主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司 關(guān)學(xué)忠 劉 嘉 溫富光

微電網(wǎng)作為當前運用較廣泛的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨運作和靈活控制，多以單點的形式提高對主動配電網(wǎng)的控制效果，同時利用其自身的互補性特征實現(xiàn)分布式電源和其他設(shè)備的合理調(diào)配，面對日漸枯竭的不可再生資源，微電網(wǎng)的運作動力是可再生的資源，相比于傳統(tǒng)的電力技術(shù)來說具備成本低、運行模式完善的基本特征，目前“微電網(wǎng)＋主動配電網(wǎng)”模式已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)供電系統(tǒng)，成為主要的發(fā)展方向。

1 微電網(wǎng)概念論述

1.1 微電網(wǎng)的概念

微電網(wǎng)從性質(zhì)上來看屬于一種規(guī)模較小且系統(tǒng)齊全的電力系統(tǒng)，通過分布式排列組合為周邊提供電力，在運作過程中消耗的電源大多都是可再生能源，將其應(yīng)用于主動配電網(wǎng)中能夠發(fā)揮其最大優(yōu)勢，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 微電網(wǎng)特點

微電網(wǎng)技術(shù)能夠同時進行能量儲存與分布運行，在這里針對它的運行情況可以分為三個特點，其一是分布互補性，微電網(wǎng)在接入大型主電網(wǎng)時能夠結(jié)合自身的吸收能源的優(yōu)勢實現(xiàn)對發(fā)電負荷的控制，從而將分布式發(fā)電能源的影響降到最低，從根本上減少對電網(wǎng)系統(tǒng)的損耗，實現(xiàn)高效率、低成本發(fā)電[1]。

其二是微電網(wǎng)技術(shù)的獨立性，能夠單獨運行并向負荷傳輸電能。在微電網(wǎng)接入主動配電網(wǎng)共同運行時，若在給予負荷電能過程中電網(wǎng)出現(xiàn)短路、高溫斷路等故障，微電網(wǎng)會與主配電網(wǎng)斷開，從而確保供電系統(tǒng)能夠快速運行，大大降低了配電網(wǎng)的故障范圍。

其三是為電網(wǎng)的存儲性，以往在電力技術(shù)方面是無法實現(xiàn)電能存儲的，隨著人們?nèi)粘Ｉ顚﹄娔艿氖褂们闆r越來越多，傳統(tǒng)分布式電網(wǎng)已經(jīng)不足以承擔能源需求，而微電網(wǎng)的出現(xiàn)剛好能夠彌補這一遺憾，所具備的存儲特點能夠?qū)崿F(xiàn)供給與需求之間的平衡。

2 微電網(wǎng)接入主動配電網(wǎng)的設(shè)計與構(gòu)造

2.1 規(guī)劃設(shè)計

從目前的研究情況來看，微電網(wǎng)群在與主動配電網(wǎng)并行的過程還需要進一步優(yōu)化，隨著科技的進步和人們生產(chǎn)生活對能源需求量的提升，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)在規(guī)劃上已經(jīng)無法實現(xiàn)分布式與配電網(wǎng)共行，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行更新，科學(xué)調(diào)配資源實現(xiàn)合理運用[2]。當前主動配電網(wǎng)面臨的局限性在于可控性較差和隨機性強，因此在優(yōu)化的過程中需要充分考慮到這兩方面，并利用微電網(wǎng)消納新能源和配電網(wǎng)支持分布式電源的兩大基本優(yōu)勢，進而將其聯(lián)合起來，促進資源互補實現(xiàn)綜合發(fā)展。在微電網(wǎng)接入過程中需要考慮雙層規(guī)劃的指標問題，微電網(wǎng)的存儲性和獨立性能夠使分布式電源順利接入主動配電網(wǎng)，并實現(xiàn)網(wǎng)源雙層結(jié)構(gòu)，除此之外，在微電網(wǎng)中的電源種類相對較多，且具有一定的不可控性，其綜合規(guī)劃如1圖所示。

