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交直流混合微电网接入分布式新能源的关键技术研究综述

2017-04-17郭雅娟陈锦铭何红玉吴倩红韩蓓李国杰

电力建设 2017年3期
关键词:交直流直流电源

郭雅娟,陈锦铭,何红玉,吴倩红,韩蓓,李国杰

(1.国网江苏省电力公司电力科学研究院,南京市211103; 2.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市200240)

交直流混合微电网接入分布式新能源的关键技术研究综述

郭雅娟1,陈锦铭1,何红玉2,吴倩红2,韩蓓2,李国杰2

(1.国网江苏省电力公司电力科学研究院,南京市211103; 2.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市200240)

随着传统能源的日益短缺和环境问题的日趋严重,分布式电源接入是电网发展的必然趋势。微电网是促进分布式能源消纳与管理的有效模式,而交直流混合微电网因其兼备交流微电网与直流微电网的优点,已成为研究热点。该文综合国内外交直流混合微电网的已有研究成果和相关内容,从交直流混合微电网的拓扑结构与容量配置、性能评估、电源管理与保护技术等方面进行总结概括,并对交直流混合微电网的发展前景和实际应用的相关问题做出展望,对国内交直流混合微电网的进一步发展提供相关思路,具备现实意义。

交直流混合微电网;拓扑结构;容量配置;性能评估;电源管理;保护技术

0 引言

随着气候变暖带来的环境危机与传统能源的日益短缺,分布式新能源的发展与整体入网调配日益受到重视。在能源互联网视角下,分布式新能源即为用户终端,不仅能够实现局域内部的电能输送调配,而且能够与集中式大电网进行能源互通,从而为中央能源供应系统提供支持和补充,也是未来能源互联网架构中的关键组成部分。而微电网是目前分布式新能源与新型用户的主要供电模式,符合“节能减排”、“环境治理”与“产业升级转型”三大主题概念。依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》[1],以及国务院《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》[2]、《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)的通知》[3]、《中国制造2025》[4]和《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》[5]等,应积极促进分布式能源的发展、持续推动微电网技术创新、支撑能源消费革命,从基础研究、重大共性关键技术研究到典型应用示范全链条布局,实现微电网技术的快速发展。

微电网主要有交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网3种典型结构。相比于单一的微电网结构,交直流混合微电网在交流微电网的基础上,结合了直流微电网的优点,具有突出的优势[6]:(1)直流母线与交流母线的存在满足交流或者直流分布式发电(distributed generation,DG)与负荷的需求,减少了AC/DC或DC/AC变流环节,缩减了电力电子器件的使用,从而抑制了谐波;(2)交直流混合微电网可以在交流微电网与直流微电网独立控制的同时又互为备用,提高系统的可靠性;(3)交直流混合微电网有更好的延展性,应用更加广泛。交流直流混合微电网中,交流DG或者负荷直接接入交流母线,直流DG或负荷直接接入直流母线,交流母线与直流母线之间通过一个双向变流器实现功率流的平衡。交直流混合微电网由于具有更好的经济性、安全性、可靠性,受到国内外的广泛关注。

目前国内外对交直流混合微电网领域相关技术的研究还处于初级阶段,研究内容主要涉及交直流混合微电网的拓扑结构、容量配置、性能评估、运行控制、保护和能量管理等方面。美国电气可靠性技术解决方案联合会(CERTS)[7-8]、欧洲以希腊雅典国立技术大学为典型代表的微电网研究机构[9]、日本的新能源与工业技术发展组织(NEDO)[10-11]等都对微电网进行了相关研究,国内主要以单一的微电网结构为主,侧重前瞻性技术与示范工程,已有一大批项目正在开展。

国内外对交直流混合微电网的研究取得了一些初步成果,本文将结合最新研究成果,对交直流混合微电网的拓扑结构与容量配置、性能评估、能量管理系统与保护技术等内容进行总结分析,最后展望交直流混合微电网的发展与应用前景。

