数量为0,2，6,12，36负荷参数设置负荷曲线月份工作日or假日24小时负荷2.3用电环节—单位GDP电耗（横向比较）逆变器的容量效率设为90日照资源的参数设置输入经纬度，获得日照曲线各月份得日照强度风力资源参数设置各月的风速平均风速韦步分布因数自相关因数韦步分布因数峰荷风速小时仿真结果ClickHere以净现值作为排序依据系统模型系统配置优化结果敏感量分析不同的资源参数对最优系统配置的影响敏感量序列ClickHere敏感量分析X轴，Y轴分别为风速与柴油价格不同色块表示不同的系统配置Theend!24/1/2106