微電網(wǎng)的影響

摘 ?要：近年來微電網(wǎng)發(fā)展迅速，既可以為小部分負(fù)荷供電，也可以并網(wǎng)實現(xiàn)更多功能。微電網(wǎng)在運用過程中對主網(wǎng)運行和用電負(fù)荷都產(chǎn)生各種影響。本文將從微電網(wǎng)應(yīng)用中的技術(shù)、熱能利用、系統(tǒng)運行、配網(wǎng)、環(huán)境改善等方面論述微電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵字：微電網(wǎng);熱能應(yīng)用;配網(wǎng)

引言

微電網(wǎng)是一個小型規(guī)模低壓供電網(wǎng)絡(luò)，它是分布式發(fā)電系統(tǒng)和不同負(fù)荷在配電網(wǎng)電壓水平上的聯(lián)合體。微電網(wǎng)適合在邊遠(yuǎn)地區(qū)，為住宅區(qū)、商圈以及大學(xué)城等供電。微電網(wǎng)的靈活性和獨立性，可以滿足用戶在電能供應(yīng)方面的可靠性。微電網(wǎng)可以運行在并網(wǎng)和孤島兩種模式下，它的運用對諸王和用電負(fù)荷都存在一定的影響。

1熱能利用方面

熱電聯(lián)產(chǎn)微電源可以達(dá)到很高的能源使用效率，還能有效地對當(dāng)?shù)氐臒嶝?fù)荷供熱，可以很大程度上改善微電網(wǎng)整體的使用效率。

在傳統(tǒng)的發(fā)電廠中，來自化石燃料大約70%的能量最后都變成余熱損失掉，這些余熱主要被排放到大氣中，從而導(dǎo)致了全球氣候變暖。有必要注意，目前在火力發(fā)電廠中出現(xiàn)了應(yīng)用碳捕獲和存儲（CCS）技術(shù)的趨勢，這可以將熱效率從傳統(tǒng)的30%提升到50%。但是，在輸電和配電網(wǎng)絡(luò)中會有8%的額外能量損失。如果可以在用戶端進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電且余熱能就地使用，那么余熱所致的能量損失以及輸配電的損失就可以大大降低。這將帶來非常高的系統(tǒng)效率，并顯著減少排放。

余熱可以用于熱力設(shè)備，例如廠房/房間空氣加熱器、余熱蒸汽發(fā)生器、余熱鍋爐、除濕設(shè)備、蒸汽渦輪、吸收式制冷設(shè)備、液體再熱器、熱水器、增濕器以及熱能存儲系統(tǒng)等。熱力設(shè)備明細(xì)遠(yuǎn)非本書所述。接下來的章節(jié)中要討論的技術(shù)僅僅是在微電網(wǎng)中合理使用熱能的構(gòu)想。研究表明，熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）系統(tǒng)可以帶來大約30%的能源使用效率改善，并且有助于獲得大約80%的總能效。從商業(yè)角度來看，具有50MW以上聯(lián)合循環(huán)發(fā)電容量的大型工業(yè)系統(tǒng)可以作為一個獨立發(fā)電商運行。這些公司可以將產(chǎn)生的蒸汽賣給其他公司作為他們的生產(chǎn)用蒸汽。新興地區(qū)能源系統(tǒng)為熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)的熱量提供了一個越來越大的市汽。新興地區(qū)能源系統(tǒng)是設(shè)計用來通過管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中央廠區(qū)到各個建筑物的蒸汽和熱水/冷卻水的分配，以實現(xiàn)空間加熱、空氣調(diào)節(jié)、生活用水加熱和/或工業(yè)加熱等。新興地區(qū)能源系統(tǒng)可以安裝在大型場所，例如大學(xué)、醫(yī)院、工業(yè)園區(qū)、辦公樓或者居民區(qū)。

在熱電聯(lián)產(chǎn)的微電源中，微電網(wǎng)潛在的收益之一就是余熱的有效利用。微電網(wǎng)的能源優(yōu)化必須處理好熱能生產(chǎn)和熱能在空調(diào)機組、冷卻設(shè)備、干燥劑除濕裝置中高效利用之間的關(guān)系，以及熱能存儲需求的問題。這可以通過將熱產(chǎn)生控制合并到中央控制器上的熱過程控制特性來實現(xiàn)。同樣，也可以在中央控制器中設(shè)置過程優(yōu)化功能來提高系統(tǒng)的整體效率和可靠性

2系統(tǒng)運行方面

2.1供電可靠性

在供電過程中，電流突變、低電壓、頻繁停電等都是衡量電能質(zhì)量的重要因素，也就是供電可靠性。由于微電網(wǎng)的獨立性，根據(jù)用戶的要求，微電網(wǎng)能夠更加靈活的控制特定用戶的電能質(zhì)量，也可以分時段去控制電能質(zhì)量。

傳統(tǒng)的配電保護(hù)方案是基于高的故障水平和從電源到負(fù)荷的單向潮流來設(shè)計的。與之相比微電網(wǎng)的故障水平低得多，這歸功于：①小容量微電源和它的電力電子接口;②在配電饋線上具有雙向潮流。因此，傳統(tǒng)的過電流保護(hù)并不適用于微電網(wǎng)，在保護(hù)模式方面需要做出調(diào)整和改變。