1 拓扑结构与容量配置

1.1交直流混合微电网拓扑结构

微电网从交流母线和直流母线的配置角度,可分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交直流混合微电网因其兼备交流微电网与直流微电网的优势,能更好促进DG的消纳,同时可以提高经济效益,是微电网发展的趋势。交直流混合微电网的典型结构包括各自独立连接运行的直流微电网系统和交流微电网系统以及双向变流器,如图1所示。图中:DG代表各类分布式电源,如光伏、风机、燃料电池、微型同步电机等;ESS代表储能装置,如蓄电池、超级电容器等,各电力电子装置根据母线类型和控制要求选择类型。该交直流混合微电网内部由各单元在其交流子微网或直流子微网内按照各自原则并联构成,外部由四象限运行的换流器连接,整个混合微电网由交流母线通过馈线并入电网。本质上,交直流混合微电网结构是在交流微电网的基础上发展而来,其核心为交流微电网系统中的交流母线[12],承担整个系统的连接反馈作用。而直流微电网子系统可视为逆变器作用下的特殊DG,其重点是维持直流母线电压稳定,以确保供电可靠。

图1 交直流混合微电网的典型结构Fig.1 Typical structure of AC/DC hybrid microgrid

考虑传统交流与直流微电网的网架结构,交直流混合微电网可以设计为辐射型、双端供电型、分段联络型、环型等拓扑结构。辐射型微电网结构简单,对控制保护要求低,但供电可靠性较低。两端供电型与辐射型配电网相比,当一侧电源发生故障时,可以通过操作联络开关,由另一侧电源供电,实现负荷转供,提高整体可靠性。环型微电网相比于两端供电型,可实现故障快速定位、隔离,其余部分电网可像两端供电型运行,供电可靠性更高。构建交直流混合微电网网架时,根据供电可靠性与经济性的不同要求,选择最合适的网架结构。

交直流混合微电网运行方式相比于单一系统的微电网而言更加灵活,可以最大程度地满足就地消纳资源、响应负荷需求等微电网规划设计的个性化需要,但同时对于技术要求偏高,现阶段而言,要将混合微电网模式大面积应用于实际电网市场还需要很长的过程。

1.2分布式电源容量配置

交直流混合微电网的拓扑结构是微电网设计之初考虑的问题,当微电网结构设计合理完备后,交直流混合微电网的容量配置问题亟需解决。相比于传统大电网,交直流混合微电网由于DG与储能装置的存在,容量配置问题更加复杂:DG的随机性、波动性受地理环境影响较大;蓄电池的寿命增加了容量配置的约束条件。

交直流混合微电网的容量配置主要分为4部分: (1)资源、负荷、地理环境的调研与微电网网络结构的确定;(2)设备型号与设备数量的选择;(3)容量配置最优化模型的建立;(4)优化求解。容量配置最优化模型的建立主要分为目标函数的选取与约束条件的确定,目标函数主要分为可靠性指标与经济性指标2类,约束条件主要考虑系统运行约束、备用容量、蓄电池充放电约束等。容量配置优化模型的求解主要分为解析法和智能算法,由于智能算法具有计算简单、鲁棒性强、约束限制较少等优点,目前主要采用智能优化算法进行求解,典型代表有遗传算法、粒子群优化算法和模拟退火算法。

目前,国内外针对微电网容量优化配置的研究主要集中在孤立微电网容量配置研究[13-17],重点研究容量配置优化模型的建立和智能算法的改进。同时,国外还开发了可用于研究微网(太阳能/风能微网)容量优化配置的软件,例如Hybrid2软件和HOMER软件。但是,近年来关于并网微电网的容量配置研究比较少,同时微电网容量配置问题的研究主要针对具体的情况,目标函数与约束条件纷繁错杂,未能形成统一的标准,因而缺少对交直流混合微电网整体的研究。

