何 亮

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司湘西供電分公司，湖南 湘西 416000）

0 引 言

分布式電力資源（DEG）在電網(wǎng)中的比重不斷增加，過(guò)去單一的主動(dòng)配電網(wǎng)模式，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段的用電發(fā)展需求。通過(guò)構(gòu)建雙向傳輸、可以主動(dòng)控制的配電網(wǎng)系統(tǒng)（ADN），提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。

1 主動(dòng)配電網(wǎng)定義

過(guò)去單向的配電網(wǎng)可以劃分為被動(dòng)型配網(wǎng)系統(tǒng)，該電網(wǎng)系統(tǒng)的不足已經(jīng)暴露無(wú)疑，構(gòu)建新型配電網(wǎng)已是必然。目前，我國(guó)構(gòu)建的ADN 電網(wǎng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力儲(chǔ)能、DEG 電力資源及DG 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化管理控制。自動(dòng)化管理模式下，電力資源的調(diào)度工作得到了很好地優(yōu)化。ADN 系統(tǒng)運(yùn)行下，DEG 的接入與運(yùn)行都得到了很好的提高，為主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行安全打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

2 微電網(wǎng)技術(shù)定義

微電網(wǎng)是當(dāng)下電力系統(tǒng)中新興的一種電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于傳統(tǒng)DEG 分布式電力資源在接入電網(wǎng)與配電工作時(shí)，常常由于分布式電力資源的不穩(wěn)定，給用戶帶來(lái)極大的不便。微電網(wǎng)技術(shù)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下，可以將清潔電力資源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的微電源，并根據(jù)用戶的實(shí)際用電需求對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將空余的清潔電力利用儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行電力轉(zhuǎn)化。微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，決定是否接入配電網(wǎng)。因此，微電網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)都是電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。

3 主動(dòng)配電網(wǎng)的微電網(wǎng)框架分析

電力企業(yè)構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)的微電網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)，微電網(wǎng)系統(tǒng)主要采取單點(diǎn)接入的模式，微電網(wǎng)系統(tǒng)與控制負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備、DEG 及DG 系統(tǒng)組成了互聯(lián)互通的智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)[2]。

微電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可以在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)控下，確保綠色清潔電力資源的安全穩(wěn)定利用。實(shí)際主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)DG、MG 及DEG 系統(tǒng)的選址定容進(jìn)行科學(xué)地統(tǒng)籌，確保各個(gè)系統(tǒng)之間可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步提高公共配電網(wǎng)的整體運(yùn)行質(zhì)量與安全，充分發(fā)揮ADN 電網(wǎng)系統(tǒng)的價(jià)值。

4 ADN 系統(tǒng)的控制方式研究

由于我國(guó)不斷的開(kāi)發(fā)清潔能源，為了確保清潔電力資源可以安全可靠地接入電網(wǎng)，建設(shè)了大量的微電網(wǎng)群。在此電力發(fā)展背景下，ADN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與電力潮流方向也會(huì)受到一定的影響。為了更好地優(yōu)化微電網(wǎng)系統(tǒng)，提高主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與智能性，需要對(duì)ADN 電網(wǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。目前，我國(guó)微電網(wǎng)的控制主要由ADN 系統(tǒng)進(jìn)行約束，包括集中式控制模式、分散式控制模式以及微電網(wǎng)群的協(xié)同控制模式[3]。

圖1 是ADN 系統(tǒng)微電網(wǎng)群的集中控制模式結(jié)構(gòu)。集中控制模式中，ADN 電網(wǎng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全網(wǎng)電力信息的處理、電力調(diào)度計(jì)劃及電力傳輸接入等工作內(nèi)容。通過(guò)電力數(shù)據(jù)信息的分析，編制出相關(guān)的電力控制方案，確保微電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定的接入主動(dòng)配電網(wǎng)，充分發(fā)揮ADN 電網(wǎng)系統(tǒng)的控制優(yōu)勢(shì)。但是隨著我國(guó)電力事業(yè)的不斷發(fā)展，巨大的電力數(shù)據(jù)處理工作對(duì)ADN 電網(wǎng)的智能調(diào)度控制帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。

分散式控制模式與集中控制模式存在一定的不同。分散式控制模式中，不僅主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，而且微電網(wǎng)系統(tǒng)控制也加入其中。由于微電網(wǎng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)清潔電力資源的轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能，因此電網(wǎng)控制前，需要對(duì)不可控的負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)地評(píng)估與預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果編制相應(yīng)的電網(wǎng)調(diào)度工作方案。這可以確保微電網(wǎng)控制系統(tǒng)對(duì)間歇性發(fā)電的DEG 系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確地控制管理，確保分布式電力資源可以得到更好的回收利用。微電網(wǎng)調(diào)度控制方案編制完成后，可以將調(diào)度控制的計(jì)劃上傳給ADN 電網(wǎng)系統(tǒng)，在ADN 系統(tǒng)的統(tǒng)一配電工作安排下，更好地發(fā)揮出電力數(shù)據(jù)的處理時(shí)效性，提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與安全[4]。

