試論分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)技術(shù)

趙適宜 張屹丹

【摘 要】 分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)技術(shù)是電力系統(tǒng)的最新技術(shù)之一，本文將對分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)方案及應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠?qū)Ψ植际轿⑿湍茉措娋W(wǎng)技術(shù)的推廣有所裨益。

【關(guān)鍵詞】 分布式能源系統(tǒng) ?微型電網(wǎng) ?技術(shù)分析 ?能源

1 分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)概述

微型電網(wǎng)是在近幾年興起的一種新的理念。從某個(gè)角度上說，微型電網(wǎng)是獨(dú)立于公共電網(wǎng)而存在的小型電力系統(tǒng)，能夠在一定程度上維持建筑物的電能供應(yīng)。但是微型電網(wǎng)又沒有與公共電網(wǎng)完全隔絕，可以用公共電網(wǎng)來為微型電網(wǎng)提供能源?？茖W(xué)的微型電網(wǎng)的定義是產(chǎn)生和儲存電能的系統(tǒng)。通常是在使用者的家中，利用燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、太陽能發(fā)電和光伏電池、燃料電池、風(fēng)能發(fā)電、生物能發(fā)電及儲存控制技術(shù)。當(dāng)然，由于是微型系統(tǒng)，因而功率并不會太大，只能供應(yīng)一棟建筑或者很小的區(qū)域內(nèi)的電能。微型電網(wǎng)一般能夠?qū)崿F(xiàn)對于熱量的回收利用，利用發(fā)電的熱量來用于制冷、制熱和建筑物內(nèi)的濕度控制，能源的利用率可以提高至90%。而由于能源的生產(chǎn)設(shè)備靠近用戶，所以發(fā)電產(chǎn)生的電能和熱能能夠直接供給用戶使用，減少了在傳輸過程中的能量的損失。而微型電網(wǎng)的最便利的地方在于前期的成本投入較少，占地面積也不大。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信建設(shè)微型電網(wǎng)的成本將更加低廉，為將來開拓市場奠定基礎(chǔ)。而微型電網(wǎng)對于偏遠(yuǎn)而不便于架設(shè)公共電網(wǎng)的地區(qū)來說是很好的選擇。

2 分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)的技術(shù)方案

微型電網(wǎng)可以分為下列幾種：（1）利用不可再生能源的系統(tǒng)：汽輪機(jī)、活塞式內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)等。（2）利用可再生能源的系統(tǒng)：利用太陽能、電能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等的可再生能源的系統(tǒng)。（3）其他系統(tǒng)：如氫氧燃料電池。

相較于使用不可再生能源的系統(tǒng)，一來利用不可再生能源的系統(tǒng)使用的能源不可再生，總有一天人們會耗盡所有的石化能源，改用其他的能源。再者使用化石能源來進(jìn)行發(fā)電產(chǎn)生的灰塵和溫室氣體都是對于我們生存環(huán)境的破壞，因而在這里不做過多的描述。建設(shè)大型的利用可再生能源的發(fā)電廠只在部分地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)，而且因?yàn)檠b機(jī)量大，前期投入巨大。但是微型電網(wǎng)系統(tǒng)則不用擔(dān)心投入的問題，微型電網(wǎng)只是為了應(yīng)急的需要，因此沒有必要追求過大的裝機(jī)量，前期的投資并不會太大。

目前太陽能發(fā)電正處于迅猛發(fā)展的階段，是前景較為光明的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。雖然太陽能發(fā)電受到外界的溫度、光照強(qiáng)弱、光照時(shí)間長短的影響。其所處的溫度越高，輸出功率越大;所受到的光照的強(qiáng)度越大，輸出的功率越高;光照時(shí)間越長，產(chǎn)生的電能越多。利用太陽能不僅能夠發(fā)電，還能夠收集熱能為建筑供暖，形成建筑內(nèi)的微型電網(wǎng)。

