農(nóng)村微電網(wǎng)并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響

劉文娟 劉宵

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，在農(nóng)村地區(qū)建立微電網(wǎng)，可以作為能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充，提升電力互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行協(xié)同控制，不斷提升供電的可靠性以及效益，基于此，本文論述了農(nóng)村微電網(wǎng)并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)造成的影響。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村微電網(wǎng);并網(wǎng);配電網(wǎng)

引言：

隨著傳統(tǒng)能源日趨減少，國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出的一系列促進(jìn)新能源消納、推進(jìn)分布式發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)的重要戰(zhàn)略越來(lái)越受到人們的重視，微電網(wǎng)是可再生分布式電源與電網(wǎng)融合的有力支撐，對(duì)推動(dòng)能源革命有重要意義。微電網(wǎng)可以有效調(diào)節(jié)各分布式電源之間的出力，平抑其波動(dòng)性，并且能夠與大電網(wǎng)進(jìn)行有效交互，提高發(fā)電效率和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，具有廣闊發(fā)展前景。

微電網(wǎng)中包含大量分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化對(duì)微電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮起決定性作用。如何在保證微電網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性的同時(shí)滿足微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性成為當(dāng)下微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化的研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的相關(guān)研究大多集中在微電網(wǎng)的靜態(tài)調(diào)度上，缺乏對(duì)各時(shí)間點(diǎn)聯(lián)系與影響的考慮;部分學(xué)者雖從動(dòng)態(tài)角度較為全面地考慮了微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，但是對(duì)于微電網(wǎng)中分布式能源的隨機(jī)性仍考慮不周，無(wú)法滿足多種能源形式下微電網(wǎng)多時(shí)間尺度運(yùn)行的協(xié)調(diào)優(yōu)化要求。

1 微電網(wǎng)技術(shù)定義

微電網(wǎng)是當(dāng)下電力系統(tǒng)中新興的一種電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于傳統(tǒng)DEG分布式電力資源在接入電網(wǎng)與配電工作時(shí)，常常由于分布式電力資源的不穩(wěn)定，給用戶帶來(lái)極大的不便。微電網(wǎng)技術(shù)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下，可以將清潔電力資源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的微電源，并根據(jù)用戶的實(shí)際用電需求對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將空余的清潔電力利用儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行電力轉(zhuǎn)化。微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，決定是否接入配電網(wǎng)。因此，微電網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)都是電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。

2 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)

2.1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)以分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，緊靠非集中資源或用戶的微型發(fā)電廠，形成了具有結(jié)合用能管理及能階利用技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。

微電網(wǎng)是未來(lái)分布式能源的重要載體，也是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充，可作為一個(gè)整體實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，也可以由主網(wǎng)協(xié)調(diào)控制在大電網(wǎng)中并網(wǎng)運(yùn)行，提高了能源的利用效率，能夠在大電網(wǎng)電能缺失時(shí)提供電能，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。此外，微電網(wǎng)中分布式電源的應(yīng)用減少了對(duì)環(huán)境的污染，且還能根據(jù)用戶的需求靈活調(diào)整調(diào)度，與用戶靈活互動(dòng)，提供用戶增值服務(wù)。微電網(wǎng)主要由靈活小型的分布式電源、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的儲(chǔ)能系統(tǒng)、各類用戶以及具有調(diào)節(jié)能力的控制系統(tǒng)組成。

2.2 微電網(wǎng)運(yùn)行模式及特點(diǎn)

微電網(wǎng)具有孤網(wǎng)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種不同的運(yùn)行模式。微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行是指在調(diào)度計(jì)劃需要或大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)系統(tǒng)斷開(kāi)與主網(wǎng)配電系統(tǒng)的連接，由微電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷三者構(gòu)成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。離網(wǎng)運(yùn)行模式下的儲(chǔ)能變流器PCS，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)負(fù)荷的繼續(xù)供電，在母線恢復(fù)供電的狀態(tài)下光伏系統(tǒng)可繼續(xù)發(fā)電，而儲(chǔ)能系統(tǒng)僅對(duì)負(fù)載供電。

微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行是將微電網(wǎng)系統(tǒng)接入公用大電網(wǎng)中，閉合微電網(wǎng)斷路器，使得微電網(wǎng)系統(tǒng)與主網(wǎng)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能交互的一種運(yùn)行方式。光伏系統(tǒng)的接入提高了大電網(wǎng)中發(fā)電的平穩(wěn)性，并網(wǎng)模式下的儲(chǔ)能系統(tǒng)可根據(jù)需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)充放電，通過(guò)控制裝置可將微電網(wǎng)從并網(wǎng)運(yùn)行模式切換到離網(wǎng)運(yùn)行模式。