圖1 綜合規(guī)劃

2.2 基本構(gòu)造

我國在主動配電網(wǎng)技術(shù)的研究方面主要結(jié)合了當前分布式供電系統(tǒng)的故障情況，并在原有的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，并將整體系統(tǒng)縮小化，以微電網(wǎng)的形式接入主動配電網(wǎng)，最終實現(xiàn)并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)在主動配電網(wǎng)中的基本構(gòu)造相對簡單，通過單點接入配電網(wǎng)，同時對個微電網(wǎng)在運行的過程中與主動配電網(wǎng)進行有效聯(lián)合，從而實現(xiàn)共同運作，不僅能夠提高利用率，還能減少分布式電網(wǎng)對主動配電網(wǎng)的損耗影響，電能質(zhì)量與運行水平都有所提升。

為了提高主動配電網(wǎng)的消納能力，增強與微電網(wǎng)之間的互動，需要提升微電網(wǎng)系統(tǒng)對負荷的控制作用，協(xié)調(diào)分布式電源在發(fā)電過程中的特性，確保優(yōu)質(zhì)電能的供應(yīng)效率，圖2為微電網(wǎng)接入主動配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2 微電網(wǎng)接入配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

3 主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢分析

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類社會對資源的需求量不斷增加，導(dǎo)致很多自然資源可用率不斷下降，能源危機問題日益嚴重。當前各行各業(yè)及社會大眾對電力的需求不斷增加，電力幾乎與人們的生活、工作有密不可分的聯(lián)系，以往的被動式電網(wǎng)已經(jīng)難以承載大眾的需求，因此合理轉(zhuǎn)化電網(wǎng)使其成為主動式的電網(wǎng)至關(guān)重要，從而更好地吸納間歇式電源。在主動配電網(wǎng)中合理運用微電網(wǎng)技術(shù)，可更好的控制和管理能源利用率。從而積極推動配電網(wǎng)建設(shè)。因此，全面探究主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可促進電力事業(yè)高效發(fā)展。

3.1 有效促進分布式能源利用率的提高

在主動配電網(wǎng)中，應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)可以更好地利用分布式能源，從而促使分布式電網(wǎng)的拓展和兼容問題得到有效解決。通過微電網(wǎng)技術(shù)靈活地調(diào)整配電網(wǎng)的流向及電量大小，從而確保柔性消納分布式電源的最終目的得到有效實現(xiàn)。分布式電源的功率可以通過微電網(wǎng)技術(shù)進行調(diào)節(jié)，從而確保最大化利用能源，例如生活中熱電微型汽輪機較為常見，此種機器在運行過程中便是利用微電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)最大化效率應(yīng)用能源的目的，利用微電網(wǎng)技術(shù)向配電網(wǎng)中輸送多余的能源，此種方式不僅可以保證配電系統(tǒng)正常發(fā)揮作用，還能實現(xiàn)合理利用電力能源的目標。因此，積極推動微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中實現(xiàn)應(yīng)用有重要作用，可有效促進分布式電源的應(yīng)用，最大化提高利用率。

3.2 積極利用微電網(wǎng)技術(shù)提升配網(wǎng)質(zhì)量

在大量的儲能裝置存在于主動配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)的分壓狀態(tài)變化較強，同時這種變化不具有規(guī)律性，變化程度較為復(fù)雜，所以難以明確找到配電分壓的規(guī)律。另外受到分布式電源的影響，從而導(dǎo)致配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性較弱，不具備良好的穩(wěn)定性，且在電網(wǎng)運轉(zhuǎn)過程中，介入和退出會直接影響電壓質(zhì)量，進而影響設(shè)備使用壽命，縮短配網(wǎng)設(shè)備的使用時間，這對于電網(wǎng)運轉(zhuǎn)存在不利影響。所以，采取合適方式，合理地調(diào)控主動配網(wǎng)中電壓不穩(wěn)定的情況對提升配網(wǎng)質(zhì)量有積極作用，利用微電網(wǎng)技術(shù)，合理發(fā)揮微電網(wǎng)的優(yōu)勢，在解決電壓不穩(wěn)定的問題上發(fā)揮了重要作用，可以有效解決配網(wǎng)電壓不穩(wěn)的問題，還可以有效提升分布式電源并網(wǎng)運行的可靠性。當前已經(jīng)有應(yīng)用電壓協(xié)調(diào)功能來控制分布式電源和儲能裝置的技術(shù)，同時當前的平滑切換技術(shù)也可以有效提升電壓的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)配網(wǎng)質(zhì)量提升。

