分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)初探

摘要：微電網(wǎng)是配電網(wǎng)未來發(fā)展的一個(gè)重要方向，而光伏發(fā)電是微電網(wǎng)和分布式發(fā)電的重要組成部分。研究分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)，將光伏發(fā)電應(yīng)用于其中，是我國電網(wǎng)改造的應(yīng)有之義。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；微電網(wǎng)；分布式電源；智能電網(wǎng)；新能源發(fā)電

作者簡(jiǎn)介：程艷萍（1981-），女，山東禹城人，山東禹城市電力總公司變電檢修工區(qū)，助理工程師。（山東#8194;禹城#8194;251200）

中圖分類號(hào)：TM72#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）15-0154-02

一、微電網(wǎng)的發(fā)展

1.分布式電源簡(jiǎn)介

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)新能源的需求更加迫切。如何找到更合理的能源是人類的一個(gè)重要課題。分布式能源是個(gè)很好的方向。

分布式發(fā)電技術(shù)，即通過在配電網(wǎng)建立單獨(dú)的發(fā)電單元對(duì)重要負(fù)荷進(jìn)行供電。利用儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存分布式電源的多余能量稱為儲(chǔ)能技術(shù)，如超導(dǎo)線圈、儲(chǔ)能電容器及儲(chǔ)能能力巨大的超級(jí)電容器和飛輪等等。

分布式電源微電網(wǎng)技術(shù)是指將一定區(qū)域內(nèi)（例如某一街區(qū)、某一個(gè)大型建筑）或某些企業(yè)擁有的分散發(fā)電資源聯(lián)結(jié)起來（也可以使用儲(chǔ)能裝置），向附近的各終端用戶直接供應(yīng)各種能源（熱、電、冷）。分布式電源微電網(wǎng)系統(tǒng)既可以獨(dú)立運(yùn)行也可以與主干大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，形成一個(gè)大型電網(wǎng)與分布式電源微電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行的系統(tǒng)。

2.微電網(wǎng)的基本構(gòu)成

微電網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)會(huì)隨著負(fù)荷等各方面需求的變化而有所不同，但是基本單元應(yīng)包括分布式電源、智能化用戶、儲(chǔ)能設(shè)備集控中心和具有自愈（故障重構(gòu)）能力的電網(wǎng)等，其中大多數(shù)微電源與電網(wǎng)的接口是基于電力電子技術(shù)，以保證微電網(wǎng)的靈活性和可靠性。

分布式電源一般包括天然氣、太陽能、生物質(zhì)能、氫能、風(fēng)能、小水電等潔凈能源或可再生能源；在儲(chǔ)能設(shè)備中，蓄電池、超級(jí)電容器和飛輪儲(chǔ)能一般應(yīng)用較多；集控中心及系統(tǒng)管理系統(tǒng)，保證微電源具有簡(jiǎn)單的即拔即插功能，并發(fā)揮微電網(wǎng)的控制、協(xié)調(diào)和管理功能。

微電網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電能和負(fù)荷的一體化運(yùn)行，并通過和大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，平滑接入大電網(wǎng)或獨(dú)立運(yùn)行。

3.發(fā)展微電網(wǎng)的迫切性

增強(qiáng)電力系統(tǒng)抗災(zāi)能力，要求我們必須發(fā)展分布式電源和微電網(wǎng)。無論是水災(zāi)還是地震災(zāi)害，都會(huì)發(fā)生大面積停電事故。提高電力系統(tǒng)的抗災(zāi)害能力，其中最佳方式之一是發(fā)展分布式電源，有效提高能源的利用率。

4.優(yōu)勢(shì)與意義

（1）發(fā)展優(yōu)勢(shì)。首先，采用分布式電源、微電網(wǎng)，降低了用戶一次性投資成本；其次，按用戶生產(chǎn)工藝提供電能和熱能；第三，提高能源熱效率，從原始的40%左右提高到80%～90%；第四，范圍小，增強(qiáng)了電力網(wǎng)抗突發(fā)性能力。

（2）發(fā)展意義。提倡按區(qū)域、按經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在負(fù)荷中心建立微電網(wǎng)概念的就地電源，保障用戶供電可靠性，并作為電網(wǎng)“安全電源”提高系統(tǒng)抗災(zāi)性。在滿足熱電比的前提下，積極發(fā)展和保留區(qū)域中心的微電網(wǎng)就地電源，最終建立起微電網(wǎng)、大電網(wǎng)并存，和諧發(fā)展的電網(wǎng)格局。

