摘 要：傳統(tǒng)的配電電網機構已經無法適應社會的快速發(fā)展。在主動配電網中采用微電網技術構成智能化控制配電網絡，不僅能夠保護環(huán)境和減少供電消耗，而且可以發(fā)揮調節(jié)和管理能源的作用。以主動配電網和微電網群為研究對象，對微電網接入主動配電網后的網架結構、規(guī)劃設計等問題進行了闡述，分析了微電網技術為主動配電網帶來的優(yōu)勢，同時論述了微電網技術應用所面臨的問題以及解決對策。

關鍵詞：微電網;主動配電網;結構;規(guī)劃

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.141

眾所周知，電力行業(yè)是我國國民經濟中十分重要的一部分。隨著經濟的發(fā)展和進步，生產以及生活等諸多方面，對電力輸送的要求越來越高[1]。然而傳統(tǒng)配電網往往無法滿足新產業(yè)、新行業(yè)、新產品的技術要求。特別是在間歇式能源的吸納方面，傳統(tǒng)技術就會無能為力[2]。那么如何利用新技術實現(xiàn)被動式電網向主動式電網轉化，進而完成大量間歇式能源的主動控制和管理，已然成為當前電力系統(tǒng)亟待解決的關鍵問題。另外，微電網技術作為一門新興技術，其在主動式配電網中的應用，不僅能夠減小功耗而且可以大幅提高配電網工作效率?？傮w來說，微電網技術可以滿足配電網發(fā)展的各種需要，是我國能源和電力發(fā)展的主要方向[3]。

1 微電網定義及特點

一般情況下，微電網由分布式電源、能量儲存裝置、能量轉換裝置、監(jiān)控裝置、保護裝置以及負載等構成的小型配電系統(tǒng)。微電網具有一定的控制、保護和管理功能，既可以單獨運行也可以并到外部網絡。根據(jù)區(qū)域電力實際使用情況，微電網的作用在于合理分配傳統(tǒng)發(fā)電模式產生的電能和分布式電源，進而可持續(xù)為區(qū)域提供電力和熱能[4]。微電網是實現(xiàn)主動式配電網的一種重要形式，有助于促進傳統(tǒng)電網向智能電網轉變。微電網具有以下特點：

1.1 獨立運行

在并網模式下，負荷可同時從微電網或主電網上獲取電能。如果微電網電能質量不符合國家標準或者在任何節(jié)點處出現(xiàn)故障，那么微電網就會自行斷開，而且不影響主電網的正常運行，所以具有較強的獨立性。

1.2 融合分布式發(fā)電

對于發(fā)電負荷，微電網能夠以基本單元為單位進行合理、有效地控制，可實現(xiàn)分布式電源的融合以及高效利用，提高閑置能源的利用程度，在很大程度上降低分布式發(fā)電能源的不穩(wěn)定性對整個電網的影響。

1.3 儲存電能

目前來看，傳統(tǒng)的分布式電網仍很難滿足行業(yè)發(fā)展對電力能源的需求，微電網的應用則可以解決能量需求不斷變化的問題。另外，微電網具有儲存電能的特點，可以保證能量平衡。

2 微電網接入主動配電網的結構和規(guī)劃設計

2.1 結構

微電網應用典型結構如圖1所示。微電網內部包含常規(guī)負荷、可控負荷、儲能單元以及分布式電源等，然后以單點接入形式并到主動配電網。而且可以實現(xiàn)多種互供互聯(lián)模式共存。微電網能夠在最大程度上實現(xiàn)不同負荷、電源或儲能設備的調控;而且還可以準確、及時地管理、分析信息流通和電力傳輸方向;一方面提高了電網資源配置效率，另一方面保證了公網電能質量[5]。

2.2 規(guī)劃設計

網源雙層綜合規(guī)劃如圖2所示，如上所述分布式電源、儲能裝置以及負荷都是通過微電網的形式接入，所以主動配電網規(guī)劃設計應該綜合考慮配電網和微電網兩層因素[6]。

微電網中分布式電源的規(guī)劃包括兩個方面：技術方案和效益分析。技術方案需要從模型建立、電源類型、接入位置、安裝容量、儲能配套、負荷需求等方面綜合考慮。效益分析需要綜合考慮環(huán)境效益、經濟效益、社會效益和用戶滿意度等。以充電樁為例，其數(shù)量大、隨機性強、功率波動大、可控性差，規(guī)劃過程中需要慎重考慮。

主動配電網與微電網網架規(guī)劃可分為中短期規(guī)劃、長期規(guī)劃。中短期規(guī)劃需從可靠性、投資成本、網絡損耗、運行成本、建設環(huán)境、抗災供電等方面入手;長期規(guī)劃需從網絡拓撲、靈活性、經濟性、城市規(guī)劃、負荷需求、工程實際等方面入手。以電力電子設備、固態(tài)變壓器、固態(tài)斷路器為例，其選型需要考慮后期負荷增加等問題[7]。

