当地可再生能源的增长和配电网的重负荷(例如不断增加的电动汽车充电站)导致了一些问题,直接影响了电网的稳定性。克服这些问题的一种尝试是微电网概念,该概念将电网构建为管理其电力和能量平衡的本地子电网。微电网可以连接或断开主电网运行,动态地保证本地负载和电源之间的电力平衡是必要的。此外,由于多个发电装置连接到同一个微电网,因此在电力共享方面也需要公平。当前的工作探索了微电网孤岛运行的场景,该场景具有多个电源,包括电池存储系统并与多个负载共享电力,包括电动汽车充电器,这是适合城市电网的场景。提出了一种用于微电网在电力平衡和电力共享方面的稳定运行的本地控制解决方案,并通过数值和实验结果进行了验证。
Doug Wagner 是 APEGS 注册工程师,目前在 Shermco Industries Canada 担任电力系统工程师。在加入 Shermco 之前,Doug 是里贾纳大学工程与应用科学学院的讲师,他是最近完成的 U of R 微电网系统的技术资源,该系统于 2023 年 12 月投入使用。Doug 的职业生涯还让他在 Moose Jaw 南部经营家族有机谷物农场,还管理和使用加拿大广播公司在萨斯喀彻温省的无线广播设施。2017 年,Doug 和他的妻子 Suzanne 开始了他们的住宅可再生能源发电之旅,在里贾纳的家中安装了并网太阳能。通过另外三次迭代,他们将该系统扩展为一个完整的住宅微电网系统,具有存储和孤岛功能。他们最近通过安装热泵和 PHEV 应用该系统来减少供暖和运输碳足迹。
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微电网内使用的技术(太阳能、储能、微电网控制器)可享受 30% 的投资税收抵免 (ITC) ITC 是独立的(与太阳能发电无关) 到 2030 年需要 100 GW 的储能。迄今为止已建成 3 GW “具有里程碑意义的《通胀削减法案》的通过对长时储能技术来说是一个关键胜利。这一历史性法案通过为所有类型的储能提供公平的竞争环境,使储能能够加速到我们所需的规模。” - Julia Souder,LDES 委员会
化石能源的开发使人类的重点从农业转向工业化。工业化推动了两个多世纪以来文明的巨大进步。据预测,化石燃料产生的二氧化碳总量为2.2万亿吨[1]。近年来,以化石燃料为基础的能源利用模式导致了严重的碳排放和全球变暖。全球知名环保活动家瑞典少女格蕾塔·桑伯格在2020年达沃斯论坛上警告称,“立刻停止投资化石燃料,或者向你的孩子解释,为什么你没有保护他们免受你造成的气候混乱”[2]。过去十年,电力行业积极推进节能减排,但由于经济成本和负荷限制,弃风弃光现象依然存在[3–6]。在近来的政策激励下,碳中和、电动汽车和可再生能源的大力发展成为电力行业的必然趋势[7–9]。微电网是一种结合多种可再生能源的综合集成技术,可以提高风能和太阳能的利用率,减少碳排放[10,11]。风能和太阳能等可再生能源在发电过程中受不可预测的天气条件(如热浪、热带气旋、风暴)影响,具有不稳定性和间歇性。因此,很难持续稳定地应用这些宝贵的电能[12]。最终,为节约能源和实现碳中和做出贡献势在必行。自 1906 年以来,全球平均气温上升了 1.1 ◦ C [1]。为了有效应对全球变暖对人类社会的不利影响,2015 年联合国气候变化框架公约(UNFCCC)在法国巴黎举行。
微电网是一种定制解决方案。每个微电网的配置和资产都是独一无二的,旨在解决特定挑战或实现特定目标。微电网的复杂程度和复杂程度也各不相同,通常包括关键负载和可控负载的组合以及可控和不可控发电资产的组合,以及中央微电网控制器。公用事业公司开始探索微电网的所有权和运营,以实现社区弹性,尽管客户和第三方拥有的微电网目前更为常见。越来越多的公司、大学和社区选择开发和资助自己的微电网,以确保在停电期间继续提供电力服务。表 1 提供了不同类型微电网的定义特征。
3 https://www.nrel.gov/docs/fy16osti/64793.pdf 4太阳能因子基于附录中所述的国家可再生能源实验室(NREL)系统顾问模型(SAM)太阳能模型。