2.1供電成本

微電網(wǎng)的應(yīng)用可以減少主網(wǎng)擴(kuò)建工程，在偏遠(yuǎn)地區(qū)以及用電客服分散的地區(qū)尤為顯著，同時可以減少輸電網(wǎng)的壓力，因此可以有效減少供電成本。

3環(huán)境方面

微熱電聯(lián)系統(tǒng)和其它低碳發(fā)電機可以有效減少有害氣體的排放和環(huán)境變暖問題。美國環(huán)境保護(hù)署規(guī)定了空氣中的六種限制的污染物，即：①二氧化氮;②一氧化碳;③二氧化硫;④鉛;⑤臭氧;⑥微粒物。發(fā)電廠和公路上的汽車是氮氧化物氣體的最大來源，大型汽輪機和往復(fù)式發(fā)動機在高溫下運行也可以產(chǎn)生大量氮氧化物。相反，使用微燃機和燃料電池排放的氮氧化物要低很多，因為其燃燒溫度較低，因此，作為這類應(yīng)用，微電源將大大降低碳和氮的化合物以及總的碳?xì)浠衔锏呐欧拧?/p>

4配電系統(tǒng)方面

微電網(wǎng)的應(yīng)用可以在一定程度上提高主網(wǎng)的配電網(wǎng)的供電可靠性。無功功率和電壓的控制需要將配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)在指定的范圍內(nèi)。

微電網(wǎng)對無功和電壓控制的參與取決于微電網(wǎng)的大小和其所處的位置。雖然傳統(tǒng)上電容器組和電壓調(diào)節(jié)器用于饋線電壓調(diào)節(jié)，但是電容器組提供的無功功率卻按電壓的二次方下降，這可能會導(dǎo)致電壓崩潰。而微電網(wǎng)卻可以按控制器的整定值在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行平滑的電壓調(diào)節(jié)。在配電網(wǎng)電壓驟降期間，微電源因按當(dāng)?shù)仉妷盒盘柼峁o功功率將更加經(jīng)濟(jì)。此外，由當(dāng)?shù)匚㈦娋W(wǎng)提供有功和無功功率顯著減少了饋線損耗。同時并網(wǎng)的微電網(wǎng)可以通過調(diào)頻和負(fù)荷跟蹤以適應(yīng)臨時性負(fù)荷的變化。

微電網(wǎng)能提供給電網(wǎng)穩(wěn)定的輔助服務(wù)。發(fā)生在長距離輸電系統(tǒng)中的低頻震蕩系統(tǒng)中的低頻振蕩，如果不是由于任何發(fā)電方面的原因變?nèi)酰矔勺匀凰p而逐漸消失。如果振蕩未受到自然阻尼，就會出現(xiàn)發(fā)電機的串級跳閘和輸電線路過負(fù)荷。微電網(wǎng)能夠檢測到低頻振蕩并能提供足夠的阻尼。這可以通過由微電源提供與振蕩存在180°相角差的電能來實現(xiàn)。如果一大批微電網(wǎng)集成在一起，那阻尼的效果將會更加突出。

但是并網(wǎng)運行的微電網(wǎng)對主網(wǎng)也存在一些不好的影響：（1）保護(hù)裝置誤動作。（2） 饋線誤跳閘（4）由于DER解列或并列引起的故障水平提高或降低。（4）意外孤島（5）自動重合障礙。（6）非同步重合5通訊標(biāo)準(zhǔn)方面微電網(wǎng)在獨立模式和聯(lián)網(wǎng)模式下協(xié)調(diào)運行都需要結(jié)構(gòu)良好且普遍兼容的通信規(guī)程。該規(guī)程應(yīng)該履行獨立系統(tǒng)運營商和供電管理機構(gòu)規(guī)定的約束和義務(wù)。一般來說，計算機控制系統(tǒng)需要有嚴(yán)格定義的和結(jié)構(gòu)化的通信程序，但在不同的應(yīng)用之間或管理機構(gòu)之間可能有所變化。這就是為什么獨立系統(tǒng)運營商、本地發(fā)電機、熱萃取設(shè)備以及本地能量管理系統(tǒng)所采用的規(guī)程千差萬別，以至于它們的組件間不具備任何連通性。因此，首要問題就是為不同的通信方式提供轉(zhuǎn)換服務(wù)。該方案應(yīng)為所有系統(tǒng)建立公共通信基礎(chǔ)。執(zhí)行此轉(zhuǎn)換工作的設(shè)備稱為網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)的主要功能是通過信息轉(zhuǎn)換、格式化路由和信令功能為設(shè)備之間提供必要的連接。然而，網(wǎng)關(guān)可能在信息交換期間的通信過程中產(chǎn)生時間延遲問題。

5展望和總結(jié)

主網(wǎng)配電系統(tǒng)應(yīng)充分與微電網(wǎng)相結(jié)合，最大程度上實現(xiàn)微電網(wǎng)帶來的供電可靠行提升方面以及其潛在的環(huán)境改善效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：董晨露（1991），女，安徽淮北人，畢業(yè)于安徽理工大學(xué)電氣工程專業(yè)，碩士研究生，現(xiàn)工作于國網(wǎng)安徽省宿州市城郊供電公司運維檢修部，從事變電站運維管理工作。