4 微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的應(yīng)用分析

隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展，勢必會迎來新時期的科技革新，在能源與電力系統(tǒng)方面，越來越多的國家開始將發(fā)展目光放在能源利用與技術(shù)革新方面，致力于開發(fā)新技術(shù)，進而實現(xiàn)資源的高效利用與可持續(xù)發(fā)展[3]。在國際電網(wǎng)會議中，主動配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展得到認可，并明確提出拓補結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對主動配電網(wǎng)的控制與管理，利用大電網(wǎng)在運行過程中的支撐作用，將配電網(wǎng)和微電網(wǎng)進行結(jié)合形成一個完整的一體化運行模式，進而確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時降低損耗，實現(xiàn)能量可持續(xù)性發(fā)展和雙向流動，提升用戶的體驗感。

4.1 提升對能源的利用率

微電網(wǎng)以其自身的存儲性特征，對可再生資源的利用率較高，將其進行針對性優(yōu)化后接入主動配電網(wǎng)，并充分發(fā)揮微電網(wǎng)的消納功能，對實際的運行工作起到整合作用，實現(xiàn)對整體分布能源的管理與控制。在接入后運行的過程中，分布式電源與主動配電網(wǎng)的聯(lián)運效果不佳，由于分布式電源對能源的消耗作用會使得主動配電網(wǎng)的消納作用不明顯，供電系統(tǒng)由于諧波污染和潮流隨機變化而出現(xiàn)供電不穩(wěn)的現(xiàn)象。微電網(wǎng)形式的介入有效緩解以上問題，加強主動配電網(wǎng)的接納能力，利用微電網(wǎng)技術(shù)整合存儲與負荷功能，靈活操控部分系統(tǒng)的運行效率，提升對能源的利用率，實現(xiàn)柔性消納。除此之外，微電網(wǎng)除了控制系統(tǒng)外還具備一定的可調(diào)節(jié)性，主要針對內(nèi)部的分布式電源，進而提高分布式電源的可控性進行全面調(diào)節(jié)，實現(xiàn)精準規(guī)劃與管理，提升整體利用率。

4.2 提高用戶對配電裝置運行的滿意度

隨著人們物質(zhì)生活水平的提升，對點能源的需求和質(zhì)量都有所提升，為了確保提高用戶的滿意度則需要充分了解使用者的用電情況，再根據(jù)實際進行優(yōu)化，以此為基礎(chǔ)在供電系統(tǒng)方面做出改善。微電網(wǎng)技術(shù)的研究與開發(fā)能夠有效改善人們的生活質(zhì)量，首先需要明確傳統(tǒng)分布式電源在并網(wǎng)和電子裝置方面主要采用PWM 控制技術(shù)，在運行過程中會對電網(wǎng)造成諧波污染，這是造成供電質(zhì)量下降的部分原因，微電網(wǎng)技術(shù)能夠有效控制負荷，隨時提供電力服務(wù)，通過專業(yè)設(shè)備對諧波進行綜合治理。微電網(wǎng)的管控中心還能實時監(jiān)測用戶的用電情況，從而根據(jù)實際進行制定供電計劃，確?；倦娔苜|(zhì)量的同時提高用戶的滿意程度。

