探究智能微網(wǎng)在分布式能源接入中的作用與挑戰(zhàn)

牛亞琳 上海電力學(xué)院 付甲豪 中國鐵路鄭州局集團有限公司

前言：近些年來，我國的經(jīng)濟水平雖然得到了很大地提升，不過隨之而來的卻是巨大的能源需求量。分布式可再生能源發(fā)電自從出現(xiàn)之后，便被有效運用，并發(fā)揮出良好的效果。實際上，通過將分布式可再生能源接入到配電網(wǎng)當(dāng)中，其所形成的波動與間歇性情況，將帶給配電網(wǎng)的正常運作很大的干擾與影響，致使電力系統(tǒng)的運行失去了安全保障，與此同時，由于分布式能源發(fā)電的接入，還會使整個電力系統(tǒng)處于無法管控的狀態(tài)之下，進而影響分布式可再生能源在電力系統(tǒng)當(dāng)中的作用發(fā)揮。鑒于此，系統(tǒng)探討和分析智能微網(wǎng)在分布式能源接入中的作用和挑戰(zhàn)顯得尤為必要，具有重要的研究意義與實踐價值。

一、智能微網(wǎng)在分布式能源接入當(dāng)中的作用分析

所謂智能微網(wǎng)，主要針對的為包含了分布式能源、負(fù)荷、相關(guān)能量變換設(shè)備、 監(jiān)測以及保護設(shè)施的一種智能化配電系統(tǒng)，其規(guī)模較小，可以達到對自身管控的效果。對于智能微網(wǎng)而言，涵蓋了以儲能、光伏及負(fù)荷組成的小型微網(wǎng)；以光伏、風(fēng)力及儲能等組成的不同類型裝置微網(wǎng)；基于相應(yīng)技術(shù)下的分布式電源與微網(wǎng)組成的公共微網(wǎng)等。顯然，智能微網(wǎng)能視為一種電力系統(tǒng)，擁有完善的發(fā)電與配電功能作用，能夠完成配電網(wǎng)中的能量調(diào)整。在智能微網(wǎng)中，智能化、靈活性等優(yōu)勢特征十分顯著。通過將智能微網(wǎng)接入到分布式能源當(dāng)中，能夠確保運用的高效性，同時也處理了多元化、巨大數(shù)量的分布式能源無縫接入的難題，充分發(fā)揮出對能量的管控作用，使電力系統(tǒng)運作工作人員的調(diào)度難度減小，讓可再生能源的接入水平獲得一定的提高【1】。

二、智能微網(wǎng)在分布式能源接入中涉及到的技術(shù)與挑戰(zhàn)說明

（一）注重微網(wǎng)運作的管控和保護處理

第一，應(yīng)該重視電壓與頻率方面的穩(wěn)定性管控。通常情況下，可再生能源出現(xiàn)離網(wǎng)、并網(wǎng)以及波動的情況，均將導(dǎo)致微網(wǎng)電壓出現(xiàn)改變。并且大部分的可再生能源均是電力電子設(shè)施并網(wǎng)的形式，由此使系統(tǒng)的慣性出現(xiàn)較小的情況，處于離網(wǎng)運作的狀態(tài)之下，產(chǎn)生的頻率會形成飛快的變動，所以，對于微網(wǎng)當(dāng)中的分布式電源運作管控來說，只有確保電力系統(tǒng)能夠處于各個類型的運作形式下獲得較為穩(wěn)定的電壓與頻率，才能達到最佳的運行效果。

第二，處于故障狀態(tài)之下的運作方式可以實現(xiàn)無縫切換處理。一些智能微網(wǎng)擁有不同的運作形式，即聯(lián)網(wǎng)與獨立運作的方式，應(yīng)該做好不同種類分布式可再生能源接人的微網(wǎng)故障檢修工作，完成相應(yīng)內(nèi)部與外部故障數(shù)據(jù)的自動化解列與無縫切換處理，以便發(fā)揮出智能微網(wǎng)的良好作用【2】。

