楊金東，楊延軍，吳萬軍

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，云南 昆明 650217； 2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局，云南 迪慶 674400）

0 前言

高原高寒貧困地區(qū)是社會、經(jīng)濟發(fā)展較為薄弱地區(qū)，其電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施相對落后，傳統(tǒng)能源難以保證當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、社會發(fā)展的需求。加之地理環(huán)境復(fù)雜，自然災(zāi)害多發(fā)，深度貧困，供電問題突出。且此類地區(qū)多處于配電網(wǎng)的末端，網(wǎng)架薄弱，對外單條輸電線路供電聯(lián)絡(luò)，不滿足N-1可靠性配置，因設(shè)備檢修、故障年度停電時長可達200 h以上。同時電壓不合格問題非常突出，由此帶來的電器損壞、客戶投訴、小水電棄水等現(xiàn)象嚴(yán)重，制約著當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)、生活發(fā)展。此外，這類地區(qū)生態(tài)脆弱，環(huán)保要求高，網(wǎng)架建設(shè)易破壞生態(tài)，受環(huán)保、地理、投資條件限制，短時間內(nèi)難以通過電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)完善網(wǎng)架，使得供電與生態(tài)保護矛盾長期存在，亟待尋求兼顧供電可靠性、環(huán)保要求、電網(wǎng)收益的解決方案。

本文從高原高寒貧困地區(qū)配電網(wǎng)供電問題的常規(guī)技術(shù)出發(fā)，分析常規(guī)技術(shù)存在的局限性，引出采用微電網(wǎng)技術(shù)解決高原高寒貧困地區(qū)配電網(wǎng)供電問題的觀點，結(jié)合國內(nèi)外微電網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀，提出了適用于高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)典型模式，闡述了高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、控制、設(shè)備測試及選型和電能質(zhì)量治理等關(guān)鍵技術(shù)及存在問題與考慮。為高原高寒貧困地區(qū)形成綠色可持續(xù)能源解決方案，探索智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供新的技術(shù)支撐。

1 現(xiàn)有技術(shù)手段及其局限性

解決高原高寒貧困地區(qū)配電網(wǎng)供電問題是一項涉及多專業(yè)、多維度的復(fù)雜系統(tǒng)工程，既與電網(wǎng)的運行、維護、規(guī)劃建設(shè)緊密相關(guān)，也與政府環(huán)保、林業(yè)等相關(guān)部門政策千絲萬縷。根據(jù)調(diào)查研究結(jié)果，目前解決高原高寒貧困地區(qū)配網(wǎng)供電問題的常規(guī)技術(shù)手段主要有生產(chǎn)技改、故障定位隔離、規(guī)劃建設(shè)和微電網(wǎng)技術(shù)4種，此外還有嚴(yán)格的配電網(wǎng)管理措施。

1.1 生產(chǎn)技改

在生產(chǎn)技改方面，主要是指運用新技術(shù)、新產(chǎn)品等高新技術(shù)，對電網(wǎng)進行局部的改造，提高配電網(wǎng)供電可靠性和對電壓偏差的耐受度[1]，例如對設(shè)備升級改造和更換，推廣帶電作業(yè)、無人機等方式，然而，生產(chǎn)技改只能局部改善網(wǎng)架，對于N-1供電問題，仍然無法解決。

1.2 故障定位隔離

在故障定位隔離方面，采用10 kV饋線配電自動化，但受限網(wǎng)架N-1問題，無法轉(zhuǎn)供電，安裝故障指示器，開展故障定位[2]，受產(chǎn)品功能及使用壽命限制，應(yīng)用效果不佳，故障定位正確率不到20%，這些方法也無法從根本上解決高原高寒貧困地區(qū)供電問題。

1.3 規(guī)劃建設(shè)

在規(guī)劃建設(shè)方面，主要考慮高壓配電網(wǎng)規(guī)劃升級和建設(shè)改造，往往容易忽略中低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)改造，而恰恰中低壓配電網(wǎng)是鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展不可或缺的重要支撐。中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時普遍存在單條線路供電聯(lián)絡(luò)，不滿足N-1可靠性配置，導(dǎo)致中低壓配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱、電力通信設(shè)施落后，電壓越限等電能質(zhì)量問題突出，很難滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展要求[3]。