4.3 提升主動配電網(wǎng)的穩(wěn)定性

針對主動配電網(wǎng)與分布式電源的研究可以發(fā)現(xiàn)，二者在聯(lián)合運行過程中存在一定的不兼容特點，導(dǎo)致整體運行效率處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在微電網(wǎng)與分布式電源的比較下發(fā)現(xiàn)，主動配電網(wǎng)能夠微電網(wǎng)形式下實現(xiàn)與分布式能源的結(jié)合，實現(xiàn)可調(diào)控的電源。由于主動配電網(wǎng)的電阻值較小，分布式電網(wǎng)在運行時會對其造成一定的壓力，微電網(wǎng)能夠有效維持整體電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而減小儲蓄裝置的壓力，確保實時檢測與調(diào)節(jié)[4]。除此之外，微電網(wǎng)具備獨立運作的功能，當聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障時會立刻檢測到電壓的變化，并自動斷開與主系統(tǒng)的連接，同時運用儲蓄能源實現(xiàn)持續(xù)性發(fā)電。為了保證系統(tǒng)的可操作性，還分別設(shè)置電子控制開關(guān)和固態(tài)控制開關(guān)，進而提高供電效率，滿足用戶的基本需求，還可以針對大型施工、全面檢修、自然災(zāi)害以及主動配電網(wǎng)故障而造成的斷電問題進行防控，確保重要設(shè)施的工作系統(tǒng)和負荷不受影響，提高整體運作的穩(wěn)定性與可靠性。

4.4 降低主動配電網(wǎng)的網(wǎng)耗情況

在主動配電網(wǎng)系統(tǒng)不斷優(yōu)化與改良的過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)隨著各種裝置、負荷設(shè)備的接入和分布式電源的融合，使得配電網(wǎng)的性質(zhì)從原本的無源網(wǎng)絡(luò)逐漸向混合直流網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，其潮流分布在聯(lián)合的過程中也發(fā)生一定變化，操作中關(guān)于位置與容量的部分對配電網(wǎng)造成一定損害[5]。為了降低網(wǎng)耗情況，需要對分布式電源以及各種裝置進行優(yōu)化并實現(xiàn)合理布局，研究人員利用微電網(wǎng)的可操作性進行調(diào)控，將配電網(wǎng)的外部裝置進行整合，并以單點接入的方式提高對功率的調(diào)控力度，進而優(yōu)化運行策略，實現(xiàn)對能源和存儲裝置的柔性消納，從而降低網(wǎng)耗。

4.5 降低控制難度

在針對電網(wǎng)問題的討論時存在一個重要問題，即如何實現(xiàn)供電持續(xù)性并實時提供用電信息，由于部分電源裝置和系統(tǒng)在運行過程中具有不穩(wěn)定性，且位置分布情況較為分散，導(dǎo)致無法準確預(yù)測電力消耗情況和供電質(zhì)量，在諸多因素的影響下，使得配電網(wǎng)的研究沒有實質(zhì)性的突破。為了有效解決配電網(wǎng)的相關(guān)問題，微電網(wǎng)能夠利用分布電源完善中心控制數(shù)據(jù)庫，大大提升了電網(wǎng)與客戶之間的關(guān)系，結(jié)合自動化與計算機技術(shù)的支持，以智能單元點直接連接主動配電網(wǎng)，從根源處控制電力系統(tǒng)，降低管理難度。

5 微電網(wǎng)應(yīng)用趨勢探討

隨著主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)的融合使得電力行業(yè)在發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題得到改善，在大范圍內(nèi)實現(xiàn)廣泛運用，微電網(wǎng)技術(shù)能夠有效提高控制能力，確保供電穩(wěn)定性和安全性，在滿足用戶用電需求的同時也衍生出新的問題，對于分布式電源出現(xiàn)的損耗問題雖然得到有效控制，但不排除其他裝置的間歇習(xí)慣影響。對于當前微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，需要根據(jù)實際情況進行實時優(yōu)化，實現(xiàn)更高柔性、更強消納、更低損耗的進步，同時提升協(xié)調(diào)作用，實現(xiàn)配電網(wǎng)對于附屬聯(lián)合裝置的主動管理[6]。

綜上所述，微電網(wǎng)在主動配電網(wǎng)中的應(yīng)用已經(jīng)成為當前電力行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，通過微電網(wǎng)技術(shù)自身的互補性、存儲性、獨立性特點，不僅能夠降低電網(wǎng)損耗，還能提高對供電裝置的控制作用，降低以往電力事業(yè)在技術(shù)革新中存在的環(huán)境污染問題，再帶來經(jīng)濟效益的同時進一步實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。