論面向主動式配網(wǎng)的微電網(wǎng)技術(shù)
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【摘要】在配電網(wǎng)中引進(jìn)微電網(wǎng)技術(shù)，是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要途徑，也是未來電網(wǎng)建設(shè)的主要發(fā)展趨勢。微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，給配電網(wǎng)的建設(shè)帶來了更多的便利，不僅能夠降低電網(wǎng)的供電成本，減少能耗，還能實(shí)現(xiàn)分布式電源的有效管理和對配電網(wǎng)有效調(diào)節(jié)與控制。因此，在主動式配電網(wǎng)中引入微電網(wǎng)，完善微電網(wǎng)相關(guān)工作有著重要的實(shí)際意義。本文主要闡述了微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，分析了其在主動式配電網(wǎng)中的應(yīng)用情況。
【關(guān)鍵詞】微電網(wǎng)技術(shù)；主動式；配電網(wǎng)；應(yīng)用
電力行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。而隨著時代的進(jìn)步，無論是生產(chǎn)還是生活方面，都對電力輸送提出了更高的要求。在這種情況下，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)很難滿足更多的要求。尤其是在對間歇式能源的吸納方面，傳統(tǒng)的技術(shù)顯得無能為力。因而，將被動式電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為主動式電網(wǎng)，采用新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對大量間歇式能源進(jìn)行主動管理和控制，就成為了當(dāng)前電力系統(tǒng)急需解決的問題。微電網(wǎng)技術(shù)作為一種新的技術(shù)，其可以有效滿足配電網(wǎng)的這種發(fā)展需要。微電網(wǎng)技術(shù)在主動式配電網(wǎng)中的應(yīng)用，不僅能夠有效提高配電網(wǎng)的工作效率，也能有效減少能耗，是我國能源及電力發(fā)展戰(zhàn)略的重要方向。
1.微電網(wǎng)技術(shù)概述
1.1微電網(wǎng)的概念
當(dāng)前，不同國家對微電網(wǎng)的定義有著一定的差異。在我國，很多學(xué)者根據(jù)具體的國情，認(rèn)為微電網(wǎng)主要是指具有分布式電源分派功能的特殊電網(wǎng)，這種特殊電網(wǎng)同時需要承擔(dān)該地區(qū)的中小型發(fā)電模式。從微電網(wǎng)的定義看，其與傳統(tǒng)電網(wǎng)的雖大區(qū)別，就在于其可以自主承擔(dān)發(fā)電任務(wù)，因而具有獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)。
1.2微電網(wǎng)的特點(diǎn)分析
微電網(wǎng)主要通過分布式發(fā)電與儲存能量的融合而實(shí)現(xiàn)的，因而這種技術(shù)主要具有以下幾個特點(diǎn)：一是微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)通常是以單點(diǎn)的方式接入。這樣，在電網(wǎng)端，其就能對發(fā)電負(fù)荷和單元進(jìn)行有效控制，并且可以充分利用分布式電源的互補(bǔ)性質(zhì)，使得對能源吸收的效率大幅提高，同時也會使得分布式電源受大電網(wǎng)的影響更小；二是在并網(wǎng)運(yùn)行的模式下，除了主電網(wǎng)可以提供電能之外，微電網(wǎng)也能提供電能給負(fù)荷。并且，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的時候，或者電能質(zhì)量不高的情況下，主電網(wǎng)運(yùn)行時，微電網(wǎng)就能主動斷開，并能夠作為獨(dú)立的電網(wǎng)運(yùn)行；三是微電網(wǎng)可以起到平衡能量的作用。微電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，其慣性很小，這樣，當(dāng)分布式電網(wǎng)不能有效滿足實(shí)際電能需要時，通過儲存電能，微電網(wǎng)就能實(shí)現(xiàn)能量的平衡。四是微電網(wǎng)的運(yùn)行方式更加靈活。微電網(wǎng)的運(yùn)行模式既可以是并網(wǎng)運(yùn)行，也可以是孤島運(yùn)行。在并網(wǎng)模式下，對于負(fù)荷而言，其電能既可以來自上級電網(wǎng)，也可以來自微電網(wǎng)。而對于微電網(wǎng)而言，其不僅可以從上級電網(wǎng)獲得電能，也能將電能輸送給上級電網(wǎng)。此外，當(dāng)電網(wǎng)電能質(zhì)量不夠，或者其發(fā)生故障，微電網(wǎng)就能主動與其斷開，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。五是微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益好。微電網(wǎng)的主要優(yōu)勢之一就是能夠減少能耗，其對能源的利用率很高。因此，從環(huán)保和節(jié)能的角度看，微電網(wǎng)的效果更好，投資成本、運(yùn)行成本和維護(hù)成本都很低，且能滿足用戶對電能的需求變化，其發(fā)展前景很廣闊，是電力行業(yè)發(fā)展的主要方向。
