吳勝聰，吳 峰

（1.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.武漢南瑞電力工程技術(shù)裝備有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

獨(dú)立微電網(wǎng)指的是和外部大電網(wǎng)之間不進(jìn)行直接連接，處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)的電網(wǎng)。通常，獨(dú)立微電網(wǎng)具有兩種構(gòu)成方式：（1）不和外部大電網(wǎng)進(jìn)行連接，是一種孤島式的電力網(wǎng)絡(luò)；（2）經(jīng)由公共連接點(diǎn)的靜態(tài)開關(guān)和大電網(wǎng)進(jìn)行連接，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行的電力網(wǎng)絡(luò)。目前，經(jīng)過(guò)實(shí)踐已經(jīng)充分證實(shí)，含多分布式電源的獨(dú)立微電網(wǎng)可以提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時(shí)能夠使電力運(yùn)行成本進(jìn)一步降低。因此，這種方式不僅能夠有效解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問(wèn)題，而且對(duì)于保障供電可靠性具有重要意義。

1 新能源發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)

環(huán)保、可再生是新能源發(fā)電技術(shù)最重要的特征。目前，新能源發(fā)電技術(shù)指的主要是利用太陽(yáng)能、潮汐能、海洋能、地?zé)崮?、風(fēng)能以及生物質(zhì)能等資源進(jìn)行發(fā)電的方式。新能源發(fā)電具有如下優(yōu)勢(shì)：環(huán)保可再生、分布范圍廣泛及儲(chǔ)備量巨大等。但該發(fā)電方式也存在一些不足，如地區(qū)差異較為明顯、能源產(chǎn)量不穩(wěn)定以及密度較低等。目前，新能源發(fā)電中最常見的是風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電。太陽(yáng)能是一種清潔新能源，分布極其廣泛。利用太陽(yáng)能的發(fā)電方式主要是使用太陽(yáng)能電池，當(dāng)接受陽(yáng)光照射時(shí)，在光伏效應(yīng)下將其變?yōu)殡娏ΑＮ覈?guó)較為重視分布式的光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)。分布式的光伏發(fā)電系統(tǒng)不同于集中式的光伏發(fā)電系統(tǒng)，能以較為分散的形式建設(shè)在用戶側(cè)，除了滿足本地用戶的用電需求外，其發(fā)電余量還能夠直接入網(wǎng)，在發(fā)電量不足時(shí)，又可以利用電網(wǎng)電力維持運(yùn)轉(zhuǎn)。分布式的光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。（1）輸出功率小。通常，分布式的光伏發(fā)電系統(tǒng)容量以千瓦計(jì)，但其發(fā)電效率并不會(huì)因規(guī)模小而降低，可以保證投資收益。（2）環(huán)保性。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生較大的噪音污染，對(duì)周邊環(huán)境的影響小。（3）緩解用電壓力。由于分布式的光伏發(fā)電系統(tǒng)占地面積受到現(xiàn)場(chǎng)的限制，一般較小，因此能量密度低，只是緩解了一小部分的用電壓力。（4）就近使用。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以發(fā)電，并為周邊的用戶提供電力；采用了接入配電網(wǎng)的方式，不需要升壓后長(zhǎng)距離傳輸電力，減少了能能量損失。

2 分布式發(fā)電的意義和必要性

新能源分布式發(fā)電與傳統(tǒng)的發(fā)電方式具有較大的差異性。分布式電源主要在用戶的附近進(jìn)行發(fā)電處理，進(jìn)而供用戶使用，其發(fā)電功率相對(duì)較小。這一方式可以進(jìn)一步緩解用電高峰期時(shí)的用電緊張情況，還可以提高整體電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。如果電力系統(tǒng)中發(fā)生了一些不可避免的情況，保障措施上可以將一定量的分布式電源用于用戶用電處理，還應(yīng)對(duì)分布式電源進(jìn)行必要的控制，以提高整體電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，分布式電源在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的污染影響較小，進(jìn)一步體現(xiàn)了節(jié)能減排的理念。分布式電源的實(shí)際應(yīng)用能有效地降低配電系統(tǒng)中產(chǎn)生的不必要的能源消耗，降低建設(shè)成本。

3 配電網(wǎng)的安全性受分布式新能源發(fā)電并網(wǎng)的影響問(wèn)題

分布式電源對(duì)配電網(wǎng)發(fā)展的影響主要集中在3個(gè)方面。第一，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)中系統(tǒng)電壓的進(jìn)一步影響。這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，整體系統(tǒng)呈輻射狀的形式發(fā)展與運(yùn)行。但是隨著分布式電源的發(fā)展與接入，使得配電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生了較大的變化，并開始朝著多電源網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。這種發(fā)展形勢(shì)使得分布式電源會(huì)對(duì)整體的配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。需注意，分布式電源帶來(lái)的影響還包括對(duì)配電網(wǎng)上的饋線分布電壓的影響，容易引起電壓在傳送中產(chǎn)生不必要的波動(dòng)。第二，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量的進(jìn)一步影響。分布式電源在具體接入到配電網(wǎng)的過(guò)程中，較容易造成電網(wǎng)間的非線性發(fā)展中的負(fù)載增加，而在較為頻繁地打開電網(wǎng)和關(guān)閉電網(wǎng)的過(guò)程中，容易造成開關(guān)附近形成一定的諧波分量。這會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)或是用戶產(chǎn)生一定的諧波污染，進(jìn)而影響整體電能質(zhì)量。因此，在分布式電源被接入到配電網(wǎng)的過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)和諧波污染等相關(guān)問(wèn)題的重視。第三，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)中的系統(tǒng)保護(hù)的進(jìn)一步影響。由于傳統(tǒng)配電網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)通常是輻射狀，整體的電能流向是單向的。當(dāng)分布式電源正式介入后，電能的整個(gè)流動(dòng)呈混亂發(fā)展，影響到配電網(wǎng)自身系統(tǒng)的自我保護(hù)能力的進(jìn)一步發(fā)揮[1]。究其原因，主要是分布式電源中的整體電流值相對(duì)較小，起不到保護(hù)裝置的既定作用，且在故障出現(xiàn)時(shí)也不能進(jìn)行自動(dòng)化的開啟。因此，只有將分布式電源的具體輸出容量和繼電保護(hù)裝置的整體容量保持一致，才能夠做好整體電網(wǎng)系統(tǒng)的自我保護(hù)工作。