圖1 ADN 集中控制模式

ADN 電網(wǎng)系統(tǒng)的分布式控制模式主要是將本地區(qū)的微電網(wǎng)系統(tǒng)與相鄰電網(wǎng)群系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同運(yùn)行，以確定ADN 系統(tǒng)的最終控制方案。由于該控制方案包含了微電網(wǎng)群的電力數(shù)據(jù)信息，因此電力控制方案的真實(shí)性得到了一定保障，促使電力調(diào)度工作安全穩(wěn)定的進(jìn)行。

5 主動(dòng)配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究

5.1 提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性

微電網(wǎng)系統(tǒng)不僅可以接入配電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，而且該系統(tǒng)可以進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行。微電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，可以在主動(dòng)配電網(wǎng)出現(xiàn)任何電力故障時(shí)快速響應(yīng)聯(lián)動(dòng)，此時(shí)微電網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)電力設(shè)備負(fù)荷的優(yōu)先順序?qū)﹄娋W(wǎng)群進(jìn)行集中內(nèi)部供電，確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于微電網(wǎng)系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)電網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)行特點(diǎn)，所以能確保整體微電網(wǎng)群的安全，有效提升了ADN 系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與可靠性。

構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，可以嘗試建設(shè)不間斷電源系統(tǒng)，使該電源系統(tǒng)與微電網(wǎng)進(jìn)行連接。通過(guò)應(yīng)用該電源系統(tǒng)可以確保微電網(wǎng)系統(tǒng)在智能聯(lián)動(dòng)模式與獨(dú)立運(yùn)行模式之間進(jìn)行自由切換。切換過(guò)程中可以利用電力信號(hào)驗(yàn)證該電源系統(tǒng)的可行性。通過(guò)對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行量化計(jì)算發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用微電網(wǎng)系統(tǒng)，有效降低了主動(dòng)配電網(wǎng)的故障發(fā)生率，故障持續(xù)的周期也縮短了很多。

5.2 電能質(zhì)量得到保證

為避免微電網(wǎng)受到諧波信號(hào)的干擾，清潔電力資源微電網(wǎng)構(gòu)建時(shí)，可以在電網(wǎng)系統(tǒng)中加入APF 濾波器或者是動(dòng)態(tài)無(wú)功發(fā)生器等設(shè)備，從而有效控制電網(wǎng)中的諧波。微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，可以充分發(fā)揮柔性并網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效提高了清潔電力資源并入配電網(wǎng)的安全性與可靠性，同時(shí)很好地控制了因非線性負(fù)荷并網(wǎng)造成的電力諧波影響。

沒(méi)有微電網(wǎng)控制技術(shù)前，間歇性分布式電力資源的滲透率不斷增加，ADN 系統(tǒng)的無(wú)功功率波動(dòng)也不斷增加，使得主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量無(wú)法得到保障。構(gòu)建清潔能源微電網(wǎng)系統(tǒng)后，ADN 系統(tǒng)的無(wú)功功率得到了很好地控制，主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行的電能質(zhì)量得到了保證。

例如，分布式ADN 系統(tǒng)控制時(shí)，在發(fā)電接口的轉(zhuǎn)換設(shè)備處接入了混合諧波過(guò)濾裝置，通過(guò)下垂控制方法對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行處理，以科學(xué)地控制電網(wǎng)諧波[5]。

提升電能質(zhì)量研究工作開(kāi)展時(shí)，部分科研人員提出電壓跌落和功率流的配電網(wǎng)同步補(bǔ)償設(shè)備，可以對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功功率進(jìn)行一定的補(bǔ)償，從而確保ADN 系統(tǒng)的整體電壓可控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，有效提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

5.3 微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的綜合效益

主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)分為3 種管理控制類型，分散式、集中式及協(xié)作式，每種管理控制模式都各有優(yōu)缺點(diǎn)。在一些特殊電力系統(tǒng)配置微電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，可以合理地綜合三者的優(yōu)勢(shì)，更好地協(xié)調(diào)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。

6 結(jié) 論

構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地發(fā)揮微電網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和工作價(jià)值，需要對(duì)ADN 系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，找出最佳的運(yùn)行配置方案，從而不斷提高主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。通過(guò)配電網(wǎng)與微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合，可以有效控制諧波、無(wú)功功率的影響，提高主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的電力調(diào)度效能。