2.微電網(wǎng)技術(shù)在主動式配電網(wǎng)中的應(yīng)用
2.1提高分布式能源的利用效率
微電網(wǎng)技術(shù)可以有效調(diào)節(jié)配電網(wǎng)中雙向電流的大小和方向，因而能夠?qū)Ψ植际诫娫催M(jìn)行柔性消納。這種對分布式電源功率的有效調(diào)節(jié)，可以在保證正常供電的情況下，將多余的能量輸送到其他電網(wǎng)中，也可以輸送到負(fù)荷或者微電網(wǎng)系統(tǒng)中。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是，可以實(shí)現(xiàn)對電力資源的充分利用。因此，通過微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，主動式配電網(wǎng)可以有效提高分布式電源的利用效率，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的效果。
2.2降低電網(wǎng)損耗
在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)線路中，由于長距離輸電，往往會造成一定的電能損失。而微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，則可以降低電網(wǎng)的損耗。在配電網(wǎng)中，如果電源與儲能裝置分布不科學(xué)，就會影響到配電網(wǎng)潮流的分布，使得電量損耗很難得到控制。所以，對于主動式配電網(wǎng)而言，如何實(shí)現(xiàn)對分布式電源和儲能裝置，以及負(fù)荷的合理分布至關(guān)重要。微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢在于，其可以對電網(wǎng)的運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化，從而可以對潮流進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低配電網(wǎng)的電能損耗。
2.3提高配電網(wǎng)電壓質(zhì)量
在主動式配電網(wǎng)中，由于存在很多的分布式電源和儲能裝置，并且負(fù)荷也有很多，這就使得配電網(wǎng)的電壓分布不穩(wěn)定，處在不斷變化的過程中。并且，多數(shù)情況下，這種電壓的變化是沒有規(guī)律的。這就容易導(dǎo)致電壓質(zhì)量不高，進(jìn)而會直接影響到配電網(wǎng)中設(shè)備的壽命。所以，對主動式配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性進(jìn)行控制尤為重要。微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以具備電壓協(xié)調(diào)控制功能，能夠?qū)Ψ植际诫娫春蛢δ苎b置的參數(shù)進(jìn)行控制，使得主動式配電網(wǎng)接口處的電壓得到有效控制，從而能夠減少電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生的概率。
2.4提高主動式配電網(wǎng)的可靠性
對于配電網(wǎng)工作，由于受到功率雙向流動的影響，潮流分布存在很大的不確定性。同時，分布式電源并網(wǎng)使用，也會影響到配電網(wǎng)的可靠性。而當(dāng)微電網(wǎng)和主動式配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時，就可以對用電質(zhì)量和用電需求進(jìn)行有效保障。并且，當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生故障時，微電網(wǎng)也可以轉(zhuǎn)為獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，從而能夠保證供電的連續(xù)性。此外，微電網(wǎng)也會避免因?yàn)闄z修或電網(wǎng)故障而引起的斷電現(xiàn)象。所以，微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，也能提高主動式配電網(wǎng)的可靠性。
2.5降低主動式配電網(wǎng)的管理難度
由于分布式電源分布分散，控制性能又弱，因此，在保證對用戶正常供電和經(jīng)濟(jì)用電等情況下，就使得配電網(wǎng)的運(yùn)行管理難度加大，配電網(wǎng)的能量信息也很難控制。微電網(wǎng)技術(shù)則可以對分布式電源和負(fù)荷進(jìn)行有效整合。而且，微電網(wǎng)可以作為智能單元接入主電網(wǎng)，從而能夠降低對分布式電源和負(fù)荷的控制難度。此外，微電網(wǎng)還可以保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，并能對主動式配電網(wǎng)中的能量傳輸進(jìn)行調(diào)控。只需要通過對微電網(wǎng)的監(jiān)控，就能將信息傳遞給控制系統(tǒng)，這樣就能有效降低主動式配電網(wǎng)的管理難度。