主動配電網中多個微電網布局同樣是設計的重點。 本文以6個微電網系統(tǒng)單點接入主動配電網布局為例進行闡述，結構如圖3所示。

從圖中可以看出：微電網之間布局規(guī)劃需要考慮以下幾點：

（1）分布式電源的不確定性和不同種類分布式電源之間的互補性。

（2）微電網的優(yōu)化配置和選址定容，重點參考經濟效益、電氣運行、環(huán)境保護等指標。

（3）主動配電網的多層次網架結構以及潮流特點。

（4）預留應急供電方案，以提高抗災能力。

（5）大規(guī)模充電樁的規(guī)劃、設計、布局等問題。

（6）城市規(guī)劃建設，后期改造、升級、拆遷等諸多問題。

綜上所述，主動配電網規(guī)劃以及微電網布局需要研究一種多目標、多約束、非線性動態(tài)規(guī)劃方法。

3 微電網的問題及解決對策分析

從前面論述可以得出，微電網的優(yōu)勢比較明顯而且應用前景非常廣闊。但是作為一門新興技術，在實際應用過程中還是存在一定的問題。

3.1 電能質量問題

電能質量是首要問題，具體表現(xiàn)為高電壓、諧波污染和頻率/電壓閃變等。

對于高電壓，主要是由負荷減小造成的。一般情況下，接入微電網的分布式電源電壓是穩(wěn)定的，但是如果負荷突然減小，其接入點處的電壓就會達到極大值。電壓波動有可能超過允許范圍，因而出現(xiàn)高電壓問題。為解決此問題，可采用如下兩種途徑：限制分布式電源注入功率;通過接口裝置調節(jié)出口電壓。

對于諧波污染，主要是由微電網中電力電子器件造成的。這些器件容易產生諧波，諧波振幅會影響電網電壓的穩(wěn)定性，改變輸出電壓波形，造成諧波污染。為解決此問題，通常安裝諧波過濾裝置或使用性能更好的電子器件。

對于頻率/電壓閃變，主要是由分布式電源的不可控性和間歇性造成的。再加上電子器件造成的系統(tǒng)慣性降低，一旦用戶需求發(fā)生變化，分布式電源就無及時作出響應，容易出現(xiàn)頻率/電壓閃變同時沖擊系統(tǒng)。為解決此問題，通常采用如下兩種途徑：分布式電源獨立回路供電或配備分布式儲能裝置[8-9]。

3.2 微電網控制及管理問題

微電網管控問題主要涉及到并/離網控制和能量管理兩個方面。為最大限度地發(fā)揮微電網的作用，在實際應用過程中，無論并網模式還是離網模式，各接入節(jié)點的電壓、頻率都應該具有一定的穩(wěn)定性。微電網控制同時要注意電源、負荷之間暫態(tài)功率差額的平衡。根據(jù)實際需要，實現(xiàn)同主電網分離、并列、過度運行的自主性[10]。

當前，微電網能量控制往往采用分散式控制方式。這種方法雖然可以提高系統(tǒng)用電靈活性，但是仍存在較大的改進空間。原因如下：間歇性電源的存在，可控負荷在時間、空間上的不確定性;單一儲能技術無法滿足經濟性、技術性需求，多種儲能技術的配合使用成為了微電網能量管理的主要方向。

4 結論

本文以微電網在主動配電網中的應用為研究對象，重點論述了微電網接入主動配電網的結構;電網規(guī)劃布局應該考慮哪些因素。對當前微電網技術應用仍面臨的問題進行了探討，包括電能質量問題和微電網控制、管理問題，給出了相應的解決對策。所研究內容對微電網技術的應用具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]王成山，武震，李鵬.微電網關鍵技術研究[J].電工技術學報，2014，29（02）：1-12.

[2]董開松，謝永，濤賈嶸等.面向主動式配網的微電網技術探究[J]. 高壓電器，2015（06）：97-100.

[3]范明天，張祖平，蘇傲雪等.主動配電系統(tǒng)可行技術的研究[J]. 中國電機工程學報，2013，33（22）：12-17.

[4]劉凱，李幼儀.主動配電網保護方案的研究[J].中國電機工程學報，2014，34（16）：2584-2590.

[5]王成山，武震，李鵬.分布式電能存儲技術的應用前景與挑戰(zhàn)[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2014，38（16）：1-8.

[6]王成山，李鵬.分布式發(fā)電、微網與智能配電網的發(fā)展與挑戰(zhàn)[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2010，34（02）：10-14.

[7]李超，侯慶雷，崔大明.微電網技術在主動配電網中的實際運用[J].企業(yè)技術開發(fā)，2015（36）：32-33.

[8]張建華，曾博，張玉瑩等.主動配電網規(guī)劃關鍵問題與研究展望[J].電工技術學報，2014，29（02）：13-23.

[9]尤毅，劉東，鐘清等.主動配電網優(yōu)化調度策略研究[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，38（09）：177-183.

[10]吳雄，王秀麗，劉世民等.微電網能量管理系統(tǒng)研究綜述[J]. 電力自動化設備，2014，34（10）：7-12.

作者簡介：何國才（1979-），男，貴州畢節(jié)人，本科，助理技術專家，主要研究方向：配網運行及安全管理。