微電網(wǎng)柔性接入配電網(wǎng)控制策略研究

滿文慧

摘 要：微電網(wǎng)具有分布式電源的特征，從而為我國可再生能源的開發(fā)和利用提供了有效的途徑，運(yùn)用微電網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行節(jié)能減排，提升電源結(jié)構(gòu)的安全性，這為配電工作的智能綠色發(fā)展奠定了穩(wěn)定基礎(chǔ)?；谘芯空叩牟粩鄬?shí)踐，我國配電網(wǎng)在運(yùn)行建模、控制策略以及儲(chǔ)能技術(shù)等方面都取得了很大進(jìn)步，并使微電網(wǎng)技術(shù)在主動(dòng)配電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。為了有效提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，需要對(duì)微電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)分析，了解微電網(wǎng)技術(shù)的概念，且在構(gòu)建微電網(wǎng)分析模型的基礎(chǔ)上，使微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到最佳體現(xiàn)，并推動(dòng)主動(dòng)配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)技術(shù);應(yīng)用;主動(dòng)配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）10-0159-02

為提高電能的利用率，微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。這項(xiàng)技術(shù)被引入到有源配電網(wǎng)中，可以有效地結(jié)合該地區(qū)的特點(diǎn)，從而利用當(dāng)?shù)鬲?dú)特的新能源進(jìn)行發(fā)電，從而可以有效地降低發(fā)電成本，減少電網(wǎng)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的污染。因此，微電網(wǎng)技術(shù)需要在有源配電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，以進(jìn)一步促進(jìn)電力系統(tǒng)的有效發(fā)展和穩(wěn)定運(yùn)行，并確保供電質(zhì)量[1]。

1 微電網(wǎng)概況

微電網(wǎng)特別是指對(duì)該地區(qū)的分布式電源和傳統(tǒng)發(fā)電方式做出合理的分布，并且是一種非常特殊的網(wǎng)格，可以為周圍的環(huán)境供電。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，微電網(wǎng)具有能夠獨(dú)立運(yùn)行的明顯特征。

1.1 微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

微電網(wǎng)中有許多分布式電源。分布式電源具有更高的能源效率、更高的清潔度和安裝便利性。其次，在微電網(wǎng)中，需要提高使用效率。電源與微電網(wǎng)的連接對(duì)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性以及總體運(yùn)行調(diào)整有一定影響。在微電網(wǎng)中，它具有能源管理的作用。在低壓方面，它解決了與連接到電網(wǎng)的大量分布式電源的運(yùn)行有關(guān)的問題，提高了能源效率，并減少了電網(wǎng)損耗。同時(shí)，微電網(wǎng)本身的隔離運(yùn)行確保了當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)故障時(shí)微電網(wǎng)能夠滿足相關(guān)負(fù)載的電力需求，提高了運(yùn)行的可靠性[2]。

電能是可以存儲(chǔ)的能源。然而，在傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)中，電能的存儲(chǔ)是困難的。隨著微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)和生活中能源需求的不斷變化，傳統(tǒng)的分布式電網(wǎng)已無法滿足人們對(duì)電能的需求。例如，如果在一定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行一定時(shí)期的大規(guī)模工程建設(shè)，則原來的電源無法滿足需求，微電網(wǎng)的儲(chǔ)能特性可以解決該問題，并保持均衡的電源。

1.2 微電網(wǎng)的規(guī)劃

為實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)作，提升穩(wěn)定性與能源輸送效率。

（1）將微電網(wǎng)集成到電網(wǎng)中以傳輸電能，可以相應(yīng)地抵消變電站提供的部分電力負(fù)荷。在變電站的建設(shè)規(guī)劃中，相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)人員必須充分考慮容量裕度。

（2）連接到電網(wǎng)的大量微電網(wǎng)將把傳統(tǒng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)從無源配電網(wǎng)變?yōu)橛性磁潆娋W(wǎng)。微電網(wǎng)的影響將被傳輸?shù)较鄳?yīng)的連接配電網(wǎng)的反向電流。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，有必要充分考慮并解決逆流問題。

