智能微電網(wǎng)在建筑電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)研究

郭占東 汪宇文

摘要：隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程得到了增速，人們的生活水準(zhǔn)和生活質(zhì)地也穩(wěn)步提升。盡管我們享受著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化所帶來(lái)的舒適，但能源消耗卻達(dá)到了前所未有的水平。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙刃劍也帶來(lái)了許多新問題。我們都知道，石油、煤炭和天然氣等不可再生資源的短缺對(duì)維持社會(huì)發(fā)展和人民生活的正常運(yùn)作構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。可持續(xù)的新能源的開發(fā)和能源利用效率的提高成為當(dāng)今社會(huì)的重要主題。在建筑電氣系統(tǒng)中，高效地利用智能微電網(wǎng)是緩解能源危機(jī)，開發(fā)可持續(xù)能源的重要方法之一。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)? 建筑電氣? 應(yīng)用技術(shù)

建筑用電是指利用電能、電氣設(shè)備、計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行保存和改善的有關(guān)電、光、熱和通信管理的環(huán)境科學(xué)，利用高效環(huán)保節(jié)能能源，提高建筑用電水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是社會(huì)發(fā)展的前提。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求越來(lái)越大，煤礦等不可再生資源正在迅速枯竭。同時(shí)，還有許多環(huán)境問題。為了促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展新能源已成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要內(nèi)容。智能微電網(wǎng)具有可再生的特點(diǎn)，包括許多分散的電網(wǎng)，適合于電力等系統(tǒng)的建設(shè)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

一、智能微電網(wǎng)的基本闡述

1.1 微電網(wǎng)開發(fā)背景

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求的快速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)單一的電力系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，大規(guī)模電網(wǎng)的建設(shè)變得越來(lái)越困難和昂貴。而面對(duì)地震等突發(fā)事件，長(zhǎng)期大停電給人們的生活帶來(lái)了諸多不便。分布式發(fā)電的引入提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。分布式發(fā)電是一種通過(guò)將電源和其他發(fā)電設(shè)備分布在多個(gè)點(diǎn)上來(lái)發(fā)電的方法。一則可以充分利用能源，二則可以通過(guò)提供一個(gè)可以隨時(shí)切換的分散靈活的電源系統(tǒng)，大大提高能源效率。在新能源開發(fā)利用過(guò)程中，分布式發(fā)電是一種常見的發(fā)電方式，與太陽(yáng)能、生物能源、風(fēng)能等常見的分布式能源相對(duì)應(yīng)。微電網(wǎng)的發(fā)展是分布式發(fā)電過(guò)程中成本高、控制困難、電源不可控等問題造成的。

1.2 微電網(wǎng)的基本概念

微電網(wǎng)是一個(gè)提供電和熱的載荷和微電源供應(yīng)系統(tǒng)。它的內(nèi)能轉(zhuǎn)換依賴于電力電子零部件的應(yīng)力，在適當(dāng)?shù)臈l件下可以自我控制。與大電網(wǎng)相比，微電網(wǎng)是一種能夠滿足用戶質(zhì)量和安全講求的可控零部件。由于微電網(wǎng)由多個(gè)有效零部件構(gòu)成，外部網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)立性和可控性，對(duì)用戶具有靈動(dòng)性和適應(yīng)性。微電網(wǎng)運(yùn)行有自主運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行兩種模式。如果外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，內(nèi)部負(fù)載不受外部網(wǎng)絡(luò)的影響。中國(guó)的微電網(wǎng)仍處于初級(jí)階段。鑒于歷史原因和國(guó)家框架的影響，微電網(wǎng)需要更加創(chuàng)新，有必要根據(jù)其特點(diǎn)不斷審視和探索微電網(wǎng)技術(shù)，并對(duì)其加以完善。

二、智能微電網(wǎng)的長(zhǎng)處

目前，電網(wǎng)設(shè)備對(duì)電力供應(yīng)的要求更嚴(yán)格，但最初的電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)法保證地區(qū)能源資源的充足供應(yīng)。微電網(wǎng)擁有豐富的儲(chǔ)能庫(kù)，擁有后備電源，負(fù)責(zé)監(jiān)控停電的范圍，并提供后備電源，以支持電力傳輸?shù)陌踩\(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，微電網(wǎng)體現(xiàn)出中國(guó)的各種社會(huì)優(yōu)勢(shì)、環(huán)境優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。與分散性生產(chǎn)相比，靈巧的微電網(wǎng)不僅能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行明智的監(jiān)測(cè)，還能使電力系統(tǒng)變得更靈活、更舒適。智能微電網(wǎng)模型的有效應(yīng)用不僅可以減少業(yè)績(jī)的損失還可以同時(shí)提高效率。與此同時(shí)，太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源在智能電網(wǎng)中得到了有效利用，從而降低了二氧化碳和其他氣體，并改善城市電力操作的環(huán)境效益。大多數(shù)微型微軟電力都在購(gòu)買者附近。這種連通性有效地減少供電過(guò)度所造成的產(chǎn)出損失，并改善建筑電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，靈巧的微電網(wǎng)也可以利用建筑物的供熱來(lái)提高能源效率。與此同時(shí)，微電網(wǎng)處理器和主網(wǎng)絡(luò)的平行處理可支持地方電網(wǎng)，確保主網(wǎng)絡(luò)作為獨(dú)立的動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)制的穩(wěn)定運(yùn)作，并確保供電的安全和效率。

