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照明電氣工程師工作怎么樣篇一
照明是注冊電氣工程師基礎(chǔ)考試的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，下面是小編為大家詳細(xì)介紹注冊電氣工程師考試知識(shí)點(diǎn)：照明，歡迎大家閱讀！
正確的照明設(shè)計(jì)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(diǎn)照明、裝飾照明。做到明快、舒適、真實(shí)、優(yōu)美。
照度：表面上一點(diǎn)的照度，等于入射到該表面包括這一點(diǎn)的面元上的光通量與面元的面積商。
應(yīng)當(dāng)知道：光的照度和強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是衡量照明設(shè)計(jì)水平高低和惟一標(biāo)準(zhǔn)。
發(fā)光強(qiáng)度：一個(gè)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(dòng)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(shí)繼續(xù)工作用設(shè)置的照明。又細(xì)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(shí)，用作正確引導(dǎo)人員至安全出口而設(shè)置的照明，由安全出口標(biāo)志燈，疏散標(biāo)志燈，疏散照明燈各司功能。
備用照明：正常照明失效時(shí)，用作繼續(xù)進(jìn)行正常工作或活動(dòng)而設(shè)置的照明。
安全照明：正常照明失效時(shí)，為確保處于潛在危險(xiǎn)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(dá)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(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)及維護(hù)系數(shù)。采用高低照度時(shí)有選用條件。
照度計(jì)算為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)照度的實(shí)現(xiàn)情況，但是應(yīng)當(dāng)理解，照度 水平及其分布的數(shù)學(xué)計(jì)算，在照明設(shè)計(jì) 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(jìn)線處應(yīng)進(jìn)行總等電位連接；應(yīng)有防火的接地保護(hù)；負(fù)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；
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(jì)、環(huán)境和社會(huì)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(jìn)行說明，總結(jié)了微電網(wǎng)中的儲(chǔ)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(jì)方法理論，并研究了微電網(wǎng)安全保護(hù)機(jī)制;最后，結(jié)合當(dāng)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。
微電網(wǎng)技術(shù);可再生能源;儲(chǔ)能技術(shù);控制策略;保護(hù)機(jī)制;能源互聯(lián)網(wǎng)。
近年來，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出用電負(fù)荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點(diǎn)，大容量集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離高電壓傳輸?shù)幕ヂ?lián)大電網(wǎng)運(yùn)營成本高、運(yùn)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(fēng)、光、熱、儲(chǔ)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(qiáng)、投入成本低等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)利用高效經(jīng)濟(jì)、靈活可靠的分布式發(fā)電技術(shù)是解決能源危機(jī)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(jī)入網(wǎng)對大電網(wǎng)的沖擊，彌補(bǔ)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(yùn)而生。
微電網(wǎng)具有多源低慣性供能、多模式協(xié)調(diào)運(yùn)行、多模塊互補(bǔ)支撐、多級(jí)架構(gòu)靈活互動(dòng)的特點(diǎn)，是由分布式電源、負(fù)荷單元及儲(chǔ)能裝置按照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的具備獨(dú)立管理、保護(hù)、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(dǎo)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(yùn)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(diǎn)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(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時(shí)，能實(shí)現(xiàn)公共電網(wǎng)、分布式電源與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行和各種能源資源的梯級(jí)高效利用;當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)通過解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨(dú)向敏感負(fù)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(diǎn)項(xiàng)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(gè)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(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)的指導(dǎo)意見》，國家能源局將結(jié)合項(xiàng)目具體技術(shù)經(jīng)濟(jì)性會(huì)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(dòng)計(jì)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(jìn)行說明，介紹了微電網(wǎng)中的儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，然后從控制策略、規(guī)劃設(shè)計(jì)、保護(hù)機(jī)制等方面進(jìn)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。
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(fēng)機(jī)、微燃機(jī)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(jì)劃為負(fù)荷供電。鑒于分布式電源的隨機(jī)性和間歇性，電力潮流的雙向流動(dòng)性等特點(diǎn)，交流微電網(wǎng)在電能質(zhì)量、保護(hù)控制方面面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃、可靠的保護(hù)通信系統(tǒng)、穩(wěn)定的運(yùn)行控制技術(shù)是交流微電網(wǎng)良好運(yùn)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(fù)荷多樣性的發(fā)展趨勢，分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、交直流負(fù)荷等均通過電力電子裝置連接至直流母線，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過電力電子裝置補(bǔ)償分布式電源和負(fù)荷的波動(dòng)。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(jì)缺乏成熟統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，大規(guī)模推廣與發(fā)展是一個(gè)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(fù)荷供電又可以直接向交流負(fù)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(dú)立運(yùn)行、交流部分獨(dú)立運(yùn)行、交直流部分協(xié)調(diào)運(yùn)行3種運(yùn)行模式，囊括了交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，對交直流分布式電源皆有較好的兼容性。
