飛輪儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微電網(wǎng)中，通過能量管理系統(tǒng)（EMS），實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)、分布式電源和儲能系統(tǒng)之間的協(xié)同控制，從而平穩(wěn)分布式能源的波動(dòng)。
一、微電網(wǎng)市場分析
近幾年，我國非常重視微電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目的開發(fā)和利用。2017年7月，為推進(jìn)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)并規(guī)范微電網(wǎng)健康發(fā)展，國家發(fā)改委和國家能源局制定了《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》，還在全國范圍內(nèi)下發(fā)了《關(guān)于新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目名單的通知》，有28個(gè)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目獲批。2018年8月《供電監(jiān)管辦法（修訂征求意見稿）》明確提出供電企業(yè)不得拒絕或拖延接入增量配電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源等符合國家規(guī)定條件的輸配電措施。隨著微電網(wǎng)技術(shù)的成熟，微電網(wǎng)示范工程的增多，微電網(wǎng)正逐步走向規(guī)模化發(fā)展。
國際市場研究機(jī)構(gòu)Markets and Markets日前發(fā)布的報(bào)告顯示，2020年全球微電網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到286億美元。到2025年這一數(shù)據(jù)將增至474億美元，期間年復(fù)合增長率為10.6%。
二、微電網(wǎng)簡述
微電網(wǎng)(Micro-Grid)是指由分布式電源（DistributedGeneration,DG）、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。
微電網(wǎng)運(yùn)行模式主要分為并網(wǎng)運(yùn)行和離網(wǎng)運(yùn)行（也稱孤島運(yùn)行），并網(wǎng)運(yùn)行就是微電網(wǎng)與公用大電網(wǎng)相連，微網(wǎng)斷路器閉合，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)進(jìn)行電能交換，分布式能源系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，儲能系統(tǒng)可進(jìn)行并網(wǎng)模式下的充電與放電操作，并網(wǎng)運(yùn)行可通過控制裝置轉(zhuǎn)換到離網(wǎng)運(yùn)行模式。離網(wǎng)運(yùn)行也稱孤島運(yùn)行，是指在電網(wǎng)故障或計(jì)劃需要時(shí)，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)斷開，由分布式電源、儲能裝置和負(fù)荷構(gòu)成的運(yùn)行方式。并網(wǎng)運(yùn)行主要集中在城市電網(wǎng)中，離網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)主要集中于海島、偏僻地區(qū)以及山村等環(huán)境相對惡劣、用電不便的地區(qū)。
三、飛輪儲能在微電網(wǎng)的應(yīng)用
微電網(wǎng)接近用戶側(cè)，具有靈活高效的特點(diǎn)，促進(jìn)了分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入。分布式電源主要有小水電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電以及生物發(fā)電幾種類型。這些電源普遍受外界環(huán)境因素諸如季節(jié)、氣候、風(fēng)力、光照等影響，所發(fā)出的電能具有隨機(jī)性、不穩(wěn)定性等特性，這就會導(dǎo)致微電網(wǎng)自身的穩(wěn)定性較差，當(dāng)和主網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于主網(wǎng)的容量十分巨大，影響可以忽略，但是當(dāng)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)分布式電源功率隨著環(huán)境變化而變化，無法為負(fù)荷提供穩(wěn)定輸出。
飛輪儲能系統(tǒng)應(yīng)用在微電網(wǎng)中，特別是微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，能夠很好的平抑分布式能源的波動(dòng)，穩(wěn)定輸出，提高電能的質(zhì)量。
微電網(wǎng)組網(wǎng)示意圖
四、飛輪儲能在微電網(wǎng)中的作用
1、提高分布式電源的穩(wěn)定性
飛輪儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微電網(wǎng)中，通過能量管理系統(tǒng)（EMS），實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)、分布式電源和儲能系統(tǒng)之間的協(xié)同控制，從而平穩(wěn)分布式能源的波動(dòng)。
2、改善輸出電能的質(zhì)量
微電網(wǎng)無論是并網(wǎng)運(yùn)行還是離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電能質(zhì)量必須符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，電流諧波畸變率、電壓不對稱度、電壓閃降和波動(dòng)，電壓、頻率偏差以及無功補(bǔ)償?shù)榷夹枰_(dá)到相應(yīng)值。飛輪儲能系統(tǒng)的應(yīng)用，通過雙向變流器PCS的控制，電壓頻率的在線監(jiān)測，向微電網(wǎng)輸出有功、無功補(bǔ)償，儲能系統(tǒng)中的電抗裝置協(xié)同PCS對微電網(wǎng)電能進(jìn)行有源濾波，同時(shí)電壓暫降可以由飛輪系統(tǒng)瞬時(shí)出力保證電能的高穩(wěn)定可靠輸出。
3、微電網(wǎng)調(diào)頻、抵抗沖擊負(fù)荷
當(dāng)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，由于自身容量較小，備用功率不足，對于短時(shí)間的負(fù)荷突增突減無法在極短的時(shí)間內(nèi)自適應(yīng)，這就會導(dǎo)致電壓、頻率偏離出允許范圍，導(dǎo)致用戶設(shè)備無法正常運(yùn)行，甚至整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)宕機(jī)坍塌。飛輪儲能設(shè)備由于具有瞬時(shí)放電的特性，可以在負(fù)荷突增或者供電電源出現(xiàn)故障時(shí)，瞬時(shí)放電直至負(fù)荷正常或者備用發(fā)電設(shè)備正常帶載，在負(fù)荷突減的時(shí)候吸收微電網(wǎng)多余的能力，保證發(fā)電設(shè)備平滑減載。飛輪儲能設(shè)備的瞬時(shí)充放，保障了發(fā)電端和輸出端的用電平衡，對電網(wǎng)的電壓、頻率起到了很好的改善效果。
飛輪儲能應(yīng)用于微電網(wǎng)系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的電池儲能而言，由于飛輪本身使用壽命長、工作溫度范圍寬、維護(hù)簡單的特性，在使用壽命周期內(nèi)，省去了蓄電池3～5年更換、保持恒溫恒濕的工作環(huán)境、日常維護(hù)的繁瑣程序和成本。飛輪的瞬時(shí)大功率充放電在孤島運(yùn)行模式下，結(jié)合燃?xì)猓ㄓ停C(jī)發(fā)電，能夠提高電網(wǎng)的帶載能力，解決了燃?xì)猓ㄓ停C(jī)帶載柔、需逐步加載的問題，同時(shí)飛輪儲能設(shè)備可將熱備用功率轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)，節(jié)約了燃料消耗。
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