三、智能微電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)用方案

3.1 強(qiáng)化控制和保護(hù)技術(shù)

智能微電網(wǎng)控制和保護(hù)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用對(duì)智能微電網(wǎng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。在智能微電網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，智能微電網(wǎng)設(shè)計(jì)者需要進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，按照智能微電網(wǎng)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行全面調(diào)研，詳細(xì)了解建筑工程操作規(guī)程。在考慮經(jīng)濟(jì)效益、建筑地形、建筑使用和實(shí)際性能等因素的基礎(chǔ)上，采用智能微電網(wǎng)控制和保護(hù)技術(shù)，對(duì)智能微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中電源位置和電源負(fù)荷的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后，根據(jù)電源和負(fù)載的變化，使用能量存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化校準(zhǔn)。整合微電網(wǎng)控制平臺(tái)上的智能微電網(wǎng)控制以及保護(hù)技術(shù)是電力電網(wǎng)的隨機(jī)控制和轉(zhuǎn)換，以及可以調(diào)解，也可以生成一些新能源、電力能源系統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)參數(shù)，電力質(zhì)量參數(shù)，通過(guò)能源儲(chǔ)存系統(tǒng)，電力傳輸?shù)恼w水平，為促進(jìn)電力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整。智能微電網(wǎng)是隨著時(shí)代的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在智能微電網(wǎng)保護(hù)控制技術(shù)的應(yīng)用下，整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)可以隨著電力需求的增長(zhǎng)，根據(jù)實(shí)際需求的變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和調(diào)整。微電網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)EMS能量管理系統(tǒng)進(jìn)行各電力能源之間的協(xié)調(diào)控制、離網(wǎng)（孤島）運(yùn)行模式下的能量調(diào)度控制及并網(wǎng)運(yùn)行模式下電源平穩(wěn)切入切出的控制。

智能微電網(wǎng)保護(hù)及控制技術(shù)是以電力供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)提供保護(hù)及控制機(jī)制，兩種效率的相互促進(jìn)和完善，配電中的電力傳輸?shù)某h通過(guò)智能微電網(wǎng)和保障電網(wǎng)之間的合作互動(dòng)。從而有效地改善了建筑的用電網(wǎng)絡(luò)。微電網(wǎng)保護(hù)與控制技術(shù)，放棄以往增加電力負(fù)荷的管理模式，增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理的靈活性，為電力系統(tǒng)能量維護(hù)能力的建設(shè)提供了基礎(chǔ)。

3.2 強(qiáng)化儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)

在智能微電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，要充分利用微電網(wǎng)的長(zhǎng)處，分布式電源必須合理適應(yīng)實(shí)際情況。同時(shí)，智能微電網(wǎng)對(duì)土壤組件的調(diào)控非常重要。智能微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化調(diào)度技術(shù)和智能微電網(wǎng)能量存儲(chǔ)技術(shù)在智能微電網(wǎng)的應(yīng)用中發(fā)揮了很好的作用。儲(chǔ)存能量的核心技術(shù)是智能微電網(wǎng)的基礎(chǔ)，為彌補(bǔ)微電網(wǎng)應(yīng)用上的缺陷，提高間歇性的能源利用效率提供了基礎(chǔ)。目前，智能微電網(wǎng)最重要的儲(chǔ)能技術(shù)是超導(dǎo)磁技術(shù)、電池儲(chǔ)能技術(shù)、超級(jí)電容儲(chǔ)能技術(shù)以及振蕩器儲(chǔ)能技術(shù)。鉛蓄電池是最普通的，然而，性能更好、能量存儲(chǔ)效率更高、資本消耗低的石墨基電池的出現(xiàn)，為發(fā)展重要的能量存儲(chǔ)技術(shù)提供了基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，智能微電網(wǎng)的能量存儲(chǔ)技術(shù)遵循低成本和高能量存儲(chǔ)價(jià)值的原則。

四、結(jié)束語(yǔ)

為了解決更多的能源需求的任務(wù)，人們提出了智能微電網(wǎng)的觀點(diǎn)，它可以推動(dòng)電力系統(tǒng)的發(fā)展速度，符合能源高效運(yùn)用的問題。如何將智能微電網(wǎng)更有效地應(yīng)用于電力等系統(tǒng)的建設(shè)，是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展必須解決的應(yīng)用問題。利用微電網(wǎng)可以高效地提升電能質(zhì)量，保證可靠性，滿足環(huán)保和經(jīng)濟(jì)建設(shè)新時(shí)代的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]劉婷. 淺談建筑電氣系統(tǒng)中智能微電網(wǎng)的應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（07）.

上海太陽(yáng)能科技有限公司 上海 201108