面向主動式配網(wǎng)的微電網(wǎng)技術(shù)初探

國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司 黃禮祥

面向主動式配網(wǎng)的微電網(wǎng)技術(shù)初探

國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司 黃禮祥

在配電網(wǎng)中引進微電網(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)工作有著重要的實際意義.本文主要闡述了微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點,分析了其在主動式配電網(wǎng)中的應(yīng)用情況.

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)濟發(fā)展的基礎(chǔ).而隨著時代的進步,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),實現(xiàn)對大量間歇式能源進行主動管理和控制,就成為了當前電力系統(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發(fā)電任務(wù),因而具有獨立運行的特點.

1.2 微電網(wǎng)的特點分析

微電網(wǎng)主要通過分布式發(fā)電與儲存能量的融合而實現(xiàn)的,因而這種技術(shù)主要具有以下幾個特點:

一是微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)通常是以單點的方式接入.這樣,在電網(wǎng)端,其就能對發(fā)電負荷和單元進行有效控制,并且可以充分利用分布式電源的互補性質(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)也能提供電能給負荷.并且,當電網(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)運行時,微電網(wǎng)就能主動斷開,并能夠作為獨立的電網(wǎng)運行;

三是微電網(wǎng)可以起到平衡能量的作用.微電網(wǎng)在運行過程中,其慣性很小,這樣,當分布式電網(wǎng)不能有效滿足實際電能需要時,通過儲存電能,微電網(wǎng)就能實現(xiàn)能量的平衡.

四是微電網(wǎng)的運行方式更加靈活.微電網(wǎng)的運行模式既可以是并網(wǎng)運行,也可以是孤島運行.在并網(wǎng)模式下,對于負荷而言,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,實現(xiàn)獨立運行.

五是微電網(wǎng)的經(jīng)濟效益好.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、運行成本和維護成本都很低,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,也可以輸送到負荷或者微電網(wǎng)系統(tǒng)中.這種做法的優(yōu)點是,可以實現(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,如何實現(xiàn)對分布式電源和儲能裝置,以及負荷的合理分布至關(guān)重要.微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢在于,其可以對電網(wǎng)的運行模式進行優(yōu)化,從而可以對潮流進行有效調(diào)節(jié),進而實現(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.而當微電網(wǎng)和主動式配電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,就可以對用電質(zhì)量和用電需求進行有效保障.并且,當運行中發(fā)生故障時,微電網(wǎng)也可以轉(zhuǎn)為獨立運行狀態(tài),從而能夠保證供電的連續(xù)性.此外,微電網(wǎng)也會避免因為檢修或電網(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)濟用電等情況下,就使得配電網(wǎng)的運行管理難度加大,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荷進行有效整合.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荷的控制難度.此外,微電網(wǎng)還可以保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性,提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性,并能對主動式配電網(wǎng)中的能量傳輸進行調(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)上存在很多負荷,因此,沿著線路,節(jié)點電壓會逐漸下降.而當饋線與分布式電源相接后,系統(tǒng)電壓降落就會減小.尤其是在負荷減小的情況下,分布式電源接入處的電壓就達到極大值,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行獨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,也是實現(xiàn)能量優(yōu)勢互補的重要基礎(chǔ).因此,在實際運用中,微電網(wǎng)應(yīng)該保證無論是在并網(wǎng)模式下,還是在獨立運行模式下,各個節(jié)點的電壓和頻率都應(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荷之間暫時功率的差額的平衡,并能根據(jù)系統(tǒng)需要,實現(xiàn)與主電網(wǎng)分離、并列以及過度運行的自主性.

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,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)的進一步改進和應(yīng)用,其使用范圍也將不斷推廣,并能有效促進我國電力行業(yè)的發(fā)展.

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