對于高原高寒貧困地區(qū)，地理條件更加惡劣、加之投資回報率低，環(huán)保限制明顯，通過新建線路、變電站等電網(wǎng)建設(shè)措施提升供電質(zhì)量更加困難。

1.4 微電網(wǎng)技術(shù)

微電網(wǎng)是指分布式電源、用電負(fù)荷和儲能設(shè)備共同構(gòu)成的微型配電網(wǎng)，支持并網(wǎng)運行和獨立自主運行[4]。目前采用含可再生能源的微電網(wǎng)技術(shù)解決供電問題是一種新的趨勢?？紤]高原高寒貧困地區(qū)的地理，經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，因地制宜開發(fā)利用可再生能源是可持續(xù)發(fā)展必然趨勢[5]?，F(xiàn)階段，多種可再生能源互補、分布式發(fā)電并網(wǎng)控制、微電網(wǎng)等技術(shù)已相對成熟，為解決高原高寒貧困地區(qū)供電問題提供了思路[6]。

2 微電網(wǎng)典型模式

高原高寒貧困地區(qū)存在大量無電或缺電情況，但此類地區(qū)多具有多種類型的可再生能源資源，如水能、太陽能、風(fēng)能與生物質(zhì)能等。因地制宜地利用多種可再生能源構(gòu)建含可再生能源的微電網(wǎng)系統(tǒng)是解決高原高寒地區(qū)供能問題的重要途經(jīng)。可再生能源微電網(wǎng)技術(shù)是一種普適性技術(shù)方案。由于不同地域可再生能源資源稟賦各異，可再生能源微電網(wǎng)技術(shù)模式多種多樣[7]。主要包括離網(wǎng)型、并網(wǎng)型、冷熱電聯(lián)供型和微電網(wǎng)群等模式。

2.1 離網(wǎng)型

如圖1所示，離網(wǎng)型微電網(wǎng)是由柴油發(fā)電機組，光伏、風(fēng)電及其他分布式可再生能源發(fā)電，儲能和用電負(fù)荷組成。具備獨立供電及獨立儲能功能，柴油發(fā)電機或者儲能裝置采取電壓源模式提供穩(wěn)定電壓進行供電，光伏、風(fēng)電及其他分布式發(fā)電以電流源模式接入，結(jié)合柴油發(fā)電機和儲能裝置共同支撐負(fù)荷運行。離網(wǎng)型微電網(wǎng)多應(yīng)用于遠(yuǎn)離大電網(wǎng)的區(qū)域，例如海島、戈壁灘、偏遠(yuǎn)農(nóng)村和山區(qū)等地區(qū)[8]。

圖1 離網(wǎng)型微電網(wǎng)基本架構(gòu)圖

2.2 并網(wǎng)型

如圖2所示，并網(wǎng)型微電網(wǎng)主要是由光伏、風(fēng)電及其他可再生能源發(fā)電單元、儲能裝置、負(fù)荷單元和電網(wǎng)構(gòu)成，區(qū)別離網(wǎng)型微電網(wǎng)之處在于，其直接并入大電網(wǎng)。具備并網(wǎng)運行和獨立自主運行能力，并網(wǎng)運行時，由電網(wǎng)提供電壓支撐，光伏、風(fēng)電等分布式電源直接以電流源模式接入，結(jié)合儲能設(shè)備和負(fù)荷協(xié)調(diào)運行。獨立運行時，可斷開電網(wǎng)，由小水電機組、儲能等提供電壓支撐，光伏、風(fēng)電等分布式電源直接以電流源模式接入，共同支撐負(fù)荷運行[9]。并網(wǎng)型微電網(wǎng)廣泛應(yīng)用于大型區(qū)域供能網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)覆蓋到的可再生能源資源豐富地區(qū)。

