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今天分享的电子书是《智能电网可再生能源系统设计456页.pdf》，欢迎大家学习。
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本文共456页，以上仅为部分内容截图，如需下载全套资料，请添加我的微信等方式获取：
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微电网：对提高能源系统的弹性和供应安全性做出重要贡献随着可再生能源的发展，分散式发电系统和储能系统的数量正在不断增长。它们可以向电网供电，也可以组合成小单元，称为微电网。这种海岛网络可以独立于电网来确保居民区、村庄或城市地区的能源供应。作为基础，IEC 61850 和 IEC 62351 系列标准描述了微电网内部以及与电网的结构、组织和通信标准。专家们正在 DKE 的领导下致力于进一步制定这些标准。微电网是一个本地智能电网。在德语中，微电网的意思是“岛屿网络”。专家们还谈到了子网。它们有别于智能电网。智能电网是网络运营商的智能电网，能够根据规则自动确保电网稳定。微电网是由太阳能和风能等可再生能源或热电联产发电厂以及储能系统组合而成的本地网络。所有组件都通过双向线路、通信网络以及软件连接到本地消费者。微电网可以自给自足地运行，因此独立于智能电网（离网），并维持分散的本地供电。或者它们可以作为一个单元集成到智能电网中。根据可再生能源电力供应的波动，它们通过智能控制软件确保供应安全和弹性。该软件经过编程，可以在电力供应不足时关闭大型用户，或者在他们可以上网时向他们发出信号。照明、供水和电信等当地重要的基本功能具有优先权。与配电和输电网络相比，微电网更清晰、更简单。因此，它们更容易控制和监控。如果发生故障，可以更快地识别并纠正错误原因。当大量电力供应而没有需求时，存储设施就会被填满。电动汽车等大耗电设备收费。相反，他们可以使用电池中存储的电力在电力短缺时帮助稳定岛屿电网。这种架构注定了微电网在南半球偏远地区的使用。正是在这里，他们使许多村庄的电气化成为可能。根据供需情况，微电网可以在配电网运营商的智能电网或邻近的微电网有需求时为其供电。或者当自己的产量不够时，他们可以从电网获取电力。如果发生停电（据统计，这种情况在德国极为罕见），微电网的本地网络稳定性仍能得到保证。微电网还可以在应对灾害方面发挥作用。民防部队、消防部门和危机处理小组仍然能够在当地采取行动。例如，日本的经验就表明了这一点。由于恶劣天气事件反复发生，日本部分地区通过组织微电网稳定了输电网络。福岛核反应堆灾难发生后，周边社区最初甚至没有注意到核电站发生事故并全面停电。微电网已切换为孤岛模式，保证了供电。也许微电网会让阿尔河谷洪水灾害的后果和管理变得更容易管理。由于受灾地区100多个变电站和家庭电力系统被淹，整个洪区大部分供电中断了三周多。在分散的微电网中，非必要的消费者和脆弱的生产者将被关闭。安全地区微电网的其余部分继续运行并确保应急供应。如果整个电力网络都以微电网的形式组织起来，那么配电和输电系统运营商也会受益。根据当前状态，输电网络中的所有微电网都可以充当消费者、存储或电力供应商。电力资源的分散化将降低故障的可能性，从而提高弹性。当微电网出现局部故障时，邻近的微电网将介入并提高供电的可靠性。如果传输网络中断，微电网可以相互支持。如果发生发电厂故障或更长时间的大规模停电，完整的微电网可以共同确保照明、医院和冷藏设施或电信网络以及警察和消防部门等的供应，即使在大型地区也是如此。IEC 61850和IEC 62351系列标准确保安全管理除了生产者、存储设备和消费者之外，微电网的核心还包括传感器和执行器等电子元件、软件以及双向线路和通信网络。微电网通过这些电子组件在基于规则的基础上进行自我控制，国际标准系列 IEC 61850 和 IEC 62351 构成了基础。