以風(fēng)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(yán)峻挑戰(zhàn)。高效可靠的儲(chǔ)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(dǎo)的微電網(wǎng)正常運(yùn)行的保證。微電網(wǎng)中儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用如下[8-10]:①通過合理有序的儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略，彌補(bǔ)分布式電源隨機(jī)性、間歇性和不可控性缺陷，增強(qiáng)分布式電源的穩(wěn)定性與可調(diào)度性;②在負(fù)荷低谷時(shí)充電，在負(fù)荷高峰時(shí)放電，作為微電網(wǎng)能量緩沖環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的削峰填谷;③基于儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)無縫平滑切換，并為微電網(wǎng)的孤島運(yùn)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(bǔ)償，平滑微電網(wǎng)電壓波動(dòng)，改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
儲(chǔ)能系統(tǒng)分類標(biāo)準(zhǔn)很多，根據(jù)電能供應(yīng)速度儲(chǔ)能系統(tǒng)可分為3類[10]:①服務(wù)于能量管理體系的小時(shí)級(jí)電能供應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng);②處理電力瞬時(shí)短缺的分鐘級(jí)電能供應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng);③用于有功或無功功率補(bǔ)償?shù)拿爰?jí)電能供應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢，通常將不同性能的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行互補(bǔ)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(jí)電容組合成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提高功率輸出能力，延長使用壽命[11];超級(jí)電容與壓縮空氣儲(chǔ)能優(yōu)化組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在大容量存儲(chǔ)的條件下具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能[12].在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，需要整合不同的儲(chǔ)能裝置以達(dá)到特定的運(yùn)行目標(biāo)，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)是儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的趨勢。
穩(wěn)定可靠的控制策略是微電網(wǎng)良好運(yùn)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(dāng)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(shí)間尺度上實(shí)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(fù)荷本地自主控制，主要通過分布式電源控制器和負(fù)荷控制器實(shí)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(fù)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(dòng)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(hào)的質(zhì)量;外環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，通過不同的控制策略達(dá)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(shí)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(shí)存在穩(wěn)態(tài)誤差，往往用于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制，具有控制結(jié)構(gòu)清晰簡單的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)大部分的控制目標(biāo)[13].比例諧振控制器(propor-tional resonant,pr)可以實(shí)現(xiàn)交流量的有效控制，同時(shí)具有較高的動(dòng)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(jì)復(fù)雜性較高，其通常運(yùn)用于靜止坐標(biāo)系的控制[14].另外，滯環(huán)控制和無差拍控制可以實(shí)現(xiàn)非線性控制，而預(yù)測控制、滑?？刂频人惴ㄔ谖墨I(xiàn) [13-14]中被詳細(xì)說明，這些算法可以通過不同的控制方式實(shí)現(xiàn)各自的控制目標(biāo)。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(shí)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(yùn)行狀態(tài)。
恒壓/恒頻控制主要應(yīng)用于微電網(wǎng)孤島運(yùn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻率和電壓的穩(wěn)定。下垂控制模擬發(fā)電機(jī)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(shí)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(dǎo)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(huì)隨著負(fù)荷變化而波動(dòng);為有差控制，會(huì)有頻率和電壓的偏差;下垂系數(shù)過大會(huì)導(dǎo)致電壓和頻率波動(dòng)劇烈，下垂系數(shù)過小又會(huì)導(dǎo)致功率分配不精確。因此，許多改進(jìn)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(jìn)方法[15-17]:①通過分析和補(bǔ)償線路阻抗對有功和無功功率的影響實(shí)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(jìn)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(jìn)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(dāng)微電網(wǎng)采取主從控制時(shí)，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(jìn)入孤島狀態(tài)后，輸出穩(wěn)定的分布式電源或儲(chǔ)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(shí)，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(shí)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(fù)荷和分布式電源進(jìn)行整體控制，使微電網(wǎng)處于源荷協(xié)調(diào)狀態(tài)，同時(shí)補(bǔ)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(fù)責(zé)微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(jí)控制的經(jīng)濟(jì)化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yùn)行模式，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)營商和電力市場的指令，并根據(jù)目標(biāo)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(jìn)行分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)及負(fù)荷的實(shí)時(shí)調(diào)度和控制，是微電網(wǎng)運(yùn)行的中樞[25].