微電網(wǎng)技術(shù)研究與發(fā)展

(3)微電網(wǎng)可以提高供電可靠性和電能質(zhì)量，有利于提高電網(wǎng)企業(yè)的服務(wù)水平。微電網(wǎng)可以根據(jù)終端用戶的需求提供差異化的電能，根據(jù)微電網(wǎng)用戶對(duì)電力供給的不同需求將負(fù)荷分類，形成金字塔形的負(fù)荷結(jié)構(gòu)。負(fù)荷分級(jí)的思想體現(xiàn)了微電網(wǎng)個(gè)性化供電的特點(diǎn)，微電網(wǎng)的應(yīng)用有利于電網(wǎng)企業(yè)向不同終端用戶提供不同的電能質(zhì)量及供電可靠性。

(4)微電網(wǎng)可以延緩電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損，有利于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。傳統(tǒng)的供電方式是由集中式大型發(fā)電廠發(fā)出的電能，經(jīng)過電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離、多級(jí)變送為用戶供電的方式，即“就地消費(fèi)”，因此能夠有效減少對(duì)集中式大型發(fā)電廠電力生產(chǎn)的依賴以及遠(yuǎn)距離電能傳輸、多級(jí)變送的損耗，從而延緩電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損。

(5)微電網(wǎng)可以扶貧，有利于社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。微電網(wǎng)能夠比較有效地解決我國西部地區(qū)目前常規(guī)供電所面臨的輸電距離遠(yuǎn)、功率小、線損大、建設(shè)變電站費(fèi)用昂貴的問題，為我國邊遠(yuǎn)及常規(guī)電網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)的電力供應(yīng)提供有力支持。

3.微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

相對(duì)電力系統(tǒng)而言，微電網(wǎng)類似于一個(gè)獨(dú)立的控制單元，其中每一個(gè)微電源都具有尖端的即拔即插功能。對(duì)每一個(gè)微電源，最關(guān)鍵的是它本身的接口、控制、保護(hù)以及對(duì)微電網(wǎng)的電壓控制，潮流控制和維持其運(yùn)行穩(wěn)定性。一個(gè)重要的功能是微電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行方式間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。在微網(wǎng)中，為了防止微電網(wǎng)與配電網(wǎng)解列時(shí)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的沖擊，微電網(wǎng)的配電結(jié)構(gòu)需重新設(shè)計(jì)，將不重要的負(fù)荷接在同一條饋線上，重要或敏感的負(fù)荷接在另外饋線上。接敏感負(fù)荷的饋線上裝有分布式電源、儲(chǔ)能元件及相應(yīng)的控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)設(shè)備。如此，在微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列時(shí)，通過隔離裝置可甩去一些不重要負(fù)荷，但仍能保證一些重要負(fù)荷的正常、連續(xù)運(yùn)行。

微電網(wǎng)具有控制、協(xié)調(diào)、管理等功能，并由以下系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

(1)微電源控制器微電網(wǎng)主要靠微電源控制器來調(diào)節(jié)饋線潮流、母線電壓級(jí)與主網(wǎng)的解、并網(wǎng)運(yùn)行。由于微電源的即拔即插功能，控制主要依賴于就地信號(hào)，且響應(yīng)是毫秒級(jí)的。

(2)保護(hù)協(xié)調(diào)器飽和協(xié)調(diào)器既適用于主網(wǎng)的故障，也適用于微電網(wǎng)的故障。當(dāng)主網(wǎng)故障時(shí)，保護(hù)協(xié)調(diào)器要將微電網(wǎng)中重要的負(fù)荷盡快地與主網(wǎng)隔離。其某些情況下微電網(wǎng)中重要負(fù)荷允許電壓短時(shí)暫降，在采取一定的補(bǔ)償措施后可使微電網(wǎng)不與主網(wǎng)分離。當(dāng)故障發(fā)生在微電網(wǎng)內(nèi)，該保護(hù)應(yīng)該在盡可能小的范圍內(nèi)將故障段隔離。(3)能量管理器能量管理器按電壓和功率的預(yù)先整定值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，相應(yīng)時(shí)間為分鐘級(jí)。

4.微電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)

微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。

(1)微電網(wǎng)的硬件研究

微電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要有先進(jìn)的設(shè)備作支持。這包括微電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。為此，需要開發(fā)智能電表、向量測(cè)量單元、廣域測(cè)量系統(tǒng)等，研發(fā)合適的硬件設(shè)備，使微電網(wǎng)具有即插即用的能力。研發(fā)新型的分布式能源控制器，以保證微電網(wǎng)的高效運(yùn)行。