4 分布式發(fā)電的技術(shù)存在的問(wèn)題和相應(yīng)的解決辦法

分布式電源只有有效地接入到具體的配電網(wǎng)中，才能夠降低其對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)能源的消耗。這也充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化配電網(wǎng)發(fā)展中人們對(duì)環(huán)保理念的重視。因此，分布式電源在配電網(wǎng)中應(yīng)進(jìn)行合理的規(guī)劃，以促進(jìn)其更好地發(fā)展。

4.1 分布式電源在配電網(wǎng)中的布點(diǎn)規(guī)劃

分布式電源在具體的配電網(wǎng)中的有關(guān)布點(diǎn)規(guī)劃主要指應(yīng)對(duì)分布式電源的具體位置和容量進(jìn)行必要的合理規(guī)劃，進(jìn)而使其對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行發(fā)揮重要的促進(jìn)作用。在位置的選擇上，可以選擇那些對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生較小影響且能為用戶帶來(lái)一定便利的位置。此外，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)匕l(fā)展的自然環(huán)境，保證分布式電源在具體接入中的安全性與可靠性發(fā)展[2]。

4.2 分布式電源在配電網(wǎng)中的擴(kuò)展性規(guī)劃

選擇完既定的布點(diǎn)后，還應(yīng)對(duì)分布式電源進(jìn)行整體規(guī)劃，在追求低經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上，盡可能地規(guī)劃出最適合的方案。這個(gè)方案可以具體包括整體配電網(wǎng)的擴(kuò)展與分布式電源的有序安裝兩個(gè)主要方面。因此，分布式電源應(yīng)在配電網(wǎng)中進(jìn)行擴(kuò)展性的規(guī)劃，還應(yīng)具體考慮到整體的布局特點(diǎn)，保證具體規(guī)劃的可實(shí)施性與科學(xué)性[3]。

5 MGCC的集中控制

獨(dú)立微電網(wǎng)MGCC的集中控制是在充分考慮各種分布式電源自身控制特性及其控制策略的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)全局的角度權(quán)衡優(yōu)化系統(tǒng)中各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組的解／并列、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電等離散控制活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各機(jī)組間的負(fù)荷優(yōu)化分配，提高系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行能力，并實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。MGCC實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中各分布式電源的控制狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)（有功功率、無(wú)功功率、電壓、頻率及儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)等）以及負(fù)荷側(cè)的運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)MGCC的運(yùn)算及功率分配模塊進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算，并做出決策，將解／并列指令發(fā)送給各分布式電源，實(shí)時(shí)滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功率平衡，切實(shí)保障系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

6 發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)展方向

6.1 變換發(fā)電并網(wǎng)的高性能技術(shù)

分析新能源發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，需要最先分析研究高性能的電網(wǎng)變換技術(shù)。該技術(shù)是應(yīng)用高性能的電網(wǎng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)模式的運(yùn)行和彼此協(xié)調(diào)進(jìn)行集合的關(guān)鍵，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)一控制變換器。使用這種模式能夠減少電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)其內(nèi)部的影響，而且還能控制系統(tǒng)方案的變換器進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一。該技術(shù)有效調(diào)整了電網(wǎng)的成功率，能夠優(yōu)化電網(wǎng)整體性的運(yùn)行模式，提高整體電網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)措施。

6.2 電網(wǎng)友好的互動(dòng)網(wǎng)源技術(shù)

在使用新能源電網(wǎng)時(shí)，逆計(jì)變器要符合電網(wǎng)友好這一新要求，以控制其電網(wǎng)的運(yùn)行速度。根據(jù)擴(kuò)展通信的辦法來(lái)調(diào)整電網(wǎng)的使用情況，通過(guò)調(diào)整掌控?zé)o功與有功的相關(guān)功率數(shù)據(jù)，從而降低其有功的功率變化。

6.3 設(shè)計(jì)新能源電站的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

我國(guó)根據(jù)新能源電網(wǎng)的應(yīng)用規(guī)模進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)模式的標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)其進(jìn)行分析研究，使電網(wǎng)的設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。需要累積豐富的電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行規(guī)范電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，利用評(píng)估的模式能夠?qū)π履茉吹碾娋W(wǎng)進(jìn)行概括和描述，使新能源電網(wǎng)的方案更加合理科學(xué)，形成設(shè)計(jì)規(guī)范化的評(píng)價(jià)體系；在進(jìn)行電網(wǎng)的規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮新能源電站的成本和效率，從而確保新能源電網(wǎng)能夠保持正常的運(yùn)行模式，控制技術(shù)和信息能夠?qū)崿F(xiàn)可再生資源的相互轉(zhuǎn)換。

7 結(jié) 論

為能夠響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的需求，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的最大經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)提高并網(wǎng)電能的質(zhì)量，研究新能源分布式發(fā)電并網(wǎng)已經(jīng)成為一種必然需求。因此，在應(yīng)用新能源發(fā)電時(shí)，必須充分考慮并網(wǎng)造成的影響，并積極采取措施，從而降低其對(duì)配電網(wǎng)的影響，保障供電安全。