日本專門成立了新能源與工業(yè)技術發(fā)展組織(NEDO),統(tǒng)一協(xié)調高校、企業(yè)與國家重點實驗室對新能源及其應用的研究。
日本采用的微電網結構如圖所示:
圖1 日本微電網系統(tǒng)典型結構圖
圖2 日本青森縣八戶市微電網系統(tǒng)
日本微電網的架構允許燃氣輪機等旋轉發(fā)電設備直接接入到微電網同步運行,目前,日本的微電網研究集中在負荷跟蹤能力、電能質量監(jiān)控、電力供需平衡、經濟調度以及孤島穩(wěn)定運行等方面。
日本的微電網采用主從控制結構,通過頂層能量管理系統(tǒng)統(tǒng)一對網內的分布式電源進行管理和調度,保證為電網的暫態(tài)功率平衡,抑制對主網的影響。
日本的新能源綜合開發(fā)機構NEDO一直支持微電網的研究和示范工程。NEDO在青森縣,愛知縣和京都縣建立了多個微電網示范工程。
在Hachinohe的微電網展示項目中,目標主要集中在研究間歇的可再生能源發(fā)電對微電網控制的影響,分布式電源包括:PV、小型風力機和生物質能發(fā)電。
Aichi的微電網展示項目,主要研究分布式電源輸出功率對負荷功率變化的跟蹤能力。分布式電源包括各種不同的燃料電池。
Kyoto的微電網展示項目中的分布式電源既包括各種可再生能源發(fā)電,也包括各種燃料電池,目標是研究建立在通信基礎上的能源管理系統(tǒng)。
Sendai的微電網展示項目則包括不同類型的分布式電源和不同類型的負荷(直流負荷和交流負荷),并且采用了一些保證負荷側供電質量的裝置。
青森縣示范工程規(guī)模較大,包括為市政廳,4所中小學,供水管理局供電。全部采用可再生能源進行供電和供熱,控制目標是6分鐘內供需不平衡控制在3%以內。該控制目標在測試過程中得到了很好的完成,并孤網運行一周。
圖3 Sendai微電網示范工程
Sendai微電網示范工程也是微電網中的一個典型代表,其將供電質量分不同的等級,針對不同電能質量的符合具有相應的補償設備,并根據(jù)不同等級進行不同質量的供電。
日本的清水集團及日本的東京燃氣也建立了包含燃氣輪機、光伏等微型電源及儲能電池的微電網示范系統(tǒng)。
日本微電網技術體系主要集中在如何更好地利用可再生能源,同時提供用電的可靠性。
此外,日本學者提出了靈活可靠性和智能能量供給系統(tǒng)(Flexible Reliability and Intelligent Electrical Energy DeliverySystem, FRIENDS),利用FACTS(Flexible Ac Transmission Systems)元件快速靈活地控制性能,實現(xiàn)對配電網能源結構的優(yōu)化,并滿足用戶的多種電能質量需求。
但是,日本的微電網不具備‘即插即用’的功能,而是強調分布式電源類型的多樣化。