IEC 61850 系列标准定义了用于自动化控制的中高压技术中电气开关设备的控制技术的传输协议规则。用于监视、控制和测量以及保护智能和微电网的信息交换规则，IEC 62351 系列标准解决了 能源供应中通信协议的网络安全问题。它描述并定义了能源管理系统中安全数据传输和数据处理的最低要求，例如机密性、数据完整性、身份验证和不可否认性。早在2004年，在IEC 61850第一版中，分散能源资源的整合和大型发电厂的管理就被列入该系列标准的要求清单中。其目标是在最初的大型传输网络中提供整个供应侧的最佳覆盖。这些规则现在也已扩展到微电网中的组件。IEC 61850 系列标准的另一个目标是在不同供应商的组件和设备之间建立互操作性。这是通过标准化数据模型和一般绑定语义来保证的。根据该系列标准开发和认证的所有设备都相互兼容，并且能够应用数据模型和语义。IEC 61850 系列标准支持创新和开放的接口功能。这确保了独立于制造商的可扩展架构，可以设计新能源景观并进一步开发现有能源景观。区块链技术可以为这一系列标准带来令人兴奋的补充。专家们已经在评估它们在试点项目中的计费模型的使用情况。如果微电网中的电力输送在几分钟甚至几秒钟内发生在各个方向，则支付流也必须并行组织。“钱换电”服务交换可以通过欧洲能源交易所（EEX）等中央交易平台进行。或者当地网络运营商设立交易平台。然而，一旦市场参与者达到一定数量，就会产生巨大的管理工作。在自动控制电流的微电网中，中央交易平台过于复杂。特别是如果未来将有数以百万计的可再生能源系统、数以千计的微电网和数以百万计的消费者（他们将与电动汽车一起成为电力供应商（产消者）），那么绩效会计和支付流程也必须实现自动化。这就是区块链发挥作用的地方。区块链以比特币和以太坊等加密货币而闻名。通过该系统您不仅可以管理和交易货币，还可以在交易中交换各种价值、合约和其他资产。交易记录在寄存器（分布式账本）中，该寄存器位于每个合作伙伴的计算机（节点）上。每笔交易都作为不可变的记录同时记录在每个节点和每个分类账中。区块链中的任何参与者都无法更改分类账。每笔交易都作为数据块不可逆地链接到之前和后续的交易。因此得名“区块链”。该技术被认为是防伪的，可用于所有类型的商业和私人交易。因此，还可以记录和管理交付的千瓦时。德国的初步项目表明，区块链在与大量参与者的能源交易中可能有用。由于两个参与者之间的直接交易（点对点）是可能的，因此不需要中介机构，同时降低了交易成本。对于个体光伏系统运营商以及整个微电网来说，使用区块链技术的去中心化交易平台可以让市场准入变得更加容易。与区域配电网络（DSO）和输电系统运营商（TSO）或各个微电网之间的协作可以以一种很大程度上非官僚的方式实现自动化。微电网将在该平台上提供电力传输。如果报价较低，其他微电网、DSO 或 TSO 可以以最高价格购买盈余，用于电网稳定和供应安全。相反，如果市场上可以以特别便宜的价格获得多余的容量，微电网也可以填充其存储设施。所有参与的市场参与者将根据需求和价格协商供需。尽管微电网一方面有很大的优点，但另一方面也有缺点。例如，它们与较高的初始投资相关，因为与从当地配电网购买电力不同，管理微电网的组件会给参与的生产者和消费者带来额外的成本。由于目前还没有完整的现成解决方案，微电网迄今为止都是定制的。然而，规范和标准的使用可以使这项技术更加广泛。一些所谓的“能源转型的现实实验室”已经在展示微电网的实际适用性。市政当局和城市较大地区的运营商尤其报告了积极的经验。在汉堡，微电网试点项目测试了区块链的使用。在柏林，自 2022 年 4 月以来，微电网一直在一个前工业区运行，为商业租户提供自发电光伏电力。在数百个村庄中，政治家和公民在社区网络中联手管理微电网中产生的能源，智能分配能源并出售多余的能源以获取利润。可再生能源是脱碳的支柱。然而，由于太阳能和风能的可用性波动，化石能源的逐步淘汰给配电和输电系统运营商带来了重大挑战。微电网可以在增强电网稳定性和当地供应安全的弹性方面发挥重要作用。因此，未来它们也可以在“全电动社会”的能源转型中发挥关键作用。![]()