（3）當(dāng)相應(yīng)的連接電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)可以繼續(xù)為重要的負(fù)載供電，這要求工程和技術(shù)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)將微電網(wǎng)完全集成到電網(wǎng)中，避免了電網(wǎng)故障和停電的風(fēng)險(xiǎn)，解決了電能的損失。

（4）在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，大型微電網(wǎng)與電網(wǎng)的連接將引起傳統(tǒng)意義上電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)方面的重大變化，有必要考慮國家對(duì)電能的補(bǔ)貼和環(huán)境補(bǔ)償費(fèi)用，全面評(píng)估電價(jià)[3]。

2微電網(wǎng)技術(shù)在主動(dòng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用

微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)（PCC）作為連接微電網(wǎng)和配網(wǎng)的唯一途徑，是微電網(wǎng)離網(wǎng)/并網(wǎng)切換、與配電網(wǎng)互動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn)，該處的并離網(wǎng)控制、穩(wěn)定控制、電能質(zhì)量控制、潮流控制尤為重票，PCC具有天然的有利條件來滿足上述要求，是實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)柔性接入配電網(wǎng)控制策略最合適的位置。

2.1提升對(duì)能源的利用率

將微電網(wǎng)連接至制動(dòng)配電網(wǎng)即可工作，可以直接提高高效能的利用率。這主要是因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同分布式電源的集成并將其轉(zhuǎn)換為雙向流動(dòng)節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中高效能源的靈活消耗，確保高效能源的進(jìn)一步利用。例如，在熱電聯(lián)產(chǎn)微型燃?xì)廨啓C(jī)的過程中，這種供電模式用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備中電源的全面協(xié)調(diào)和電源管理。同時(shí)，它還可以實(shí)施電力計(jì)劃管理并提高能源利用率。

2.2 降低對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的損耗

當(dāng)微電網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行接觸的時(shí)候，能夠全面實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的交流電與直流電進(jìn)行混合，從而實(shí)現(xiàn)有源網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。由于分布式微電網(wǎng)自身所具備負(fù)電荷，因此在接入主動(dòng)配電網(wǎng)時(shí)能夠全面降低電網(wǎng)輸電時(shí)所產(chǎn)生的網(wǎng)損。此外，微電網(wǎng)技術(shù)在工作過程中，還能夠?qū)ρb置的儲(chǔ)能以及電網(wǎng)分布進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，使主動(dòng)配電網(wǎng)的柔性消納得以完善，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的功率流動(dòng)不合理現(xiàn)象進(jìn)行改善，從而降低網(wǎng)絡(luò)損耗。

2.3 提升主動(dòng)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性

在分布式電源有源配電網(wǎng)中，設(shè)備可以達(dá)到與有源電荷連接的當(dāng)前狀態(tài)，然后在電網(wǎng)中產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化。另外，由于有源配電網(wǎng)本身的電阻值較小，因此分布式電網(wǎng)的有功功率和無功功率都會(huì)在一定程度上影響有源配電網(wǎng)的電壓。將微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到有源配電網(wǎng)中，可以直接為電網(wǎng)運(yùn)行提供特性支持，并且可以隨時(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能裝置的電壓，從而可以充分發(fā)揮有源配電網(wǎng)的穩(wěn)定性改善[4]。

