分布式能源及獨(dú)立微網(wǎng)容量配置與運(yùn)行優(yōu)化研究

黃曉洋 常娟娟 白瑋 楊芳 朱晨光 卓會(huì)丹

【摘 要】論文研究的主要內(nèi)容是分布式能源及獨(dú)立微網(wǎng)容量配置與運(yùn)行優(yōu)化。論文針對(duì)當(dāng)下能源的使用和發(fā)電的規(guī)律問題進(jìn)行有效的整合，探究其中各項(xiàng)元素之間的關(guān)系，并且選擇具有代表性和重要性的形式進(jìn)行電力傳輸與控制，通過對(duì)其中各項(xiàng)元素之間的協(xié)調(diào)和配置，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)。

【Abstract】This paper studies the main content of the capacity allocation and operation optimization of distributed energy and independent microgrid， according to the current energy use and power law problem for effective integration， to explore the relationship between the various elements， and select a representative and importance of power transmission and control， based on the coordination between the various elements and configuration， can achieve independent microgrid's optimal operation， and the effective protection of the ecological environment.

【關(guān)鍵詞】分布式能源;獨(dú)立微網(wǎng);容量配置

【Keywords】distributed energy; independent microgrid; capacity allocation

【中圖分類號(hào)】TE09? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069 （2020） 01-0191-02

1 引言

近年來，國家電網(wǎng)在自身經(jīng)營和發(fā)展中深化改革，對(duì)獨(dú)立微網(wǎng)信息化技術(shù)的使用也在逐漸深化。分布式能源及獨(dú)立微網(wǎng)具有更新速度快、操作簡單便捷、功能全面高效、作用完善具體等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)獨(dú)立微網(wǎng)變電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)從高壓斷路器的控制方面著手，有效避免斷路器在使用過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在使用過程中，應(yīng)當(dāng)采用可靠、環(huán)保、統(tǒng)一、先進(jìn)的方式對(duì)變電站的高壓斷路器進(jìn)行設(shè)置，對(duì)信息進(jìn)行有效的整合和處理，做出正確的判斷，最終實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)和整合的功能，避免高壓斷路器工作過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。

2 獨(dú)立微網(wǎng)功能特點(diǎn)分析

2.1 獨(dú)立微網(wǎng)定義

獨(dú)立微網(wǎng)是一種具有微網(wǎng)化的組件，能夠在自身運(yùn)行過程中鏈接有效的光纖和設(shè)備，并且實(shí)現(xiàn)信息的有效傳遞和整合。由于自身具有一定的微網(wǎng)化特點(diǎn)，在運(yùn)行過程中能夠有效整合當(dāng)下設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)出現(xiàn)的問題及潛在隱患進(jìn)行全面深化的處理，規(guī)避設(shè)備運(yùn)行中存在的故障因素，保證設(shè)備運(yùn)行的有效性和穩(wěn)定性。

2.2 獨(dú)立微網(wǎng)功能分析

2.2.1 信號(hào)采集功能

微網(wǎng)設(shè)備具有開關(guān)量（DI）和模擬量（AI）兩種信號(hào)采集功能，能夠根據(jù)工作的環(huán)境和具體情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保證信號(hào)采集的有效性和穩(wěn)定性。在信號(hào)接收和輸出環(huán)節(jié)中能夠進(jìn)行靈活的調(diào)整和配置，滿足當(dāng)下環(huán)境的工作需求，推進(jìn)工作的順利完成。

2.2.2 通信功能

微網(wǎng)化設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳遞功能，并且有效整合信息內(nèi)容和傳輸流程，實(shí)現(xiàn)信息的無條件傳輸。對(duì)設(shè)備中出現(xiàn)的故障和指令，能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息的整合和判斷，分析問題和指令出現(xiàn)的位置和方向，可以進(jìn)行自身的檢驗(yàn)和處理，進(jìn)而對(duì)存在的問題和故障進(jìn)行有效的判斷和維修。在問題較為嚴(yán)重的情況下，能夠進(jìn)行有效的終端控制，降低設(shè)備故障對(duì)整體運(yùn)行的影響。