3.微電網(wǎng)的問題及解決對策分析
盡管微電網(wǎng)有著很多方面的優(yōu)勢，并且有著非常廣闊的應(yīng)用前景。但作為一種新的技術(shù)，微電網(wǎng)在應(yīng)用中仍然會存在一定的問題。
3.1電能質(zhì)量問題
微電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在高電壓、諧波污染和頻率/電壓閃變等方面。由于配電網(wǎng)上存在很多負(fù)荷，因此，沿著線路，節(jié)點(diǎn)電壓會逐漸下降。而當(dāng)饋線與分布式電源相接后，系統(tǒng)電壓降落就會減小。尤其是在負(fù)荷減小的情況下，分布式電源接入處的電壓就達(dá)到極大值，有時候還會超過電壓允許波動的范圍，這就會出現(xiàn)高電壓的問題。對于這類問題，通常需要限制分布式發(fā)電系統(tǒng)的注入功率，并需要通過分布式發(fā)電系統(tǒng)的接口裝置對出口電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。微電網(wǎng)中需要應(yīng)用到很多的電子器件，而這些電子器件就會帶來諧波，諧波的振幅就會對配電網(wǎng)中的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，破壞原來的電壓波形，造成諧波污染。針對這種問題，一般都是安裝諧波補(bǔ)償裝置，或者開發(fā)出性能更好的電子器件。在微電網(wǎng)中，分布式電源存在不可控性和間歇性，同時，電子器件的大量使用也導(dǎo)致系統(tǒng)慣性降低。因此，當(dāng)用戶能量需求發(fā)生變化的瞬間，分布式電源就無法及時滿足用戶負(fù)荷需求。這種時候，就會出現(xiàn)頻率/電壓閃變，并對系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊。這種問題的解決措施，一般是對分布式電源進(jìn)行獨(dú)立回路供電或者安裝分布式儲能裝置。
3.2微電網(wǎng)控制及管理問題
微電網(wǎng)控制及管控問題主要表現(xiàn)在并/離網(wǎng)控制和能量管理兩個方面。對于微電網(wǎng)而言，對其合理控制是最大利用能源的有效保證，也是實(shí)現(xiàn)能量優(yōu)勢互補(bǔ)的重要基礎(chǔ)。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，微電網(wǎng)應(yīng)該保證無論是在并網(wǎng)模式下，還是在獨(dú)立運(yùn)行模式下，各個節(jié)點(diǎn)的電壓和頻率都應(yīng)該具有很高的穩(wěn)定性。并且，微電網(wǎng)控制也需要注意電源與負(fù)荷之間暫時功率的差額的平衡，并能根據(jù)系統(tǒng)需要，實(shí)現(xiàn)與主電網(wǎng)分離、并列以及過度運(yùn)行的自主性。能量管理是微電網(wǎng)使用優(yōu)勢發(fā)揮的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微電網(wǎng)的能量控制多是采用分散式控制方法。這種能量控制方法盡管可以提高系統(tǒng)用電的靈活性，但是，對于微電網(wǎng)而言，其能量控制也還有很大的改進(jìn)空間。一方面，微電網(wǎng)的能量管理需要綜合考慮間歇性電源，也要考慮到可控負(fù)荷在時間和空間上存在的不確定性。另一方面，對于微電網(wǎng)而言，單一儲能技術(shù)已經(jīng)很難滿足經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的需要，所以，采用多種儲能技術(shù)的配合使用成為了微電網(wǎng)能量管理的主要方向。而這也正是微電網(wǎng)能量管理的難點(diǎn)所在。
4.結(jié)論
微電網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要技術(shù)，其在主動式配電網(wǎng)方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景。微電網(wǎng)技術(shù)不僅能夠提高主動式配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，也能有效提高分布式電源的利用效率，減少配電網(wǎng)的電能損耗。所以，這種技術(shù)不僅具有成本低、管理便捷、可靠性高和靈活性好的優(yōu)點(diǎn)，更是能夠滿足節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需要，代表著未來電力技術(shù)發(fā)展的重要方向。未來，隨著微電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和應(yīng)用，其使用范圍也將不斷推廣，并能有效促進(jìn)我國電力行業(yè)的發(fā)展。
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作者:黃禮祥 單位:國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司