2 新能源接入交直流混合微电网性能评估

2.1稳定性

电力系统的稳定性是指特定运行条件下的电力系统,在受到扰动后,重新恢复运行平衡状态的能力,根据性质的不同主要分为功角稳定、电压稳定和频率稳定。相比于传统电网,交直流混合微电网,增加了直流子微电网的稳定性问题,主要是电压稳定问题。同时大量DG的不确定性影响和大量电力电子装置导致的低惯量性都导致交直流混合微电网的抗干扰能力减弱,系统稳定性问题更加复杂。

交直流混合微电网的稳定性问题可对并网运行模式和孤岛运行模式分别进行分析:并网模式下,由于大电网的支撑作用,主要考虑直流子微电网母线电压稳定问题,通过对应控制方法实现电压稳定;孤岛模式下则既要考虑直流子微电网的电压稳定问题,又要考虑交流子微电网的电压、频率、功角稳定问题。目前国内外对交直流微电网稳定性的综合研究较少,主要涉及微电网的小信号干扰稳定[18-20]、暂态稳定[21-23],主要保持电压和频率[24]的稳定。但是,国内外研究主要采用简化的DG和负荷模型,忽略了DG的多样性和波动性以及非线性负荷和感应电动势负荷的影响,缺少对交直流混合微电网稳定性判据的建立。

2.2可靠性

电力系统的可靠性评估分为发电系统可靠性评估、输电系统可靠性评估和配电系统可靠性评估。与传统的电力系统相比,交直流混合微电网由于大量DG的接入,使其可靠性评估相比传统电力系统更加复杂,主要集中在发电系统可靠性评估和配电系统可靠性评估,以及可靠性评估指标等方面。

目前国内外对交直流微电网可靠性研究还处于起步阶段,主要集中在DG可靠性模型的建立[25-28]、含DG微电网的可靠性评估[29-30]、含DG的配电网可靠性评估[31-35]以及新的可靠性指标的提出[36-37]等。研究内容侧重于微网中的DG和负荷,缺少对微电网内部结构和大量复杂源、储、负荷的考虑。同时,对于交直流混合微电网,交流子微电网和直流子微电网2个系统的互联也使可靠性的分析难度增大,国内外研究也相对较少。

2.3安全性

电力系统的安全性是指电力系统突然发生扰动(例如突然短路或非计划失去电力系统元件)时不间断地向用户提供电力和电量的能力。与传统电网相比,交直流混合微电网因其环境的复杂性、DG出力的不确定性、负荷的随机性等,安全性评估在安全性影响因素的分析、评价指标(内部网架结构、容量、电压、频率,DG的出力等)的选择方面更加困难。

目前,国内外对于交直流混合微电网安全性研究的文章相当匮乏,少数涉及综合评价体系[38]与独立微电网安全性分析[39]。独立微电网的综合评价方法主要有主观赋权评价法(层次分析法、模糊综合评价法、德尔菲法等)、客观赋权法(熵权法、灰色关联度分析法、TOPSIS评价法、神经网络等)和组合方法。交直流混合微电网的安全性研究是交直流混合微电网实现的必要条件,因此安全性评估仍需要大量的研究工作。

2.4经济性

交直流混合微电网除了要考虑其稳定性、可靠性和安全性,还需要分析其经济性指标。经济性评估主要分为3个方面:微电网规划设计阶段的经济性评估、微电网运行时的最优化管理和微电网优化调度问题。微电网规划设计阶段的经济性评估分析主要通过投入产出法、全生命周期和区间分析法来考虑成本指标(等年值设备投资费用、等年值运行维护费用等)和效益指标(利润净现值、投资回收期等)。微电网运行最优化管理主要通过目标函数(利润、最低成本等)和约束函数的建立,来管理系统的功率潮流(该部分内容在第3节能量管理系统详细介绍);微电网的优化调度问题除了需要考虑发电成本问题,还需要结合大电网的实时电价、DG的出力不稳定性和机组组合的环境效益,增加了电网调度的难度。