圖2 并網(wǎng)型微電網(wǎng)基本架構(gòu)圖

2.3 冷熱電聯(lián)供型

如圖3所示，冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)是指由電力網(wǎng)絡(luò)和熱力網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成的微電網(wǎng)單元。電力網(wǎng)絡(luò)包括光伏、風(fēng)電、水電等分布式發(fā)電單元、儲電單元和電力負(fù)荷等。熱力網(wǎng)絡(luò)由太陽能熱利用、熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、儲熱單元和熱負(fù)荷構(gòu)成。電能和熱能通過熱電聯(lián)產(chǎn)裝置構(gòu)架聯(lián)系，共同支撐微電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行。冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)主要運用于相對集中富裕地區(qū)及園區(qū)綜合能源服務(wù)方面[10]。

圖3 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)架構(gòu)圖

2.4 微電網(wǎng)群

如圖4所示，微電網(wǎng)群是指多個微電網(wǎng)共同組成的微電網(wǎng)集群系統(tǒng)。主要強調(diào)各個微電網(wǎng)直接的相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)運行。充分利用區(qū)域能源結(jié)構(gòu)，因地制宜就地支撐負(fù)荷運行。同時微電網(wǎng)群間協(xié)調(diào)互補，最大化發(fā)揮可再生能源資源優(yōu)勢。這勢必要求微電網(wǎng)更加智能化[11]。

圖4 微電網(wǎng)群架構(gòu)圖

3 微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其考慮

隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲能利用技術(shù)的迅猛發(fā)展，微電網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用在全球獲得了廣泛關(guān)注。國外方面，美國和日本在微電網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位，歐洲各國緊跟其后。他們主要針對微電網(wǎng)技術(shù)中的系統(tǒng)構(gòu)成、控制、能量管理、保護、運維等方面進行了大量研究，并先后建設(shè)了一定數(shù)量的微電網(wǎng)實驗平臺和示范工程。美國發(fā)展微電網(wǎng)技術(shù)的主要目的為服務(wù)軍事基地，保障其供電可靠性同時達到緩解供電網(wǎng)絡(luò)高峰供電壓力。日本研究微電網(wǎng)技術(shù)主要服務(wù)于智能社區(qū)建設(shè)方面，提高居民生活品質(zhì)。歐洲則更傾向于保護環(huán)境，降低用電成本，實現(xiàn)可再生能源最大化利用。目前，國外對微電網(wǎng)技術(shù)的研究大都集中于關(guān)鍵技術(shù)和示范應(yīng)用，技術(shù)層面多為定性分析，量化分析較少，而示范工程又多應(yīng)用于發(fā)達地區(qū)智能化供電，在高原高寒貧困地區(qū)由于其技術(shù)適用性差，基本無應(yīng)用。

伴隨著分布式發(fā)電迅速發(fā)展，微電網(wǎng)技術(shù)在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高級拓展和應(yīng)用，相較于美日等國，我國在微電網(wǎng)領(lǐng)域的研究起步較晚，但大量的學(xué)者開展了深入的研究，近幾年微電網(wǎng)控制優(yōu)化、協(xié)調(diào)運行、電能質(zhì)量提升等技術(shù)發(fā)展迅猛。文獻[12-13]分別從經(jīng)濟性和穩(wěn)定性角度出發(fā)，通過超短期預(yù)測技術(shù)和動態(tài)下垂控制策略給出了微電網(wǎng)運行優(yōu)化控制方法。文獻[14]提出了基于小波分析和概率模糊集策略集合的馬爾可夫決策過程的微電網(wǎng)并網(wǎng)點功率優(yōu)化控制方法，來實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)友好并網(wǎng)。文獻[15]基于三環(huán)控制策略提出了微電網(wǎng)并網(wǎng)/離網(wǎng)雙模式無縫切換技術(shù)，保障微電網(wǎng)穩(wěn)定運行。文獻[16]考慮可再生能源的波動性和多市場博弈的復(fù)雜關(guān)系的前提下，提出了一種基于兩階段魯棒博弈模型的交直流混合微電網(wǎng)協(xié)調(diào)能量管理方法。文獻[17]從微電網(wǎng)主逆變器角度出發(fā)，提出了一種基于虛擬諧波阻抗的諧波抑制策略來提高微電網(wǎng)電能質(zhì)量。文獻[18]運用電路疊加理論提出一種基于輸出電壓復(fù)合控制逆變器并網(wǎng)諧波電流抑制策略，降低并網(wǎng)逆變器向微電網(wǎng)注入的諧波電流?？梢钥吹絿鴥?nèi)學(xué)者對于微電網(wǎng)技術(shù)研究主要側(cè)重于微電網(wǎng)的控制和優(yōu)化、并離網(wǎng)模式無縫切換，交直流混合微電網(wǎng)和多微電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化的運行、能量管理、電能質(zhì)量治理等。但從實際需求出發(fā)，考慮經(jīng)濟、可靠的適用于高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計集成、能量管理和可持續(xù)發(fā)展模式還亟待研究。