(2)微電網(wǎng)建模研究

開發(fā)可用于對(duì)逆變器控制的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具;建立微電網(wǎng)內(nèi)部各元件的模型，包括分布式電源和負(fù)荷的模型;建立微電網(wǎng)整體模型，包括總體模型結(jié)構(gòu)、等效靜態(tài)模型、等效電機(jī)模型等。

(3)微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響研究

微電網(wǎng)的接入必然會(huì)對(duì)大電網(wǎng)造成影響，需要研究：微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島運(yùn)行下的穩(wěn)定性分析;微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)運(yùn)行的影響，包括地區(qū)性的和大范圍的影響;微電網(wǎng)能給電網(wǎng)在供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗和環(huán)境等方面帶來的改善;微電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)電網(wǎng)發(fā)展的影響等。

微電網(wǎng)中的微電源，如風(fēng)電、光伏發(fā)電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設(shè)備的引入很可能會(huì)帶來一些諧波方面的問題。對(duì)于微電網(wǎng)諧波問題需要做進(jìn)一步的探討和研究。

(4)微電網(wǎng)的控制策略

微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間存在一種最優(yōu)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下微電網(wǎng)和大電網(wǎng)都能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行。對(duì)微電網(wǎng)的控制的目標(biāo)就是讓微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。為此，必須研究微電網(wǎng)控制技術(shù)，其中包括：各微電源之間的協(xié)調(diào)控制、電力電子設(shè)備的智能控制和最優(yōu)控制、微電網(wǎng)和主網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制等，研究孤島和互聯(lián)的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、基于先進(jìn)通信技術(shù)的控制策略等;研究創(chuàng)造新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，包括新型保護(hù)方案的應(yīng)用等。

(5)其它

電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)還需要很多方面的支持：需要制定微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);需要做好各種微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的整合;需要做好現(xiàn)有的小發(fā)電機(jī)組并入微電網(wǎng)的可行性分析;需要建立微電網(wǎng)示范工程及實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)等。

5.微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

微電網(wǎng)的出現(xiàn)將從根本上改變傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的方式，其在降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性等具有巨大潛力。目前，微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。

5.1微電網(wǎng)的控制功能

微電網(wǎng)控制功能基本要求包括：新的微電源接入時(shí)不改變?cè)械脑O(shè)備，微電網(wǎng)解、并列時(shí)是快速無縫的，無功功率、有功功率要能獨(dú)立進(jìn)行控制，電壓暫降和系統(tǒng)不平衡可以校正，要能適應(yīng)微電網(wǎng)中負(fù)荷的動(dòng)態(tài)需求。微電網(wǎng)的控制功能主要有以下幾種：

(1)基本的有功和無功功率控制(P-Q控制)。由于微電源大多為電力電子型的，因此有功功率和無功功率的控制、調(diào)節(jié)可分別進(jìn)行，可通過調(diào)節(jié)逆變器的電壓幅值來控制無功功率，調(diào)節(jié)逆變器電壓和網(wǎng)絡(luò)電壓的相角來控制用功功率。

(2)基于調(diào)差的電壓調(diào)節(jié)。在有大量微電源接入時(shí)用P-Q控制是不適宜的，若不進(jìn)行就地電壓控制，就可能產(chǎn)生電壓或無功振蕩。而電壓控制要保證不會(huì)產(chǎn)生電源間的無功環(huán)流。在大電網(wǎng)中，由于電源間的阻抗相對(duì)較大，不會(huì)出現(xiàn)這種情況。微電網(wǎng)中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產(chǎn)生大的無功環(huán)流，使微電源的電壓值超標(biāo)。因此要根據(jù)微電源所發(fā)電流是容性還是感性來決定電壓的整定值，發(fā)容性電流時(shí)電壓整定值要降低，發(fā)感性電流時(shí)電壓整定值要升高。

(3)快速負(fù)荷跟蹤和儲(chǔ)能。在大電網(wǎng)中，當(dāng)一個(gè)新的負(fù)荷接入時(shí)最初的能量平衡依賴于系統(tǒng)的慣性，主要為大型發(fā)電機(jī)是慣性，此時(shí)僅系統(tǒng)頻率略微降低而已(幾乎無法覺察)。由于微電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)的慣量較小，有些電源(如燃料電池)的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)又很長(zhǎng)(10~200s)因此當(dāng)微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列成孤島運(yùn)行時(shí)，必須提供蓄電池、超級(jí)電容器、飛輪等儲(chǔ)能設(shè)備，相當(dāng)于增加一些系統(tǒng)的慣性，才能維持電網(wǎng)的正常運(yùn)行。