張翔

【摘要】：電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，受端電網(wǎng)對(duì)外來電力的依賴程度也不斷提高，超大規(guī)模電力系統(tǒng)難以滿足用戶越來越高的可靠性要求以及多樣化的供電需求，人們開始考慮新能源微電網(wǎng)的建設(shè)。《試行辦法》將有力推進(jìn)電力體制改革，切實(shí)規(guī)范、促進(jìn)新能源微電網(wǎng)健康有序發(fā)展，建立集中與分布式協(xié)同、多元融合、供需互動(dòng)、高效配置的能源生產(chǎn)與消費(fèi)體系。

【關(guān)鍵詞】：新能源微電網(wǎng)；發(fā)展；研究

引言

電力作為重要的二次能源，具備安全、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)使用便利等優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。作為集中式發(fā)電的有效補(bǔ)充，近年來分布式發(fā)電技術(shù)日趨成熟，其應(yīng)用日益受到關(guān)注。然而分布式發(fā)電聯(lián)入電網(wǎng)引起的一系列問題往往限制其在生產(chǎn)生活中廣泛的應(yīng)用。為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)和分布式電源的矛盾，“新能源微電網(wǎng)”的概念應(yīng)運(yùn)而生。作為“網(wǎng)中網(wǎng)”，新能源微電網(wǎng)既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以在主網(wǎng)發(fā)生故障或其他情況下與主網(wǎng)解列而進(jìn)入孤島運(yùn)行模式。

1、新能源微電網(wǎng)的概念和典型結(jié)構(gòu)

1.1概念

新能源微電網(wǎng)是指由分布式電源、負(fù)荷單元和儲(chǔ)能裝置依照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的具有獨(dú)立管理、維護(hù)、操控能力的集約化新型電力網(wǎng)絡(luò)。新能源微電網(wǎng)有兩種運(yùn)行方式：并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行。在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下，新能源微電網(wǎng)從主電網(wǎng)輸入或輸出電力。一旦主電網(wǎng)出現(xiàn)任何擾動(dòng)，新能源微電網(wǎng)就轉(zhuǎn)換到獨(dú)立模式，并且保持對(duì)優(yōu)先級(jí)負(fù)荷的供電可靠性。

1.2結(jié)構(gòu)

新能源微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)主要有：交流型新能源微電網(wǎng)、直流型新能源微電網(wǎng)和交直流混合型新能源微電網(wǎng)。在交流型新能源微電網(wǎng)中，輸出交流電的分布式電源通常直接或者經(jīng)AC/DC/AC轉(zhuǎn)換裝置連接至交流母線，輸出直流電的分布式電源必須經(jīng)過DC/AC逆變器連接至交流母線。直流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和各類負(fù)荷均經(jīng)過電力電子設(shè)備連至直流母線。同交流型新能源微電網(wǎng)相比，直流型新能源微電網(wǎng)更多需要關(guān)注的是電壓控制與不同分布式電源間的環(huán)流抑制控制。交直流混合型新能源微電網(wǎng)即可以直接向直流負(fù)荷供電，又可以向交流負(fù)荷供電，降低了電力變換帶來的能量損耗，更高效，更具靈活性，發(fā)展最具潛力。

1.3分類

①燃料電池、飛輪儲(chǔ)能、儲(chǔ)蓄電池等直流電源；②小型燃?xì)廨啓C(jī)、小型風(fēng)力發(fā)電等高頻交流電源，這種電源通過整流、逆變轉(zhuǎn)化為交流。由于第二類電源在微電網(wǎng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此未來的逆變電源將會(huì)發(fā)展的十分迅速，與常規(guī)電源相比，它的電壓調(diào)整和控制方式比較特殊，因此需要制定相應(yīng)的控制策略，來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模微電源并入電網(wǎng)。目前，我國采用的分布式能源發(fā)電形式很多，相應(yīng)的運(yùn)行模式也不盡相同，因此對(duì)微電源建模研究，可以為電網(wǎng)進(jìn)行有效的規(guī)劃和控制奠定良好的基礎(chǔ)。

2、微電網(wǎng)技術(shù)