第二層控制時(shí)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(shí)現(xiàn)第一層控制和第二層控制的解耦，同時(shí)為中央控制器進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和信息處理爭取時(shí)間[26].對通信容量和計(jì)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(fù)荷控制器都具有實(shí)時(shí)測量監(jiān)控并自主運(yùn)行的能力，本地控制器可以相互交換實(shí)時(shí)信息并完成潮流計(jì)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(jìn)行通信即可掌握微電網(wǎng)的運(yùn)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(jìn)行繁雜且高度集中的實(shí)時(shí)信息處理計(jì)算，當(dāng)中央控制器發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)其它部分還可以正常運(yùn)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(jì)穩(wěn)定為原則實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)間及微電網(wǎng)與配電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)運(yùn)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(jì)運(yùn)行及環(huán)境排放要求等優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，微電網(wǎng)得到運(yùn)行模式、調(diào)度計(jì)劃、需求側(cè)管理命令，從而統(tǒng)籌最佳運(yùn)營的措施。第三層控制還可以協(xié)調(diào)多個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)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(jí)別時(shí)間響應(yīng)速度最慢，需要提前設(shè)定控制目標(biāo)并進(jìn)行適當(dāng)?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(bǔ)、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(dá)到源-荷-儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)能源的分層梯級(jí)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(fù)荷等實(shí)時(shí)信息的反饋對調(diào)度進(jìn)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(jì)算能力[28];分布式架構(gòu)[29]中每一個(gè)部件都是一個(gè)具備自主決策和獨(dú)立管理能力的代理，通過各代理之間信息的互動(dòng)與狀態(tài)的協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)能量優(yōu)化目標(biāo)，有利于實(shí)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(jī)性，平衡分布式電源、儲(chǔ)能裝置及負(fù)荷的接入與切除，兼容未來智能家居設(shè)備、先進(jìn)電價(jià)政策與能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與環(huán)境目標(biāo)，從而為真正實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng) “即插即用”的靈活性和堅(jiān)強(qiáng)可靠的魯棒性特點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
第三層控制是微電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)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(diǎn)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(biāo)設(shè)定的針對性和局限性較強(qiáng)，從而導(dǎo)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)不1也就不能對可再生能源進(jìn)行充分利用。同時(shí)，隨著負(fù)荷形式的多樣化，終端用戶具有更高的`主動(dòng)性、靈活性與可控性，微電網(wǎng)需求側(cè)時(shí)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(jì)需要充分考慮微電網(wǎng)中分布式電源間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)、終端負(fù)荷的多樣性和可控性發(fā)展趨勢、多儲(chǔ)能設(shè)備的能量雙向性及協(xié)調(diào)配合，同時(shí)兼顧微電網(wǎng)的特定拓?fù)浼軜?gòu)、運(yùn)行模式、實(shí)時(shí)電價(jià)等特點(diǎn)。因此，可再生能源出力和負(fù)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(yùn)行等技術(shù)是未來研究的重點(diǎn)，配電網(wǎng)管理層需要實(shí)時(shí)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(shí)可以準(zhǔn)確地響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)能量的最優(yōu)調(diào)度和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營的前提，目的是通過充分的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性及環(huán)境友好性分析，結(jié)合準(zhǔn)確的電力負(fù)荷預(yù)測、特定的系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)及運(yùn)行約束條件，建立完整的規(guī)劃設(shè)計(jì)模型，尋找分布式電源與儲(chǔ)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(hù)機(jī)制、能量管理等的最佳組合。微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是一個(gè)多目標(biāo)、多變量的混合非線性問題，具有很大的隨機(jī)性和不確定性。文獻(xiàn) [30]從建模方法、求解算法和設(shè)計(jì)軟件三方面介紹了微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀，闡述了可再生能源與負(fù)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(jì)中可能的優(yōu)化變量、運(yùn)行目標(biāo)、資金投入、項(xiàng)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(jì)問題的求解優(yōu)化算法。文獻(xiàn) [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(xiàn) [32]對微電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化算法進(jìn)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(gè)角度進(jìn)行微電網(wǎng)規(guī)劃的介紹。