3微電網(wǎng)柔性接入配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制

在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，作為電源點(diǎn)或負(fù)荷運(yùn)行于配電網(wǎng)中，如果配電網(wǎng)出現(xiàn)較大的擾動(dòng)，將會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題，這樣直接影響到微電網(wǎng)的電壓和頻率?？紤]到電壓或者頻率發(fā)生較大偏移時(shí)，將直接影響到微電網(wǎng)的發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。因此在微電網(wǎng)穩(wěn)定控制時(shí)，應(yīng)反復(fù)練習(xí)配電網(wǎng)的切斷操作，確保在配電網(wǎng)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)調(diào)整狀態(tài)時(shí)，其運(yùn)行處于離網(wǎng)狀態(tài)。在配電網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中，其節(jié)點(diǎn)運(yùn)行會(huì)受到配電網(wǎng)穩(wěn)定控制的影響與制約。微電網(wǎng)如果進(jìn)行不受約束的行動(dòng)，將會(huì)加劇配電網(wǎng)的擾動(dòng)，影響到配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。例如，當(dāng)配電網(wǎng)處于一種過壓狀態(tài)時(shí)，微電網(wǎng)就會(huì)與配電網(wǎng)發(fā)生脫離，從而加劇了配電網(wǎng)的擾動(dòng)，故在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)穩(wěn)定進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以確保電壓的穩(wěn)定性。良好的微電網(wǎng)系統(tǒng)，具有容量較大、調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到良好的協(xié)調(diào)控制作用。

在技術(shù)層面上，微電網(wǎng)是否參與配電網(wǎng)電壓、頻率調(diào)節(jié)與微電網(wǎng)容量相關(guān)。如果微電網(wǎng)容量與配電網(wǎng)容量相差較大時(shí)，微電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的頻率、電壓的調(diào)節(jié)作用非常小，故對(duì)其頻率、電壓異常的耐受能要求不高，一般來說，允許微電網(wǎng)在電壓、頻率偏離正常范圍經(jīng)延時(shí)后與配電網(wǎng)解列。如果微電網(wǎng)容量較大，在配電網(wǎng)中將會(huì)發(fā)揮對(duì)電壓和頻率的調(diào)節(jié)作用，在配電網(wǎng)穩(wěn)定控制策略約束下參與對(duì)配電網(wǎng)的電壓和頻率調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)方面的原則[5]。

（1）對(duì)于微電網(wǎng)來說，要求其發(fā)電及儲(chǔ)能設(shè)備具有一定的承載能力，尤其是在電壓和頻率發(fā)生異常時(shí)所具備的承載能力。在確定微電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)時(shí)間時(shí)，應(yīng)結(jié)合微電網(wǎng)設(shè)備的承載來確定，在確保設(shè)備不受損害的范圍內(nèi)。如果調(diào)節(jié)時(shí)間大于設(shè)備承載能力，微電網(wǎng)在電壓、頻率偏離正常范圍經(jīng)延時(shí)后，與配電網(wǎng)解列轉(zhuǎn)入離網(wǎng)狀態(tài)。

（2）在頻率、電壓的調(diào)節(jié)期間，如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電偏離過大時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取切機(jī)方式。

（3）在頻率、電壓的調(diào)節(jié)期間，可切除不重要負(fù)荷和可控負(fù)荷，但應(yīng)將重要的負(fù)荷保留下來。

（4）在調(diào)節(jié)期間，允許使用能量?jī)?chǔ)備設(shè)備參與調(diào)節(jié)，但應(yīng)對(duì)荷電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，確保儲(chǔ)能設(shè)備的剩余荷電量滿足微電網(wǎng)的離網(wǎng)運(yùn)行要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 李海平.農(nóng)村微電網(wǎng)并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].農(nóng)村電氣化，2020（1）：41-42.

[2] 汪麗華.基于分布式電源的主動(dòng)配電網(wǎng)消納模式研究[J].電力與能源，2019，40（6）：742-745.

[3] 何亮.主動(dòng)配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2019，36（12）：70-71.

[4] 張俊娜，王玲，紀(jì)云龍，等.微電網(wǎng)運(yùn)行域分布式電源配網(wǎng)網(wǎng)架多目標(biāo)規(guī)劃研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2019，35（11）：50-55.

[5] 孫攀，溫富光，李培宜，等.低壓微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)研究[J].電工技術(shù)，2019（22）：153-155.