目前,国内外对微电网规划设计阶段的经济评估研究比较少,主要采用全生命周期分析法分析其规划效益[38-39];而交直流混合微电网优化管理与优化调度研究相对比较丰富。优化调度主要涉及交直流混合微电网孤岛运行模式的经济调度[40]、多目标问题的处理和约束条件的线性化[41-42]、负荷角度的优化[43-44]等方面的研究,但其内容侧重于算法的改进与模型的搭建,所设计的网络结构也较为单一,未考虑交流微电网与直流微电网的互联等问题。

交直流混合微电网的性能评估伴随着网络拓扑设计与容量配置,根据不同的性能要求设置合理的稳定性、可靠性、安全性与经济性权重因子,来构建交直流微电网以满足电力需求。

3 交直流混合微电网电源管理系统

交直流混合微电网的运行控制相比于单一直流微电网或者交流微电网而言,除了复杂的发电单元、储能单元和交/直流负荷单元的控制方法,直流母线与交流母线之间的双向变换器的功率流动也成为研究重点。本节将重点介绍电源管理系统(pow er management system,PMS),首先对交直流混合微网中的单元控制进行简述,再详细阐述交直流混合微电网的电源管理策略。

3.1单元控制方法

单元控制方法,主要指交直流混合微网中的DG、储能装备和负荷的控制运行方式。DG主要有光伏电池、风机等不确定性源和燃料电池、小燃机等稳定性源,电源的控制方式按照交直流混合微电网设计的理念,有提高可再生能源利用率的最大功率跟踪控制,维持系统某一参数(如电压、频率)的V/F控制、PQ控制,自主分配、自主管理能实现即插即用的Droop控制等方法。储能设备主要有电池、飞轮等,储能设备的控制方法往往与系统的能量管理方法相结合,以辅助其他DG协同工作。在交直流混合微电网现有研究中,电池储能是常用的手段,其控制方法需考虑蓄电池的充放电状态、电池的寿命等要素。现阶段对负荷单元的控制研究比较少,主要集中在插入式电动车[45]和电动飞机[46]、负荷特性[47]、需求响应等方面,同时为提高可再生能源的利用率,主动负荷响应[48-49]的控制方法应运而生。

3.2电源管理系统

DG间的协调控制策略是交直流混合微电网在并网模式与孤岛模式下良好运行的关键。在交直流混合微电网中,协调控制策略主要有能量管理和电源管理[50-51],2种管理方式在控制任务与时间长度上有所区别,前者是长期的电能输出以最优的方式满足需求,而后者则是侧重短期的电源、储能与负荷之间的协调工作,实现电源之间的实时调度。由于短期电源管理方式与接口和变流器的控制更加相关,本文主要讨论电源管理方式。交直流混合微电网的电源管理方式主要有2种,一种是基于规则的电源管理[52],另一种是最优化电源管理。

3.2.1 基于规则的电源管理

基于规则的电源管理主要是根据交直流混合微电网的运行模式,预先设定控制规则,控制整个电网的协调工作。基于规则的电源管理方式主要控制以下几个方面:主变换器的整流、逆变和空闲状态;DG的工作和不工作状态;蓄电池的充放电状态以及负荷是否切除等。交直流混合微电网的运行分为并网运行与孤岛运行2种情况,并网运行状态下,将交直流混合微电网当作整个电网的负载,主要考虑微电网内部的功率平衡,充分利用可再生能源,减少燃料能源的消耗;孤岛运行状态下,主要考虑交流子微电网和直流子微电网各自内部的功率平衡以及之间的功率流动,从而使电网安全稳定运行。

