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        國內(nèi)微電網(wǎng)示范工程及運行控制能效管理技術(shù)

        2018-12-27 10:00:22曾波吳昆霖
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年23期

        曾波 吳昆霖

        摘 要:隨著社會不斷發(fā)展,人們對電網(wǎng)用電的需求越來越高,于是就出現(xiàn)了微電網(wǎng),并開展了微電網(wǎng)的示范區(qū)。這些區(qū)域主要集中在國內(nèi)的偏遠地區(qū)、海島以及城市地區(qū)。要想使微電網(wǎng)快速發(fā)展,那么必須解決微電網(wǎng)運行中的能效進行管理和控制。本文就是闡述了國內(nèi)微電網(wǎng)示范工程情況,以及介紹相關(guān)運行控制能效管理技術(shù)。通過筆者的研究可以為微電網(wǎng)下一步發(fā)展提供理論指導(dǎo),為相關(guān)研究微電網(wǎng)的科研人員提供參考依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:微電網(wǎng);示范工程;運行控制;能效管理

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.126

        1 引言

        隨著國家電網(wǎng)的發(fā)展,大電網(wǎng)基本已經(jīng)滿足人們的需求,但是為了平衡電網(wǎng)負荷,為用戶提供更高可靠性的供電,于是微電網(wǎng)就應(yīng)運而生。微電網(wǎng)的出現(xiàn)受到了國家和各界人士的推崇,發(fā)展迅速。微電網(wǎng)其實就是一個小型集發(fā)、配以及用電于一體的系統(tǒng),能夠進行自我控制和能量管理的智能系統(tǒng),它應(yīng)用靈活,既可以單獨使用,也可以與大電網(wǎng)一同使用,不少專家學者對其不斷進行研究,使微電網(wǎng)的發(fā)展更加深入。

        2 國內(nèi)微電網(wǎng)示范工程概述

        社會的不斷發(fā)展隨之而來的就是對電的需求增加,日常生活中如果缺少了電將無法生存。實踐中可知,大型電網(wǎng)的發(fā)展越來越顯現(xiàn)出其缺陷,特別是一些可再生資源并網(wǎng)的發(fā)生,這給大電網(wǎng)帶來巨大挑戰(zhàn),于是微電網(wǎng)就呼之欲出。微電網(wǎng)的作用不僅能夠解決可再生資源并網(wǎng)問題,而且還能提高一些用戶的經(jīng)濟收益。微電網(wǎng)的發(fā)展可以針對不同地域和電網(wǎng)的特點,提出了一些難題的解決方法。接下來分別針對偏遠地區(qū)和城市微電網(wǎng)作為例子一一說明。

        偏遠地區(qū)微電網(wǎng)的特點為各項基礎(chǔ)設(shè)施不完善,很難將大電網(wǎng)接入偏遠地區(qū),因為接入大電網(wǎng)存在成本巨大、環(huán)境惡劣等一系列問題。但是偏遠地區(qū)擁有的可再生能源比較豐富,例如風能和太陽能等。以我國的西藏為例,西藏空氣稀薄,太陽輻射強烈以及每天溫差大等條件,于是微電網(wǎng)示范工程便瞄準這個地方,利用當?shù)刈匀毁Y源來彌補當?shù)厝狈Φ拇箅娋W(wǎng)。

        3 微電網(wǎng)運行控制

        微電網(wǎng)運行控制技術(shù)主要包括三點,第一點是逆變器并/離網(wǎng);第二點是集散式逆變器;第三點是T型三電平儲能變流器。接下來逐個的對這些技術(shù)進行分析。