二、光伏發(fā)電在分布式電源中的初步應(yīng)用

在當(dāng)今能源短缺的現(xiàn)狀下，各國都加緊了發(fā)展光伏的步伐。美國提出“太陽能先導(dǎo)計(jì)劃”；日本也提出了在2020年達(dá)到28GW的光伏發(fā)電總量；中國也不甘落后，2009年全年安裝量就有160MW，是上一年的4倍，比以往累計(jì)安裝總量還要多，足見中國光伏呈現(xiàn)飛速發(fā)展的趨勢(shì)。

不過，光伏產(chǎn)業(yè)在快速擴(kuò)張的同時(shí)，確實(shí)積累了一些不容忽視的問題：盲目投資，重復(fù)建設(shè)；產(chǎn)能過剩，虧損嚴(yán)重；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一，政策支持不足。

而分散式小型并網(wǎng)光伏，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是目前并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。研究適應(yīng)光伏發(fā)電的電力電子變換器，優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和并網(wǎng)控制、能量管理，解決光伏系統(tǒng)的安全性和可靠性問題，是其發(fā)展中所要考慮的。

三、合理化建議

分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于可以充分開發(fā)利用各種可用的分散存在的能源，包括本地可方便獲取的化石類燃料和可再生能源（如光伏發(fā)電），并提高能源的利用效率。

分布式電源通常接入中壓或低壓配電系統(tǒng)，并會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。分布式電源能收集電力并把它們傳送到任何地方，同時(shí)分配它們。

目前，光伏發(fā)電已得到國家大力支持，在政策方面給予大量保障，但是分布式可再生能源發(fā)電作為一種新的電力供應(yīng)模式，缺少甚至沒有相應(yīng)的政策法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，這成為分布式可再生能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展的障礙，建議：

在國家立法支持的大環(huán)境下，學(xué)習(xí)借鑒發(fā)達(dá)國家的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)各地區(qū)實(shí)際情況，制訂相應(yīng)的實(shí)施細(xì)則和配套政策，促進(jìn)可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。

積極支持試點(diǎn)工程和示范工程的實(shí)踐。通過項(xiàng)目示范，對(duì)項(xiàng)目立項(xiàng)、管理、工程建設(shè)、電力系統(tǒng)接入、運(yùn)行控制保護(hù)和調(diào)度關(guān)系，以及經(jīng)營(yíng)管理模式等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策方面的問題進(jìn)行分析總結(jié)，從中得出對(duì)分布式供電系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行、管理有普遍意義的建議。

四、結(jié)論

最大限度地提高常規(guī)能源的利用效率是分布式電源最重要的價(jià)值。常規(guī)能源主要是天然氣、煤層氣等，一般采用蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)，二次能源以實(shí)行冷熱電或熱電聯(lián)供為主。燃煤的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，也是重要的分布式電源形式，特別是在中國北方地區(qū)，應(yīng)當(dāng)因地制宜地大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。目前，中國現(xiàn)役電廠中還有大量中小型純凝氣式發(fā)電機(jī)組，可以有選擇地將位于城市周邊的機(jī)組改造為熱電聯(lián)產(chǎn)，提高綜合能效，這在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都被證明是可行的。除常規(guī)能源外，分布式電源還可以利用太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源作為一次能源。分布式發(fā)電對(duì)我國能源的發(fā)展與建設(shè)具有重大意義：

一是促進(jìn)可再生能源發(fā)展。我國正在大規(guī)模發(fā)展的可再生能源，除水能外，一般具有容量小、發(fā)電功率不穩(wěn)定、獨(dú)立供電可靠性低等不利因素，只有通過微電網(wǎng)來集成分布式發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、電力電子技術(shù)和熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，才能充分有效地發(fā)揮可再生能源的潛力。

二是提高電力系統(tǒng)抗災(zāi)能力。我國目前正在發(fā)展特高壓電網(wǎng)，構(gòu)建“三華”同步大電網(wǎng)，一旦將地理位置接近的重要負(fù)荷組成微電網(wǎng)，設(shè)計(jì)合適的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和控制，必然會(huì)有力地提高電網(wǎng)的抗災(zāi)能力。

三是解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力應(yīng)用。我國偏遠(yuǎn)農(nóng)村和荒漠地區(qū)地形條件復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，遠(yuǎn)距離輸電成本高、可靠性差，可以通過建立基于荒漠并網(wǎng)光伏電站、風(fēng)力發(fā)電、小水電等電源的微電網(wǎng)，解決這些地區(qū)的居民用電問題，將多余電量接入大電網(wǎng)，進(jìn)一步帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

四是降低投資和運(yùn)營(yíng)成本。超大型的電站與分散微型電源的結(jié)合，可以縮短電力的傳輸距離，降低在輸配電線路上的投資，會(huì)使得電力系統(tǒng)更安全更經(jīng)濟(jì)。

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（責(zé)任編輯：劉輝）