微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究.pdf

智能电网
SmartGrid

第26卷第4期电网与清洁能源Vol.26No.4
2010年4月PowerSystemandCleanEnergyApr.2010
文章编号：1674-3814（2010）04-0021-04中图分类号：TM313；TM743文献标志码：A

微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究

胡海松，张保会，张嵩，张伟刚
（西安交通大学电气工程学院，西安710049）

StudiesontheCharacteristicsofEnergyStorageDevicesandFlywheel
EnergyStorageintheMicroGrid
HUHai-song,ZHANGBao-hui,ZHANGSong,ZHANGWei-gang
（SchoolofElectricalEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,ShaanxiProvince，China）

ABSTRACT：Thispaperanalyzestheenergystoragedevicesinthe
microgrid，focusingonthecharacteristicsoftheflywheelenergy
storagedevice.ThefindingsaresimulatedinDIgSILENT/Power
Factory,andprovetobecorrect.
KEYWORDS:microgrid;distributedenergystorage;flywheel
energystorage;DIgSILENT/PowerFactory
摘要：分析了在微网中的储能设备，重点研究了飞轮储能设
备的特性，并在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory
中进行了仿真，验证了其正确性。

关键词：微网；分布式储能；飞轮储能；DIgSILENT/PowerFactory

0引言

近年来，以风能、太阳能等可再生能源的分布
式发电（DG）得到了广泛的研究和应用[1]，实现了“绿图1典型的微网结结构图
色电力”和节能减排，缓解了大电网的压力。在此基
燃汽轮机，可实现分区分片灵活供电，通过合理的
础上，将分布式发电系统与储能设备[2]、相关负荷、
保护控制装置共同构成微网，作为一个可控单元，规划设计，来满足微网的稳定和负荷需求。当微网
处于并网运行状态，功率可双向流动，微网内的负
与大电网相互支撑[3]，充分发挥了分布式能源的效
能，也提高大电网遭受灾难性故障时关键负荷的供荷根据用户情况从电网内部及外部吸收能量，这样
有效降低了负荷对大电网的依赖，减小了远距离输
电可靠性[4]。图1显示的是典型的微网结构图。
电的损耗此外，多余的能量可储存于储能设备中，
从图1可以看出，微网及其内部的分布式电源。
便于在故障检修或特殊情况下应用（如黑启动等）
一般采用就地电源，如风力发电、光伏发电[5]和微型。
当配电系统工作不稳定或出现故障的情况下，微网
与主网连接中断，在控制器的作用下解列形成孤
————————————
岛，独立向其所辖重要负荷供电多个分布式电源
基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973计划”）资助项目。
(2009CB219700)。联网的微网增加了系统容量，而分布式储能设备的
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22胡海松等：微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究Vol.26No.4
存在使系统惯性增大，可以提高微网的动态响应速速的储放能，提供功率支持，在维持微网稳定运行
度，改善电能质量，保证微网的安全稳定运行[6]。中将会发挥重要作用。
本文主要对微网中的分布式储能设备进行了1.2超级电容器
阐述，重点研究了飞轮储能设备的特性，并在超级电容器[10-11]是一种新型能源器件，它将活
DIgSILENT/PowerFactory中进行了仿真，分析了其性炭材料作为极板，通过电荷在电极和电解质的界
储释能的过程。面吸附，自发分配形成阴阳离子层，从而将能量储
存起来。实际应用中的超级电容器储能设备，都是
1微网中的储能设备由多个超级电容器阵列构成，将能量以电场能的形
式存储。超级电容器具有功率密度很高、充放电时
由于微网概念的提出，大电网发生故障时，即间短、寿命特别长等优异特性，相对于飞轮储能，由
微网与主网的连接通道因故障切除，就不需要强制于它没有运动部件，维护工作少，因而可靠性高。为
将分布式电源切除，而是可以通过合理控制，让分了充分发挥超级电容器的作用，可以将其与在市场
布式电源继续向负荷供电。在这暂短的备用通道切上占有主要份额的蓄电池储能相联合。在微网中，
换时间内，或者分布式电源的投入与退出过程中，该储能设备与分布式电源相结合，可以在短时内