微電網(wǎng)是由許多分布式儲(chǔ)能和分布式發(fā)電系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)共同給負(fù)載供電，上級(jí)網(wǎng)絡(luò)與微電網(wǎng)之間通過公共節(jié)點(diǎn)，例如斷路器相連，進(jìn)行電能的交換，兩者互為備用，從上級(jí)網(wǎng)絡(luò)的角度看來，整個(gè)微電網(wǎng)是一個(gè)整體。微電網(wǎng)中的能源形勢(shì)是多種多樣的，例如可以是風(fēng)能、光能、微型燃?xì)廨啓C(jī)以及柴油發(fā)電機(jī)，還可以是冷熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電聯(lián)產(chǎn)，也可以直接給用戶提供熱能和電能。因負(fù)荷需求等方面的不同，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)有些差別，但其基本單元相同，主要有儲(chǔ)能裝置、微能源、負(fù)荷以及管理系統(tǒng)。為了確保微電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行的可靠性和柔性，電網(wǎng)和很多微能源的接口一般都是基于電子電力的標(biāo)準(zhǔn)接口。微電網(wǎng)具體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

3、微電網(wǎng)的研究發(fā)展?fàn)顩r

目前，國際上關(guān)于微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究日益深入，結(jié)合理論和技術(shù)實(shí)踐的開展，很多國家建設(shè)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)示范系統(tǒng)，有的已經(jīng)投入了市場(chǎng)化運(yùn)營。美國學(xué)者最早提出了“微電網(wǎng)”的概念，并對(duì)其組網(wǎng)方式、控制策略、電能質(zhì)量改善措施等專題進(jìn)行了長期深入研究。此后，在美國建成了包括一些大學(xué)校園微電網(wǎng)在內(nèi)的數(shù)十個(gè)實(shí)際微電網(wǎng)工程。

4、新能源微電網(wǎng)的發(fā)展展望

新能源微電網(wǎng)技術(shù)在中國的發(fā)展，與國外新能源微電網(wǎng)差距仍然較大。由于我國大多數(shù)可再生能源分布式發(fā)電成本還較高，在與集中式電站規(guī)模發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。所以，為了全面提高新能源微電網(wǎng)的運(yùn)行水平，提出以下幾點(diǎn)建議：

1）確定完備的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路，根據(jù)負(fù)荷結(jié)構(gòu)和用戶需求量，合理確定電源的類型及容量，使能源的應(yīng)用和轉(zhuǎn)換達(dá)到最優(yōu)。

2）新能源微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行中最根源的問題是能量平衡控制。微電源具有的多種特性使其在運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)氣象條件和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果提前制定微電源發(fā)電計(jì)劃和電網(wǎng)購電計(jì)劃，保證新能源微電網(wǎng)在兩種運(yùn)行模式下都能維持功率平衡，并使新能源微電網(wǎng)總體運(yùn)行成本最小。

3）可靠的安全保護(hù)機(jī)制。研究適應(yīng)新能源微電網(wǎng)特點(diǎn)的安全保護(hù)裝置和故障檢測(cè)設(shè)施，形成同時(shí)滿足新能源微電網(wǎng)兩種運(yùn)行模式的保護(hù)措施。

4）目前我國還沒有建成可再生能源消費(fèi)的穩(wěn)定市場(chǎng)，缺乏需求和投資市場(chǎng)的刺激，而且新能源微電網(wǎng)建設(shè)成本較高，推廣速度緩慢；因此，新能源微電網(wǎng)的發(fā)展除了需要在技術(shù)上的不斷進(jìn)步，還需在政策上大力扶持。

結(jié)語

新能源微電網(wǎng)有效地整合了間歇隨機(jī)的可再生能源，構(gòu)建了全新的能源技術(shù)公平競(jìng)爭(zhēng)體系，促進(jìn)了電力技術(shù)改革與電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展，在提高供電穩(wěn)定性、降低溫室氣體排放的同時(shí)為主電網(wǎng)提供了必要的支撐輔助服務(wù)，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效、快速的發(fā)展提供了新思路，具有長久的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境和社會(huì)效益，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。未來的電網(wǎng)將是交直流混合、新能源微電網(wǎng)與主電網(wǎng)共存、各種可再生能源合集的動(dòng)態(tài)智能系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，新能源微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與效益將被充分發(fā)掘，越來越多的用戶也會(huì)因此受益。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]魯宗相，王彩霞，閔勇，等.微電網(wǎng)研究綜述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（19）：25-34.

[2]國海，蘇建徽，張國榮.微電網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].四川電力技術(shù)，2009，32（2）：1-6.

[3]趙波，李鵬，童杭偉，等.從分布式發(fā)電到微電網(wǎng)的研究綜述[J].浙江電力，2010，29（3）：1-5.endprint