風(fēng)能是除太陽能之外比較成熟的微型電網(wǎng)的電源之一，風(fēng)很早就被人們用來作為機(jī)械動(dòng)力，而現(xiàn)在人們更想將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。全球的風(fēng)能約為2.74×10^9MW，其中可利用的風(fēng)能為2×10^7MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍，由此可見，風(fēng)能發(fā)電的前景還是非?？捎^的。風(fēng)能發(fā)電及的定子與電網(wǎng)相連，通過風(fēng)能來推動(dòng)轉(zhuǎn)子通過矩陣變換器來實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。但是風(fēng)能對環(huán)境的要求高，需要有足夠的風(fēng)力才能運(yùn)轉(zhuǎn)，我國最適宜建設(shè)以風(fēng)能作為微型電網(wǎng)能源的地區(qū)是東南沿海以及內(nèi)蒙古和甘肅北部，這些地區(qū)擁有的風(fēng)能巨大。像湖北地區(qū)，地處腹地，建設(shè)以風(fēng)能為電源的微型電網(wǎng)并不合適。

3 分布式能源系統(tǒng)中微型電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 微型電網(wǎng)的分布式電源及接入模式

由于單一的發(fā)電設(shè)施出現(xiàn)故障，因而一大片電網(wǎng)出現(xiàn)故障，造成大范圍的停電。這種情況的頻繁發(fā)生讓人們意識到分布式發(fā)電的好處，因而分布式發(fā)電在新增的電源中占有很大的比例。微型電網(wǎng)的模式有兩種。第一種是微型電網(wǎng)直接承受某一地區(qū)的電力，公共電網(wǎng)不再進(jìn)行供電，減少了公共電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，在夏季用電量巨大時(shí)益處顯著。第二種是由微型電網(wǎng)與公共電網(wǎng)共同承受某一區(qū)域的供電，當(dāng)微型電網(wǎng)的電能足夠負(fù)擔(dān)起該地區(qū)的電能需求時(shí)公共電網(wǎng)自行停止供電，當(dāng)微型電網(wǎng)的供應(yīng)的電能不足該地區(qū)的電能需求時(shí)則由公共電網(wǎng)負(fù)擔(dān)多余的功率。分布式的微型電網(wǎng)系統(tǒng)是將負(fù)荷分散，并依據(jù)能源的地域性進(jìn)行建設(shè)。對于其接入模式來說，微型電網(wǎng)產(chǎn)生的熱能可以供給附近的建筑作為供暖或者供冷，而消耗不完的熱量還可以收集起來產(chǎn)生電能反饋給公共電網(wǎng)。分布式的電源和其獨(dú)特的接入方式將極大地緩解公共電網(wǎng)上的負(fù)荷，而現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用更可以幫助實(shí)現(xiàn)對于負(fù)荷和電壓的實(shí)時(shí)控制，在公共電網(wǎng)負(fù)荷過大時(shí)提供多余功率，在電壓不夠時(shí)從公共電網(wǎng)上接入足夠的功率。

3.2 微型電網(wǎng)的分布式電源并網(wǎng)技術(shù)

微型電網(wǎng)的分布式電源并網(wǎng)是技術(shù)要求最高的部分。主要包括對于電能的轉(zhuǎn)換裝置逆變與整流器，感應(yīng)的同步發(fā)電機(jī);系統(tǒng)的控制、電氣設(shè)備的保護(hù)、穩(wěn)態(tài)的控制以及輔助的設(shè)備等。并網(wǎng)技術(shù)作用是保證整個(gè)微型電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)用，電源、熱能回收設(shè)備、電能傳輸設(shè)備以及電量的自動(dòng)調(diào)整都需要調(diào)控，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)也必須自動(dòng)停止運(yùn)行，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

生活中的電器都有額定的工作電壓，而微型電網(wǎng)所創(chuàng)造的電力不一定是額定的電壓，這時(shí)候就需要對微型電網(wǎng)的電壓進(jìn)行調(diào)控，調(diào)控之后才能并網(wǎng)。

4 結(jié)語

我國目前大部分的電力都是由火力發(fā)電廠進(jìn)行供應(yīng)，不僅電源唯一，而且燃燒的不可再生的能源給環(huán)境帶來了極大的破壞。加快水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電的建設(shè)是如今可持續(xù)發(fā)展的要求，而分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)技術(shù)則是在公共電網(wǎng)之外的另一個(gè)發(fā)展方向。公共電網(wǎng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)可能造成大面積停電，分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)系統(tǒng)卻不會，分布式能源系統(tǒng)微型電網(wǎng)將是未來世界能源技術(shù)發(fā)展的重要方向。

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