2.2.3 斷路器控制功能

微網(wǎng)設(shè)備能夠根據(jù)現(xiàn)階段工程進(jìn)行的具體情況設(shè)定不同的控制環(huán)節(jié)和模式，保證電路系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠得到分段有效的控制，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行分閘和合閘控制，進(jìn)而保證各環(huán)節(jié)運(yùn)行良好，降低消極影響。

3 分布式能源及獨(dú)立微網(wǎng)容量配置與運(yùn)行優(yōu)化研究概況

近年來，我國電網(wǎng)中存在的問題已經(jīng)引起了相關(guān)部門的重視，隨著事故發(fā)生的頻率逐漸提高，產(chǎn)生的影響也在不斷擴(kuò)大，對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成了極為嚴(yán)重的影響。電力使用是國民經(jīng)濟(jì)生活中不可或缺的一部分，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。同時(shí)，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與電力發(fā)展之間關(guān)系緊密，但又各自有獨(dú)立的發(fā)展規(guī)劃系統(tǒng)。電力經(jīng)濟(jì)是我國生存和發(fā)展的命脈之一，電力行業(yè)的發(fā)展一直受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。首先，在大互聯(lián)電力系統(tǒng)中，局部事故極易擴(kuò)散，引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致大面積停電甚至災(zāi)難性后果;其次，對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的負(fù)荷，互聯(lián)大電力系統(tǒng)不能進(jìn)行理想的供電。許多偏遠(yuǎn)地區(qū)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，且自然條件較惡劣，建設(shè)常規(guī)輸配電系統(tǒng)，投資大而收益小，效果不理想。并且隨著社會(huì)各界的用電需求正在逐步提升，電網(wǎng)中承擔(dān)著更為龐大的用電負(fù)擔(dān)，降低了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和有效性。

分布式能源發(fā)電系統(tǒng)配備了電子解，能夠保證電力往來的有效性和穩(wěn)定性，即便是這種形式能夠保障電力運(yùn)行的穩(wěn)定性，但是其中存在的問題也是不容忽視的。例如，接入時(shí)需要大量保護(hù)器件的協(xié)調(diào)配合，并容易給電網(wǎng)注入諧波，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)的解列。這種情況的出現(xiàn)會(huì)直接影響電力運(yùn)輸?shù)挠行院头€(wěn)定性，并且會(huì)影響區(qū)域內(nèi)人們?cè)谏a(chǎn)生活進(jìn)程中的電力使用情況。解決上述問題的重要前提是建立獨(dú)立電網(wǎng)形式的微電網(wǎng)[1]。

分布式能源系統(tǒng)主要以高效冷熱電聯(lián)產(chǎn)、就地式可再生能源系統(tǒng)、能源回收系統(tǒng)組成。分布式能源系統(tǒng)形式多元，如微型或者輕型燃?xì)鈩?dòng)力裝置發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、太陽能高熱集熱發(fā)電、燃料電池等獨(dú)立電源技術(shù)手段，燃料電池——燃?xì)廨啓C(jī)的復(fù)核循環(huán)，分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。

為了降低成本、實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，分布式發(fā)電（DG，Distributed Generation）技術(shù)近年來成為了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。“十一五”規(guī)劃中，我國已將積極推動(dòng)和鼓勵(lì)可再生能源的發(fā)展作為重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略之一，分布式發(fā)電是應(yīng)用于小規(guī)模電力生產(chǎn)的技術(shù)。因?yàn)镈G發(fā)電系統(tǒng)不進(jìn)行電力的遠(yuǎn)距離輸送，所以它的損耗和成本相對(duì)較低。DG系統(tǒng)最小限度的損耗主要來自配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)于其他系統(tǒng)來說，DG發(fā)電系統(tǒng)的這些主要優(yōu)點(diǎn)，也體現(xiàn)了DG發(fā)電系統(tǒng)在公共事業(yè)、獨(dú)立發(fā)電公司和科研機(jī)構(gòu)中的重要性。傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)區(qū)別于DG的是發(fā)電站距離負(fù)荷中心非常遠(yuǎn)。DG發(fā)電系統(tǒng)使用對(duì)象可以使用很少的分布網(wǎng)絡(luò)來提供就近電源，在極其罕見的情況下可以使用輸電網(wǎng)。