目前，微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(xué)、完整的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系，尋找全面、準(zhǔn)確的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化算法，開發(fā)實(shí)時(shí)、系統(tǒng)的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)理論。
微電網(wǎng)具有并網(wǎng)與孤島兩種運(yùn)行模式，且容量小慣性低、電力潮流雙向流動(dòng)，這使得微電網(wǎng)保護(hù)需要具備更強(qiáng)的多模式兼容能力、更全面的故障識(shí)別算法和更快的故障切除速度。傳統(tǒng)的三段式過流保護(hù)已無法滿足微電網(wǎng)的運(yùn)行需求，新的改進(jìn)保護(hù)策略包括自適應(yīng)保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、基于電壓量的保護(hù)等[33-34].文獻(xiàn) [33-34]描述了微電網(wǎng)安全保護(hù)機(jī)制的特點(diǎn)，分析了微電網(wǎng)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)的研究成果，總結(jié)了適用于微電網(wǎng)的保護(hù)方法，比較闡述了各個(gè)保護(hù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并指出了微電網(wǎng)保護(hù)未來的發(fā)展方向。文獻(xiàn) [35]提出了一種基于數(shù)字中繼和高級(jí)通信的集中式架構(gòu)的微電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或需求發(fā)生變化時(shí)自適應(yīng)保護(hù)可以在線即時(shí)修改保護(hù)響應(yīng)，并且具備離線故障分析的能力。文獻(xiàn) [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(hù)、后備保護(hù)和三級(jí)保護(hù)組成的差動(dòng)保護(hù)方案。
微電網(wǎng)自主并網(wǎng)、孤島和主動(dòng)投切負(fù)荷的能力使其拓?fù)浼軜?gòu)與潮流分布處于動(dòng)態(tài)變化之中，在孤島和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)短路電流水平差異明顯。微電網(wǎng)安全保護(hù)機(jī)制還應(yīng)更進(jìn)一步：
①識(shí)別微電網(wǎng)各個(gè)類型的故障特征，有效地保護(hù)微電網(wǎng)孤島與并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài);②研制新型的斷路器，保證微電網(wǎng)故障及時(shí)切除;③構(gòu)建針對微電網(wǎng)的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，形成系統(tǒng)的微電網(wǎng)保護(hù)理論;④開發(fā)先進(jìn)的微電網(wǎng)孤島檢測算法與黑啟動(dòng)策略，保證微電網(wǎng)故障不影響主電網(wǎng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
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(biāo)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(dá)成一致的共識(shí)，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(jì)模式中占據(jù)主動(dòng)。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(shí)借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)和平臺(tái)，必將取得質(zhì)的升級(jí)和飛躍。
目前能源互聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)，尚無明確嚴(yán)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(jī)入網(wǎng)時(shí)會(huì)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(dān)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(yùn)行，微電網(wǎng)中的電力路由器負(fù)責(zé)電力流的控制和分配，而能源互聯(lián)網(wǎng)下先進(jìn)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(zhǔn)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(jìn)，將推動(dòng)新能源利用技術(shù)的進(jìn)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)。
在全球能源危機(jī)、環(huán)境問題日益嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)國內(nèi)外微電網(wǎng)理論與實(shí)踐，結(jié)合電力系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立包含微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、拓?fù)浼軜?gòu)、模式轉(zhuǎn)換、負(fù)荷投切、電能質(zhì)量、控制保護(hù)等系統(tǒng)全面的標(biāo)準(zhǔn)體系。
②適當(dāng)?shù)某跗谥С终?。盡快研究出臺(tái)相關(guān)的微電網(wǎng)補(bǔ)貼政策和電價(jià)政策，完善微電網(wǎng)建設(shè)機(jī)制，支撐微電網(wǎng)初期發(fā)展。
③完備的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路。確定合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，尋找恰當(dāng)?shù)奈㈦娋W(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)建模方法與優(yōu)化算法，開發(fā)實(shí)時(shí)的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)分析軟件，在微電網(wǎng)與現(xiàn)有配電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動(dòng)條件下形成完備的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路。
④先進(jìn)的智能控制策略。與能源管理系統(tǒng)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的 “即插即用”與 “無縫切換”,同時(shí)滿足互聯(lián)多微電網(wǎng)能量交換;在分層理念的引導(dǎo)下，合理安排每層控制的目標(biāo)與任務(wù)，加強(qiáng)各層控制間的聯(lián)系，同時(shí)優(yōu)化每層控制算法。
⑤可靠的安全保護(hù)機(jī)制。研制適應(yīng)微電網(wǎng)特點(diǎn)的安全保護(hù)裝置與故障檢測設(shè)備，建立詳細(xì)的微電網(wǎng)故障模型和系統(tǒng)的故障識(shí)別算法，形成同時(shí)滿足微電網(wǎng)并離網(wǎng)運(yùn)行模式的保護(hù)策略。
⑥全面的運(yùn)營評(píng)估理論。深入挖掘微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境與社會(huì)效益，合理地設(shè)置各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重，建立兼容多目標(biāo)、多約束的全面的運(yùn)營評(píng)估體系。
微電網(wǎng)有效地整合了間歇隨機(jī)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(jìn)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(shí)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(jì)、技術(shù)、環(huán)境和社會(huì)效益，是實(shí)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(dòng)態(tài)智能系統(tǒng)，隨著時(shí)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(huì)因此受益。
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