3.1 規(guī)劃設(shè)計

在規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域已有眾多機構(gòu)開展了研究，并開發(fā)了微電網(wǎng)規(guī)劃軟件[19]，如美國圣地亞國家實驗室的微電網(wǎng)設(shè)計軟件（MDT），其具備微電網(wǎng)選址定容功能；美國新能源國家實驗室的可再生能源互補發(fā)電優(yōu)化建模（HOMER）軟件，其具備系統(tǒng)仿真分析功能，可進行微電網(wǎng)輔助設(shè)計[20]；美國能源局下屬的伯克利國家實驗室的分布式能源客戶選擇模型（DER-CAM）軟件，其可根據(jù)目標(biāo)設(shè)定經(jīng)濟性約束條件進行微電網(wǎng)設(shè)計[21]。中國科學(xué)院廣州能源研究所的熱冷電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計工具包（DCOT）軟件，其主要針對冷熱電3種供能方式進行組合規(guī)劃設(shè)計；天津大學(xué)的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計軟件（PDMG），可通過系統(tǒng)經(jīng)濟性與技術(shù)性綜合考量來進行微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計[22]。不同微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計軟件具有不同優(yōu)化目標(biāo)和特征，上述軟件多數(shù)在實際微電網(wǎng)工程規(guī)劃設(shè)計中得到驗證，應(yīng)用效果良好。但現(xiàn)有的微電網(wǎng)設(shè)計軟件多側(cè)重于微電網(wǎng)中供電系統(tǒng)的需求分析，如保證供電的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性，保障分布式發(fā)電設(shè)備安全接入等。而與之相關(guān)的其他能源規(guī)劃設(shè)計則考慮不足，技術(shù)方案相對簡單。此外，設(shè)計軟件還缺乏用于綜合分析各種能源需求的評價指標(biāo)體系和評價方法，不具備方案自動生成、用戶自動比選和優(yōu)化設(shè)計的功能，因此，規(guī)劃設(shè)計技術(shù)已成為制約微電網(wǎng)在可再生能源豐富的邊遠(yuǎn)地區(qū)大范圍推廣應(yīng)用的一個重要瓶頸，亟需解決。

3.2 運行控制

在微電網(wǎng)系統(tǒng)運行和能量管理控制方面，研究內(nèi)容主要包括多微電網(wǎng)分層控制和各種形式微電網(wǎng)能量管理以及微電網(wǎng)多能協(xié)調(diào)控制運行等。

能量管理方面，目前國際上的主流能量管理技術(shù)為儲能單元與發(fā)電單元統(tǒng)一建模的能量平衡優(yōu)化技術(shù)、基于多Agent的微電網(wǎng)能量管理技術(shù)等，通過對不同形式供/用能系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟運行和環(huán)境效益最優(yōu)化，例如美國可再生能源國家實驗室的HOMER能源系統(tǒng)軟件，該軟件包含能量管理相關(guān)策略與模型。日本松下電器公司的建筑能量管理系統(tǒng)、家庭能量管理裝置等產(chǎn)品，在日本藤澤、橫濱可再生能源小鎮(zhèn)中實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用[23]。丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU） 建立了Bornholm 島微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多能互補系統(tǒng)的并離網(wǎng)穩(wěn)定運行。奧爾堡大學(xué)在微電網(wǎng)分布式集群自治控制方面提出了分層控制算法，用于提高控制性能[24]。在國內(nèi)，也有一些機構(gòu)進行了能量管理控制技術(shù)相關(guān)研究。中科院電工所、天津大學(xué)等單位開發(fā)了含村級能量管理系統(tǒng)和家庭能量管理裝置的分層分布式能源管理系統(tǒng)，以及園區(qū)能量管理系統(tǒng)，并在青海、天津等地示范應(yīng)用。

