在系统图中,微电网的电力网络呈现辐射状,由A、B和C三条馈线以及1条母线构成。微电网通过PCC与外部大电网相连,通过控制PCC点状态实现微电网的孤岛运行和并网运行。馈线A上安装有光伏电池,向敏感负荷供电;馈线B上连接可中断负荷;馈线C上安装有燃料电池和微型燃气轮机,向可调节负荷供电。
当外界大电网出现故障停电时,微电网可通过主分离器切断与大电网的联系,进入孤岛运行的状态。
孤岛运行状态下,微电网的负荷全部由内部的DG承担,必要时可切除馈线B上的可中断负荷,调节馈线C上的可调节负荷,实现微电网的功率平衡。
当故障消除后,主分离器重新合上,微电网重新恢复连接,实现与大电网同步运行。
CERTS微电网具有如下主要特点。
(1) 微电网与主网之间只有1个PCC,微电网不向主网输出电力,对于主网来说也是一个普通负荷,减轻主网的管理负担。
(2) 分布式电源通过电力电子接口接入,采用恒功率控制、下垂控制以及电压频率控制策略,主要对当地的频率和电压变化做出反应及采取相应控制。
(3) 对负荷重要性进行划分,分为可中断负荷、可调节负荷和敏感负荷。当主网侧发生较严重的电压闪变及跌落时,可通过静态开关将可调节负荷和敏感负荷隔离起来,孤岛运行,保证局部供电的可靠性,等系统恢复后再重新与主网相连运行。
(4) 提供“即插即用”接口,对分布式电源的接入无需特殊工程要求。
(5) 通过能量管理系统对分布式电源进行经济调度和管理。
从美国电网现代化角度来看,提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量要求、降低成本、实现智能化,将是美国微电网的发展重点。CERTS微电网中电力电子装置与众多新能源的使用与控制,为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
CERTS只是微型电网结构的一种典型形式,其具体的结构随负荷等方面的需求而不同。但是其基本单元应包含微能源、蓄能装置、管理系统及控制保护系统,以及各种负荷。其中大多数微能源与电网的接口都要求是基于电力电子的,以保证微电网以单个系统方式运行的柔性和可靠性。保证系统在三种基本运行方式下能可靠稳定的运行。