        首先,逆變器并/離網(wǎng)控制技術(shù)被運用的原因是由于微電網(wǎng)存在這兩種模式,這兩種模式的策略都不相同。并網(wǎng)和離網(wǎng)控制策略分別是PQ和主從或者下垂控制策略,主從和下垂模式的區(qū)別在于有無互聯(lián)的通信線。要想使微電網(wǎng)能正常進行運行,那么必須要包含并網(wǎng)和離網(wǎng),在需要時,并網(wǎng)可以切換到離網(wǎng),這種切換有主動方式和被動方式,主動情況比較智能,它主要是根據(jù)自身運行情況進行切換方式,此時電網(wǎng)中不一定出現(xiàn)大的故障問題。被動離網(wǎng)的方式是電網(wǎng)運行過程中真的出現(xiàn)了故障問題,所以迫不得已與電網(wǎng)分離才能保證正常供電。如果電網(wǎng)主動離網(wǎng)時,通過測量可知,整個逆變器的輸出電流會不斷增加,而大電網(wǎng)電流會隨之減少,此時微電網(wǎng)主要是用來給負載供電,并網(wǎng)轉(zhuǎn)換為離網(wǎng),實現(xiàn)無縫對接。如果大電網(wǎng)出現(xiàn)被動離網(wǎng)現(xiàn)象時意味著大電網(wǎng)運行出現(xiàn)了問題,這時候也需要將大電網(wǎng)和微電網(wǎng)之間實現(xiàn)無縫銜接,此時最關(guān)鍵的便是使這無縫接入的時間盡可能短,當大電網(wǎng)電壓恢復(fù)到原始狀態(tài)后,微電網(wǎng)就進入了并網(wǎng)狀態(tài),大電網(wǎng)中電壓的各項參數(shù),例如幅度值、頻率以及相位等,與微電網(wǎng)都是不同的,大電網(wǎng)和微電網(wǎng)中的相位一旦相差太大,就會出現(xiàn)較大的沖擊電流,更有甚者會嚴重損壞設(shè)備。所以此時需要逆變器對電壓相位即使做出調(diào)整,實現(xiàn)無縫并網(wǎng)。

        對于集散式逆變器控制技術(shù)主要使用兩種形式并網(wǎng),分別是分散優(yōu)化和集中并網(wǎng)方式,將組串和集中式逆變器的優(yōu)點集合于一身。

        4 微電網(wǎng)容量配置和能效管理技術(shù)

        4.1 微電網(wǎng)容量配置技術(shù)

        容量配置技術(shù)的實施主要是由電網(wǎng)分布式電源運行過程中所包含的特點和性質(zhì)決定的,它是通過嚴密的邏輯推理得來的,特別可靠。然而,在實際中電網(wǎng)運行過程中儲能會不斷變化,所以在選擇考核指標時也是經(jīng)過精挑細選,最終確定的指標為負荷缺電率以及能量溢出率,通過實踐證明這兩個指標實用性很強。負荷缺電率是指負荷所需要的功率和微電網(wǎng)發(fā)電功率之間不能相滿足的概率,在評價時間T內(nèi),可以用停供電量與總的負荷需求的比值表示,它的范圍是0到1之間,這個概率分別為0或者為1時是表示極端情況,當概率為0時,表示微電網(wǎng)所發(fā)功率的電從始至終都滿足負荷需求;當概率為1時,微電網(wǎng)發(fā)電功率從始至終都沒有滿足負荷需求。而能量溢出率指的是微電網(wǎng)溢出能量與總的發(fā)電能量之間的比值,從這個定義中很明顯可知,溢出能量越小也就是能量浪費得越少且越好。

        4.2 微電網(wǎng)能效管理控制技術(shù)

        為了獲得高效的能量管理,考慮的因素較多,首先,要考慮分布式能源中各種模型對微電網(wǎng)運行時的穩(wěn)定性,其次,要結(jié)合微電網(wǎng)的特點,來完成微電網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)通信之間模型的架構(gòu),從而實現(xiàn)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)異質(zhì)、分散以及通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等對用電數(shù)據(jù)、電壓與頻率以及調(diào)度和發(fā)電計劃等功能。最后,就是通過微電網(wǎng)能效管理控制技術(shù) 使整個電網(wǎng)在系統(tǒng)中更加安全、可靠以及穩(wěn)定的運行下去。

        5 結(jié)論

        微電網(wǎng)是滿足社會對用電形式多樣化的需求,是未來社會發(fā)展的趨勢,也是相應(yīng)國家號召以及國家電網(wǎng)公司建設(shè)好智能電網(wǎng)的一項舉措,再加上我國科技技術(shù)的提高,特別是對電能儲存技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,其發(fā)揮的作用越來越大。在微電網(wǎng)控制能效技術(shù)方面主要是研究電源的控制,在對微電網(wǎng)設(shè)計時要考慮能源的隨機性和波動性,使電網(wǎng)更加穩(wěn)定的運行,微電網(wǎng)適合現(xiàn)代社會發(fā)展的需求,隨著科技技術(shù)的進一步提高微電網(wǎng)的應(yīng)用將會更加廣泛。

        參考文獻:

        [1]張丹,王杰.國內(nèi)微電網(wǎng)項目建設(shè)及發(fā)展趨勢研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2016(02):451-458.

        [2]李獻偉,李保恩,王鵬.微電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展分析[J].通信電源技術(shù),2015(05):202-207.

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