目前基于规则的电源管理的研究已有一些成果,文献[53]是一个由风机作为交流电源和光伏作为直流电源组成的交直流混合微电网,该微电网主要通过基于规则的电源管理系统来管理微电网的功率潮流。文献[54-56]主要介绍以下垂控制为基础的交直流微电网电源管理系统,交流侧与直流侧各自控制,结合两边下垂控制信息,实现微电网之间的能量交换。文献[57-58]中,交直混合流微网中的电源管理系统的实现由含4种预先设定的运行模式的管理系统实现。文献[59]同样是基于规则的电源管理系统,但是有15条预定的规则,蓄电池采用了模糊控制实现稳定运行。

此种电源管理系统的实现简单方便,仅需要预设规则,然后采集微网中相关功率的信息,传输到中央控制系统,再决策各个单元的运行状态,实现整个系统的能量管理。但是,这种管理方法未考虑实际的经济因素,因而最优化电源管理得到普遍应用。

3.2.2 最优化电源管理

最优化电源管理主要通过最优化实现系统的协调控制,目标函数主要是系统的最低运行成本和最高经济效益,约束方程主要是电网的潮流约束和预测的DG、负荷运行特性约束(DG的最大出力、蓄电池充放电范围、负荷的波动范围等)。在交直流混合微电网的最优化电源管理系统中,中央控制系统接收通过通信系统采集的功率实时信息,再根据预设的目标函数与约束条件求解功率的理论参考值,然后反馈到单元控制器,实现系统的同步跟踪控制。

目前,最优化电源管理在国内外引起广泛的关注。文献[60-61]中,直流微电网的最优化电源管理以满足负荷需求、限制蓄电池充电电流为目标;文献[62-63]中,直流微电网或者交流微电网系统的最优化管理系统以最小化系统的运行成本为目标;文献[64]中,风电/电池微电网的最优化管理系统以最大化售出电力利润为目标;文献[65]中,光伏/电池微电网的最优化管理系统以微电网运行时新能源费用最小化为目标;文献[66]中,交流微电网的最优化管理系统以最低运行成本、燃料消耗和DG启停频率为目标;文献[67]中,考虑到可再生能源有较大的不确定性,提出了一个强鲁棒性的最优化管理系统,以最低运行成本为目标。

最优化电源管理系统受到广泛的应用,但根据目标函数和约束条件的不同,最优化电源管理系统也多种多样。虽然最优化电源管理系统充分结合经济因素,保持交直流混合微电网的功率平衡,但是交直流混合微电网中仍然存在很多问题,如直流母线电压稳定、交流侧频率稳定,这些局部问题的解决主要通过单元控制器的改进设计[68-70]实现。

交直流混合微电网的稳定运行需要单元控制器的协调合作与能量管理系统的完美结合,从底层DG和储能装置的独立控制到顶层能量管理系统的统筹指挥,为整个微电网系统的运行提供保障。

4 交直流混合微电网保护技术

交直流混合微电网通过公共连接点(point of common coupling,PCC)与大电网相连接,微电网的运行状态主要有并网模式和孤岛模式,针对交直流混合微电网的故障问题,本文主要考虑微电网内部故障的保护方案,不考虑大电网故障和PCC开关动作的配合问题。本文主要从交直流混合微电网的故障类型、接地和保护方案介绍保护技术。

4.1交直流混合微电网故障类型

交直流混合微电网的故障类型可分为交流子微网和直流子微网2个模块讨论,交流子微网的故障可以划分为单相接地故障、相间短路故障、两相接地短路故障与三相短路故障;直流子微网的故障可以分为单极接地故障和极间短路故障。

交直流混合微电网结构的不同、交流侧与直流侧接地形式和连接形式的不同及故障发生位置的不同[71],对交直流混合微电网系统造成的影响不同。当故障发生在交流母线或直流母线时,都可能引起系统不稳定;当故障发生在DG时,应确保快速切除故障后,系统的功率仍能平衡;当故障发生在负荷侧时,应保障能快速切除负荷。同时当交流子微网或者直流子微网发生较大的故障,应断开中间双向AC-DC变换器,确保另一个子微网的稳定运行。