在微電網(wǎng)系統(tǒng)多能協(xié)調(diào)控制策略研究方面，綜合考慮集中式控制體系與分散式控制體系的優(yōu)缺點，國內(nèi)外研究學(xué)者提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)控制理論的分布式控制體系及相應(yīng)的控制方法?？紤]微電網(wǎng)系統(tǒng)中物理環(huán)境的分布性與復(fù)雜性，研究人員以傳感網(wǎng)為通信媒介，針對微電網(wǎng)系統(tǒng)分布式控制體系開展了相應(yīng)的分布式協(xié)同控制方法研究，如利用分布式協(xié)同控制技術(shù)構(gòu)建了分布式電源無功出力和無功補償設(shè)備的協(xié)同控制策略，以解決海量分布式電源的協(xié)同控制。但受微電網(wǎng)規(guī)模、結(jié)構(gòu)、控制目標(biāo)、約束條件等的多種因素影響，目前微電網(wǎng)系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制問題研究還具有挑戰(zhàn)性。目前的研究主要考慮通信對于控制性能的影響，控制目標(biāo)比較單一，僅針對局部優(yōu)化控制問題，且約束條件中對通信和計算力因素缺乏考慮。與分布式控制類似，分層控制體系也是一種綜合集中式控制與分散式控制優(yōu)點的控制體系，但與分布式控制僅能夠處理物理特性完全相同的設(shè)備不同，分層控制可以用來控制具有不同物理特性的、互相連接的設(shè)備，即同時對分布式發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、負(fù)荷等不同類型的設(shè)備進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活管理和運營。同時增加信息監(jiān)控與安全管理功能，從而降低通信網(wǎng)絡(luò)干擾、中斷威脅等對系統(tǒng)可靠性的不利影響。

3.3 設(shè)備選型

直至今日，國內(nèi)電力電子設(shè)備的設(shè)計及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對使用環(huán)境的要求都是海拔不超過2000 m，超過2000 m大多需降額運行，以滿足其本身的功能和性能。究其原因，一則有關(guān)我國西部特殊環(huán)境條件下的基礎(chǔ)國家標(biāo)準(zhǔn)長期處于空白狀態(tài)，相應(yīng)的電力電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重缺乏，二則過去相當(dāng)長一段時間內(nèi)，高海拔偏遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用電力電子變流裝置的工業(yè)較少，導(dǎo)致使用需求不多。雖然我國相關(guān)研究機構(gòu)制訂了部分高原環(huán)境的電力電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，并開發(fā)了部分高原型產(chǎn)品。但這些研究機構(gòu)的研究對象主要以材料為主，對于電力電子整機設(shè)備測試方法和內(nèi)容涉及甚微。

高海拔貧困地區(qū)具有較惡劣的自然氣候條件，主要表現(xiàn)為空氣壓力或空氣密度低、空氣溫度低、溫度變化大、空氣絕對濕度較小、大陽輻射照度較高等。在高原地區(qū)，設(shè)備測試選型需考慮高海拔環(huán)境因素對電氣設(shè)備運行所造成的不良影響，選型時須注重提高電氣設(shè)備可靠性和安全性，此外需要考慮降額配置。筆者認(rèn)為設(shè)備選型時需要從以下幾個方面考慮消除高海拔影響：①設(shè)備選型時電氣設(shè)備電氣間隙盡量大于高海拔校正因數(shù)；②開關(guān)設(shè)備要注重其開斷滅弧能力；③注重電氣溫升處理能力，可做降額配置；④提升電氣設(shè)備耐低溫能力。