第三，做好架構(gòu)的保護工作。從當(dāng)前國內(nèi)外在微網(wǎng)架構(gòu)保護方面的研究與實踐情況來看，主要涵蓋了以下幾類不同的方式：即對等管控、分層管控以及主從管控等不同的方式。實際上，目前很多分布式可再生能源，比如：常見的風(fēng)電、光伏等相應(yīng)的并網(wǎng)逆變器裝置與有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用程度并不高，無法達到智能微網(wǎng)運作靈活性的規(guī)定，所以，有待后續(xù)的進一步改進和優(yōu)化處理。

（二）做好微網(wǎng)能量調(diào)整和優(yōu)化管控工作

通常情況下，在智能微網(wǎng)當(dāng)中，實現(xiàn)了不同類型能源輸入、不同類型產(chǎn)品的輸出以及不同類型能源轉(zhuǎn)換單元的集成處理，使得智能微網(wǎng)當(dāng)中能量的時變性與不確定性更加明顯，要求科學(xué)的調(diào)控方式予以管控，以便達到智能微網(wǎng)當(dāng)中能量管控和經(jīng)濟調(diào)度的協(xié)調(diào)，讓智能微網(wǎng)總體的運作效率獲得提高。一般來說，在智能微網(wǎng)能量管控系統(tǒng)當(dāng)中，包含了集中調(diào)度與分散管控等不同的形式。其中，前者涵蓋了上層中央能量管控系統(tǒng)、底端分布式電源以及負(fù)荷等不同的管控器設(shè)施構(gòu)成，兩層間實現(xiàn)了雙向通訊[3]。而對于后者來說，調(diào)控智能微網(wǎng)的能量，依靠有關(guān)分散設(shè)備層管控器裝置實現(xiàn)，其中不同設(shè)備層管控器裝置的功能體現(xiàn)在和智能微網(wǎng)當(dāng)中的別類設(shè)施的協(xié)同合作，使得智能微網(wǎng)的運行效率變得更加高效。雖然集中調(diào)度方式在技術(shù)運用方面擁有一定的實踐經(jīng)驗，不過在對智能微網(wǎng)運作的優(yōu)化方面依然具備極大的潛能。

（三）加大對微網(wǎng)電能的質(zhì)量監(jiān)測和治理力度

對于智能微網(wǎng)來說，無論是間歇型電源的反復(fù)啟停，還是其輸出功率的不斷改變，均對用戶造成很大的電壓變化與閃變等方面的影響，出現(xiàn)相應(yīng)的電能質(zhì)量不足。運用在智能微網(wǎng)當(dāng)中的電源，一般運用的為電力電子技術(shù)，其會形成嚴(yán)重的諧波污染現(xiàn)象；而單相分布式電源與單相負(fù)荷的產(chǎn)生，則加劇了電力系統(tǒng)的三相失衡情況。從當(dāng)前的情況來看，進行智能微網(wǎng)電能質(zhì)量的治理技術(shù)涵蓋了靜止無功補償裝置與無源濾波器等設(shè)施。當(dāng)較高性能的電力電子元件的誕生，再加上網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、微處理技術(shù)等技術(shù)的不斷進步，必將會達到不同用戶的相應(yīng)需要，使電能質(zhì)量的治理水平得到更大地提升。

結(jié)論：從此次論文的闡述和分析當(dāng)中，不難看出，系統(tǒng)探討和分析智能微網(wǎng)在分布式能源接入中的作用和挑戰(zhàn)顯得尤為必要，具有重要的研究意義與實踐價值。本文通過分析智能微網(wǎng)在分布式能源接入當(dāng)中的作用，同時說明了智能微網(wǎng)在分布式能源接入中涉及到的技術(shù)與挑戰(zhàn)：注重微網(wǎng)運作的管控和保護處理、做好微網(wǎng)能量調(diào)整和優(yōu)化管控工作、加大對微網(wǎng)電能的質(zhì)量監(jiān)測和治理力度。希望此次研究的內(nèi)容和結(jié)果，能夠獲取相關(guān)配電網(wǎng)運行管理人員的關(guān)注與重視，并且從中得到相應(yīng)的啟發(fā)和幫助，以便充分發(fā)揮出智能微網(wǎng)在分布式能源接入當(dāng)中的良好作用，推動我國智能微網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的不斷前進與進步。