接地故障主要有高阻抗接地和低阻抗接地2种,同时接地故障对系统的影响很大程度上取决于交直流混合微电网的接地方式。

4.2交直流混合微电网接地方式

交直流混合微电网的接地系统对检测故障、减少杂散电流和保障人员安全等都有很大的影响[72]。接地系统的性能指标主要有杂散电流和共模电压。2个指标与接地系统的接地电阻有很大关系:高阻抗接地系统的杂散电流几乎为0,而共模电压相对较高;直接接地系统共模电压几乎为0,而杂散电流达到最大值。

交直流混合微电网可以分为交流子微网和直流子微网考虑,此处交流子微网一般是低压微电网系统,接地方式的划分采用了IEC国际标准[73],IEC标准按接地形式划分为TN(母线经中性线在电源处直接接地)、TT(母线单独直接接地)和IT(高阻抗直接接地)3种;直流子微网根据国标[74]同样可以分为IN (高阻抗经中性线在电源处接地)、TT和IT 3种[75]。

不同的接地方式杂散电流和共模电压各有优缺点,一般根据交直流混合微电网的具体应用场合,选择不同的接地方式。

4.3交直流混合微电网保护方案

交直流混合微电网的保护由于其微网结构的复杂性,DG的多样性以及电力电子器件的使用比传统电网更加复杂,主要体现在故障特征的提取和保护方案的配合。因为交直流混合微电网的故障电流在并网模式与孤岛模式下完全不同,保护系统要求自主适应运行模式的转变。

目前国内外的研究还未对交直流混合微电网保护形成完整的方案,但是针对故障分析与保护原理已有不少成果。故障分析主要考虑DG的故障模型建立[76]、故障特征的提取[77]和分布式接入对保护的影响[78]。交直流混合微电网的保护方案主要包括改进电流保护方案[79]、差动保护方案[80]、低电压保护方案[81]、分层保护方案[82]、多代理(Agent)保护方案[83]等,而更多的保护方案都是多特征提取[84]和保护之间的配合。交直流混合微电网的保护设备主要有熔断器、断路器和电力电子开关3类,根据保护原理选择合适的保护设备,实现对交直流混合微电网的保护。但目前的研究仍处于起步阶段,缺少统一的DG故障模型的建立标准,故障判断标准与完整的保护方案。

交直流混合微电网的保护方案要综合考虑交直流混合微电网的网络框架、故障类型、接地方式等多种因素,选择合理完善的方案,使系统能够快速定位故障位置,切除故障,恢复系统的稳定运行。

5 问题与展望

随着DG、储能装置和直流负荷的逐步渗透与现有交流系统的广泛存在,交直流混合微电网将是今后发展的必然趋势。本节中,主要分析交直流混合微电网中现存的问题并对未来进行展望。

(1)现有的交直流混合微电网研究主要针对典型的交直流混合微电网结构,未来的交直流混合微电网中将包含多条不同等级的交流母线和直流母线,多条母线之间的协调控制与功率管理将是今后研究的热点问题。

(2)未来的交直流混合微电网中,连接DG的电力电子装置、储能装置以及非线性负荷等导致的电能质量问题是一个重要课题。目前,谐波、三相不平衡和电压的凹陷/膨胀等问题在配电网中备受关注,不久的将来电能质量问题将更加严峻。因此,研究辅助装置(如无功补偿,电压不平衡补偿,谐波补偿,功率因数校正等)在交直流混合微电网中的应用将是未来研究的新方向。

(3)经济性能是交直流混合微电网设计与运行的重要指标,虽然微电网相比于传统电网,在某些地区由于成本更高、用电需求多变等因素,经济性欠佳,但是随着大电网的支持作用与辅助装置成本的降低,交直流混合微电网具有更大的发展前景。不过,经济性问题是大规模微电网渗透所需解决的必要因素。