為突破高海拔地區(qū)儲能和電力電子設(shè)備測試技術(shù)，筆者認(rèn)為應(yīng)首先分析高海拔地區(qū)特性，例如氣壓低、溫差大、濕度小和輻射高等，對電力電子設(shè)備的影響機理。并開展多方面測試實驗研究，如絕緣性能測試、產(chǎn)品溫升測試、電弧性能測試、電氣間隙測試、絕緣材料的熱老化壽命測試、機械熱應(yīng)力測試、絕緣材料的加速老化測試等研究，然后基于現(xiàn)有相關(guān)適應(yīng)高海拔地區(qū)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，針對系統(tǒng)運行、系統(tǒng)設(shè)備及其電氣特性，開展高海拔地區(qū)特性實驗序列的研究，形成高海拔低地區(qū)針對光伏/儲能等電力電子設(shè)備測試的多環(huán)境因子實驗序列。通過測試單項測試實驗、單個環(huán)境因子之間的相互影響關(guān)系來設(shè)計不同序列的實驗方法，最后建立高海拔地區(qū)氣候和多環(huán)境因數(shù)的電力電子設(shè)備測試方案，為高海拔地區(qū)設(shè)備選型提供支撐。

3.4 電能質(zhì)量治理

高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)通常存在電壓越限、三相不平衡和諧波諧振等電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響了微電網(wǎng)供電可靠性。由于國家精準(zhǔn)扶貧政策的推動，新能源發(fā)電以區(qū)域形式爆發(fā)性的增長，給脆弱的農(nóng)村配電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的諧波超標(biāo)和電壓偏差問題。伴隨著大規(guī)模高密度、分布式的電源多點接入，農(nóng)村配電網(wǎng)已呈現(xiàn)潮流復(fù)雜，運行控制困難等問題。加之，農(nóng)村配電網(wǎng)供電能力本身較弱，線路阻抗大，基本以單相負(fù)荷為主，用電負(fù)荷分布不均，用電高峰期呈現(xiàn)嚴(yán)重的三相不平衡，導(dǎo)致某個單相電壓過低、諧波增大。這更加劇了農(nóng)村配電網(wǎng)電壓越限、三相不平衡，以及諧波電流增大且呈現(xiàn)隨機分布問題，極易造成配電設(shè)施和用戶設(shè)備損壞[25]。

為了滿足電網(wǎng)末端電壓指標(biāo)及供電要求，一般采取調(diào)整變壓器分接頭的措施使輸出電壓升高。此時在電網(wǎng)無負(fù)荷或輕負(fù)荷，以及光伏發(fā)電無法就地消納的情況下，光伏發(fā)電接入將造成電網(wǎng)電壓進一步抬升，超出標(biāo)準(zhǔn)上限，致使光伏逆變器停機，大量的光伏被棄光。部分光伏逆變器廠家以盈利為目的，不顧及供電質(zhì)量問題，未依據(jù)電網(wǎng)功率平衡輸出特性安裝光伏，在電壓超標(biāo)的基礎(chǔ)上強行發(fā)電，造成電網(wǎng)諧波、電壓嚴(yán)重超標(biāo)，單相電壓最高接近300 V，使電網(wǎng)電壓控制愈加復(fù)雜和困難，同時伴隨部分家電被燒壞，使得國家精準(zhǔn)扶貧政策形同虛設(shè)，給國家、貧困用戶帶來了極大的經(jīng)濟損失，而且給利國利民的光伏發(fā)電產(chǎn)生了負(fù)面的影響。

針對高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)電壓越限問題，首先應(yīng)分析問題產(chǎn)生原因，研究電能質(zhì)量問題對微電網(wǎng)供電可靠性影響機理。以無功吸收總量最低為優(yōu)化目標(biāo)，提出Q(U,P)的加權(quán)方案，分析方案在低壓微電網(wǎng)應(yīng)用的可行性。然后利用 電壓敏感性矩陣和準(zhǔn)靜態(tài)分析方法，綜合考慮并網(wǎng)點電壓和注入系統(tǒng)的有功功率，優(yōu)化Q(P)方案的參數(shù)。進一步將無功器件與光伏逆變器相結(jié)合，使得光伏系統(tǒng)的備用無功容量增加為逆變器無功容量，解決逆變器無功容量限制的問題。