4 分布式能源及獨(dú)立微網(wǎng)容量配置與運(yùn)行優(yōu)化措施

4.1 技術(shù)層面

分布式能源的建設(shè)和發(fā)展應(yīng)當(dāng)保證技術(shù)能穩(wěn)定和可靠，能夠平衡電力系統(tǒng)的使用和傳輸，并且能夠?qū)㈦娔堋?dòng)能、水能之間的關(guān)系協(xié)調(diào)配合。一部分老舊分布式能源在建設(shè)的過程中規(guī)模有限，并且設(shè)備的使用也存在一定的老化現(xiàn)象，發(fā)電的有效性和穩(wěn)定性都受到相應(yīng)的限制，造成了資源和能源的浪費(fèi)，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 選型層面

在進(jìn)行分布式能源擴(kuò)展建設(shè)過程中，面臨的水文條件存在一定的差異，在建設(shè)的進(jìn)程中應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到不同區(qū)域位置的水文地質(zhì)條件。在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和科技建設(shè)并不發(fā)達(dá)的階段，居民和企業(yè)的用電量不是十分龐大，簡易的分布式能源能夠滿足區(qū)域內(nèi)居民和企業(yè)的用電需求。眾多分布式能源使用的都是一機(jī)一網(wǎng)的格局，其中存在大量的水能與機(jī)組選型不匹配的現(xiàn)象，出現(xiàn)了大量的電力資源被浪費(fèi)的現(xiàn)象。

4.3 運(yùn)行狀態(tài)層面

在分布式能源運(yùn)行過程中，水輪機(jī)的工作狀態(tài)和工作能力對(duì)分布式能源的運(yùn)行和發(fā)電效率具有重要影響。并且受到眾多因素的影響，除設(shè)備自身的性能之外，也會(huì)受到環(huán)境和因素的影響。由于分布式能源的水輪機(jī)工作過程中基本上處于高度運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，內(nèi)部零件在工作過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，在運(yùn)行過程中效率會(huì)出現(xiàn)變化。在影響設(shè)備正常使用、導(dǎo)致設(shè)備故障的同時(shí)，也會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象。

4.4 外界環(huán)境層面

因?yàn)橐徊糠址植际侥茉吹牡乩砦恢幂^為偏僻，而且自然條件和基礎(chǔ)設(shè)施不是十分完善，所以在分布式能源中的相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)不能及時(shí)得到有效的維修和整合。在設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重磨損情況的同時(shí)，自身的運(yùn)轉(zhuǎn)能力也會(huì)有所下降，并且會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。在設(shè)備不能有效使用的基礎(chǔ)上對(duì)自然資源的浪費(fèi)現(xiàn)象也十分明顯，不利于我國環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

在上文的論述中能夠明確我國分布式能源在當(dāng)下使用進(jìn)程中的重要性，能夠避免能源在使用進(jìn)程中出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象，盡量減低我國在能源資源使用進(jìn)程中對(duì)環(huán)境的污染程度，秉承著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工業(yè)發(fā)展。在進(jìn)行獨(dú)立微網(wǎng)容量的優(yōu)化配置環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)明確各項(xiàng)資源的運(yùn)行效果和現(xiàn)實(shí)需求，并將其中的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行相應(yīng)的整合和提升，促進(jìn)資源的有效利用，減少不必要的資源浪費(fèi)，給予當(dāng)下居民更加穩(wěn)定的能源供給，建設(shè)具有現(xiàn)代化和環(huán)?；目臻g環(huán)境。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄭雪陽.海島微網(wǎng)分布式電源容量優(yōu)化配置及運(yùn)行控制策略研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2014.