(4)电源管理系统与单元控制策略需要确保交直流混合微电网在并网、孤岛与瞬时切换3种状态下都能稳定运行,尤其是并网和孤岛运行模式之间的过渡应该无缝和光滑。其次,需求侧响应与大电网的多时段电价等市场条件都对交直流混合微电网的运行产生不同的影响。目前的研究主要针对某一方面调研,实际的微电网运行是一个长期的综合过程,因此,未来的研究应充分考虑多种因素。

(5)交直流混合微电网的自治管理离不开相应的通讯系统。目前,已有的交直流混合微电网都采用简单的集中通讯或分布式通讯系统,但对其通讯系统未深入探讨。通讯系统的可靠性、安全性、鲁棒性和经济性是选择通讯技术和设计通讯拓扑需进一步考虑与研究的课题。

(6)交直流混合微电网的应用离不开保护装置的成熟应用,然而现阶段的交直流混合微电网的保护技术研究才处于起步阶段,开发具有灵活可靠的直流断路器成为未来研究的重点。

6 结论

本文通过对国内外交直流混合微电网研究的各项成果进行分析,从技术角度对交直流混合微电网的拓扑结构与容量配置、性能评估、电源管理系统与保护技术等内容并进行概括总结,最后展望交直流混合微电网的发展与应用前景。需要指出的是,微电网的发展尤其是交直流混合微电网的发展,虽然有着无可比拟的优势及现实意义,但相关研究仍需要相当漫长的过程,需要科学技术的累积和市场机制的完善以及政策法律的制定与支持。

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(编辑 张小飞)

A Review on AC/DC Hybrid Microgrid Key Technology Containing Distributed New Energy

GUO Yajuan1,CHEN Jinming1,HE Hongyu2,WU Qianhong2,HAN Bei2,LI Guojie2

(1.State Grid Jiangsu Electric Power Company Electric Research Institute,Nanjing 211103,China; 2.Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion,Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University),Shanghai 200240,China)

With the problems of energy shortage and environmental crisis,the integration of distributed energy is the essential way to develop power grid.Microgrid is an effective mode to promote the consumption and management of distributed energy,and AC/DC hybrid microgrid becomes a hot topic due to the advantages of both AC microgrid and DC microgrid.According to the existing research achievements about AC/DC hybrid microgrid domestic and overseas,this paper summarizes the topological structure and capacity allocation,performance evaluation,power management and protection technology of AC/DC hybrid microgrid.Then,this paper discusses the development prospect and practical application of AC/DC hybrid microgrid,and proposes some suggestions for the further development of AC/DC hybrid microgrid in China,which has practical significance.

AC/DC hybrid microgrid;topological structure;capacity allocation;performance evaluation;power management;protection technology

TM 727

A

1000-7229(2017)03-0009-10

10.3969/j.issn.1000-7229.2017.03.002

2016-11-06

郭雅娟(1975),女,硕士,研究员级高级工程师,主要研究方向为电力信息化管理、分布式新能源与电网协同优化;

陈锦铭(1985),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为配网大数据分析与应用研发;

何红玉(1992),女,硕士研究生,主要研究方向为交直流混合微电网;

吴倩红(1991),女,博士研究生,主要研究方向为大数据在智能电网中的应用;

韩蓓(1984),女,博士,讲师,本文通信作者,主要研究方向为含新能源接入的电力系统分析、微电网分析与控制;

李国杰(1965),男,博士,教授,主要研究方向为交直流混合配电网、新能源并网。

国家高技术研究发展计划项目(863计划) (2015AA050102);国家电网公司科技项目“基于多源数据融合与移动互联网技术的分布式系能源公共信息服务平台研究与应用”

Project supported by the National High Technology Research and Development of China(863 Program)(2015AA050102)

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