針對高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)諧波問題，應(yīng)該首先分析諧振產(chǎn)生原因，區(qū)分電力電子變換器諧振類型，特別是研究諧振問題對微電網(wǎng)供電可靠性影響機理。針對微電網(wǎng)諧波諧振問題，利用系統(tǒng)模型和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析測量得到波形數(shù)據(jù)，從多個角度考察并網(wǎng)點諧波特性，確定引起諧波諧振的主要影響因素，分析各因素間的相關(guān)性，從而明確諧波的產(chǎn)生機理。然后研究微電網(wǎng)中并聯(lián)逆變器組的輸出濾波器電感電容元件的諧振條件，提出消除逆變器間LCL諧振的具體措施。進一步分析諧波電壓和諧波電流在電力電子變換器測控電路及輸出濾波電路中的分布傳播規(guī)律，研究諧波諧振與分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)變換器的線性控制功能之間的相互影響關(guān)系，從而獲得對微電網(wǎng)諧波產(chǎn)生機理的系統(tǒng)認(rèn)識，最后定量研究諧波諧振對微電網(wǎng)供電可靠性的影響程度和治理方法。

4 結(jié)束語

1）高原高寒貧困地區(qū)，地理環(huán)境復(fù)雜，深度貧困，供電問題突出，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活及旅游發(fā)展，且大都生態(tài)脆弱，環(huán)保要求高，網(wǎng)架建設(shè)易破壞生態(tài)。采用可再生能源微電網(wǎng)技術(shù)解決高原高寒貧困地區(qū)供電問題已成為新的趨勢。

2）高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)模式選取應(yīng)充分考慮基礎(chǔ)網(wǎng)架、地域范圍、小水電和光伏等分布式電源的接入情況，以并網(wǎng)型為主，若無一次網(wǎng)架覆蓋的區(qū)域則以離網(wǎng)型為主，但都需兼顧冷、熱供能負(fù)荷接入的便捷性。

3）現(xiàn)有的規(guī)劃設(shè)計方法和軟件不能完全滿足高原高寒貧困地區(qū)微電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建的需求，后續(xù)研究需考慮用于綜合分析各種能源需求的評價指標(biāo)體系和評價方法，設(shè)計軟件應(yīng)向規(guī)劃方案自動生成、自動比選和優(yōu)化設(shè)計等方面發(fā)展，以提升其可推廣復(fù)制性。

4）控制方式需充分考慮區(qū)域內(nèi)的小水電，以小水電為主調(diào)頻調(diào)壓電廠，光伏等間歇式分布式電源和儲能輔助調(diào)頻調(diào)壓，兼顧源荷分布及其通信條件，選擇控制模式。優(yōu)先以分層集中式控制模式為主，如區(qū)域內(nèi)有眾多分布式發(fā)電接入則可考慮分布式協(xié)調(diào)控制。

5）目前，國內(nèi)外在高原高寒地區(qū)設(shè)備選型方面研究甚微，缺乏精細(xì)化評估指標(biāo)和模型。設(shè)備選型方法大多參考標(biāo)準(zhǔn)，考慮降額運行，經(jīng)濟性及適用性不足。后續(xù)應(yīng)重點開展高原高寒地區(qū)環(huán)境因素對電力電子設(shè)備影響機理研究，構(gòu)建精細(xì)模型指標(biāo)，從源頭完善設(shè)備結(jié)構(gòu)、選材等，提升其適用性。

6）電能質(zhì)量問題是微電網(wǎng)穩(wěn)定運行不可忽視的問題之一，應(yīng)針對性研究電能質(zhì)量問題對微電網(wǎng)供電可靠性影響機理。尤其重點研究諧波諧振產(chǎn)生機理和防治方法，提升微電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

總之，在高原高寒貧困地區(qū)應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)解決供電問題，應(yīng)綜合考慮該類地區(qū)的可利用能源、負(fù)荷情況、微電網(wǎng)設(shè)備的響應(yīng)和運行特性、初始投資、運行維護費用、環(huán)境影響因子、能源利用效率以及運行控制策略等因素，選取適合的微電網(wǎng)模式，有針對性地進行微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、運行控制和設(shè)備選型等關(guān)鍵技術(shù)研究，使得整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性、安全性、環(huán)境友好性能得以實現(xiàn)。并探索集裝箱式，免維護的微電網(wǎng)建設(shè)模式，提升可復(fù)制性和推廣性，以便推廣復(fù)制到其他類似地區(qū)及其他國家電網(wǎng)。