3 農(nóng)村微電網(wǎng)并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響

農(nóng)村地區(qū)供電分散，一類負(fù)荷較少，因此大多數(shù)配電網(wǎng)由單輻射線路構(gòu)成，與城市配電網(wǎng)相比，存在著網(wǎng)架薄弱、供電半徑較長(zhǎng)、線損較大、安全可靠性較低等不足之處。同時(shí)，由于我國(guó)農(nóng)村地域差異顯著，各地能源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況有很大不同，生活習(xí)慣與住宅類型也有較大區(qū)別，因此微電網(wǎng)必然呈現(xiàn)出多樣性，其并網(wǎng)將會(huì)改變配電網(wǎng)潮流的方向，對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)帶來(lái)深刻的影響。

3.1 對(duì)配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

微電網(wǎng)既能從配電網(wǎng)中吸收功率，也能向配電網(wǎng)輸送功率，從而改變了配電網(wǎng)中功率傳遞的單向性，將會(huì)影響配電網(wǎng)中電壓和功角的穩(wěn)定。

當(dāng)微電網(wǎng)從配電網(wǎng)中吸收功率時(shí)，可將微電網(wǎng)看作一個(gè)可控的集中負(fù)荷，此時(shí)對(duì)配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響可以忽略;當(dāng)微電網(wǎng)向配電網(wǎng)輸送功率時(shí)，隨著微電網(wǎng)滲透率的不同，對(duì)配電網(wǎng)電壓和功角穩(wěn)定的影響程度也會(huì)不同。微電網(wǎng)的高滲透率將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，滲透率的大小主要取決于農(nóng)村配電網(wǎng)的傳輸限制、微電源的容量、微電網(wǎng)并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和位置、農(nóng)村地區(qū)微電網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家的能源政策等。

3.2 微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的交互關(guān)系

微電網(wǎng)的建設(shè)會(huì)給配電網(wǎng)帶來(lái)多方面的影響。在供電可靠性和新能源綜合利用方面，微電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)雙方都有一定程度的幫助，二者不僅可以作為彼此在特殊工況時(shí)的備用，同時(shí)能夠有效促進(jìn)地區(qū)新能源的消納。微電網(wǎng)的建設(shè)成本較高，同時(shí)還要考慮發(fā)電成本以及建設(shè)運(yùn)行維護(hù)的支出，但此時(shí)網(wǎng)內(nèi)用戶的供電主要由微電網(wǎng)完成，供電服務(wù)收益由微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商收取。配電網(wǎng)則因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)的建設(shè)，有效延緩了配電網(wǎng)的擴(kuò)展建設(shè)，減少了配電網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)行維護(hù)成本。由于減少了一定的供電負(fù)荷，配電網(wǎng)也減少了燃煤燃?xì)獾葯C(jī)組的發(fā)電成本。以上相互影響中，微電網(wǎng)和配電網(wǎng)雙方的利益關(guān)系呈現(xiàn)“非此即彼”的情況。因此，微電網(wǎng)與配電網(wǎng)交互電價(jià)的中長(zhǎng)期交易可由兩者間的成本效益關(guān)系量化得到。

3.3 對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響

農(nóng)村配電網(wǎng)可靠性相對(duì)城市配電網(wǎng)較低，而微電網(wǎng)的引入將大大改善這一現(xiàn)狀。一方面，微電網(wǎng)與負(fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，一定程度上減小了配電線路的輸送功率，增加了輸電的裕度;另一方面，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，微電網(wǎng)可以脫離配電網(wǎng)孤島運(yùn)行，以減小停電面積和停電時(shí)間，提高配電網(wǎng)供電的可靠性。當(dāng)然，微電網(wǎng)并網(wǎng)位置不恰當(dāng)、微電網(wǎng)與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制不當(dāng)致使繼電器誤動(dòng)作、微電網(wǎng)與配電網(wǎng)交換功率波動(dòng)過(guò)大時(shí)，將會(huì)降低配電網(wǎng)的供電可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地發(fā)揮微電網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和工作價(jià)值，需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行研究分析，找出最佳的運(yùn)行配置方案，從而不斷提高主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。通過(guò)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合，可以有效控制諧波、無(wú)功功率的影響，提高主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的電力調(diào)度效能。

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