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微電網(wǎng)——從“幕后”到“臺(tái)前”

2017-11-02 11:26:28 微電網(wǎng)資訊　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

近日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布的《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》和由中國(guó)電科院牽頭編寫的《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)測(cè)試規(guī)范》正式發(fā)布為國(guó)家大力推進(jìn)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、積極推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)、促進(jìn)

電力管理系統(tǒng)：

電力管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電力從電源輸送到用電設(shè)備。具體功能包括：一是，將電源處各形式的電能轉(zhuǎn)換成符合出所需要的形式，例如使用逆變器將光伏產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成通常負(fù)荷所需要的50Hz交流電。二是，作為儲(chǔ)能設(shè)備的界面，來(lái)使微網(wǎng)內(nèi)的電力供需達(dá)到平衡。現(xiàn)代微網(wǎng)通常融入了軟件和控制系統(tǒng)，例如智能電表，從而實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的高效和穩(wěn)定運(yùn)行。

儲(chǔ)能系統(tǒng)：

儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)微網(wǎng)的重要性不言而喻。它可以讓微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的電力供需平衡，從而維持電壓和頻率的穩(wěn)定。也可保證用戶的用電需求隨時(shí)能得到滿足。微網(wǎng)系統(tǒng)中常見的儲(chǔ)能設(shè)備為：電池，燃料電池+電解池，超級(jí)電容以及飛輪等。

用電設(shè)備：

微網(wǎng)中用電設(shè)備的電力來(lái)源是系統(tǒng)中全部的發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備。綜合考量用電設(shè)備是很有必要的，因?yàn)樗鼈儧Q定了用電負(fù)荷在微網(wǎng)中的位置，相應(yīng)地也會(huì)影響發(fā)電裝機(jī)容量以及對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求。例如，對(duì)一個(gè)基于分布式光伏發(fā)電的微網(wǎng)來(lái)說，為手機(jī)充電的負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)影響微乎其微，而開啟電冰箱這樣的有長(zhǎng)期穩(wěn)定的用電設(shè)備則對(duì)系統(tǒng)管理用電負(fù)荷帶來(lái)了一定的困難。

對(duì)外連接：

微網(wǎng)通常與大電網(wǎng)相連，從而實(shí)現(xiàn)之間的電力交換。這種類型的微電網(wǎng)在校園和醫(yī)院中十分常見。此外，電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)之一是使用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，將很多個(gè)微電網(wǎng)連接起來(lái)。

微電網(wǎng)的作用

就近消納，提高能源效率

微電網(wǎng)內(nèi)部的電來(lái)自于天然氣、光伏及風(fēng)電等分布式能源。在西北之類風(fēng)光資源充足的地方，修建大型風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站，用戶(工業(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院甚至大型的地產(chǎn)項(xiàng)目)在接入小型的風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能、燃?xì)廨啓C(jī)等電源設(shè)備時(shí)，就能使電能就近消納，省去了在電網(wǎng)中傳輸?shù)膿p耗，提高了能源的使用效率。

單點(diǎn)連接，減少對(duì)大電網(wǎng)沖擊

微電網(wǎng)與電網(wǎng)系統(tǒng)之間電能交流，是通過微電網(wǎng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的公共連接點(diǎn)連接，避免了多個(gè)分布式電源與電網(wǎng)系統(tǒng)直接連接。微電網(wǎng)主要用于區(qū)域內(nèi)部的供電，不向外輸送或輸送很小的功率，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響可以忽略不計(jì)。

提高供電可靠性，解決電能需求

微電網(wǎng)采用先進(jìn)的控制方式以及大量電力電子裝置，將分布式電源、儲(chǔ)能裝置、可控負(fù)荷連接在一起，使得它對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)成為一個(gè)可控負(fù)荷，并且可以施行并網(wǎng)和獨(dú)立兩種運(yùn)行方式，充分維護(hù)了微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

微電網(wǎng)如何運(yùn)行？

微電網(wǎng)存在兩種典型的運(yùn)行模式：正常情況下微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，稱為聯(lián)網(wǎng)模式;當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時(shí)，微電網(wǎng)將及時(shí)與電網(wǎng)斷開而獨(dú)立運(yùn)行，稱為孤島模式。兩者之間的切換必須平滑而快速。微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等方面的要求。微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制。

1、并網(wǎng)運(yùn)行

并網(wǎng)運(yùn)行就是微電網(wǎng)與公用大電網(wǎng)相連，微網(wǎng)斷路器閉合，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)進(jìn)行電能交換。光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電。儲(chǔ)能系統(tǒng)可進(jìn)行并網(wǎng)模式下的充電與放電操作。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可通過控制裝置轉(zhuǎn)換到離網(wǎng)運(yùn)行模式。

2、離網(wǎng)運(yùn)行

離網(wǎng)運(yùn)行也稱孤島運(yùn)行，是指在電網(wǎng)故障或計(jì)劃需要時(shí)，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)斷開，由DG、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷構(gòu)成的運(yùn)行方式。儲(chǔ)能變流器PCS工作于離網(wǎng)運(yùn)行模式為微網(wǎng)負(fù)荷繼續(xù)供電，光伏系統(tǒng)因母線恢復(fù)供電而繼續(xù)發(fā)電，儲(chǔ)能系統(tǒng)通常只向負(fù)載供電。

南麂島“孤島電網(wǎng)”示范工程

微電網(wǎng)核心技術(shù)

在微電網(wǎng)研究領(lǐng)域，最為關(guān)鍵的技術(shù)是微電網(wǎng)的運(yùn)行控制。

目前，有三種比較常見的微電網(wǎng)控制方式：

1、基于電力電子技術(shù)等概念的控制方法。該方法根據(jù)微電網(wǎng)的控制要求與發(fā)電機(jī)的下垂特性將不平衡功率動(dòng)態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān)，具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

2、基于能量管理系統(tǒng)的控制。該方法采用不同的控制模塊分別對(duì)有功和無(wú)功進(jìn)行控制，很好地滿足了微電網(wǎng)的多種控制要求，此外該方法針對(duì)微電網(wǎng)中對(duì)無(wú)功的不同需求，功率管理系統(tǒng)采用了不同的控制方法從而提高了控制性能。

3、基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制。該方法將計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多代理技術(shù)應(yīng)用到微電網(wǎng)，代理的自治性、自發(fā)性等特點(diǎn)能夠很好地適應(yīng)和滿足微電網(wǎng)分散控制的要求。

微電網(wǎng)的保護(hù)方法與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的保護(hù)方法不同，主要是微電網(wǎng)的多電源特性，使得兩者區(qū)別很大。主要難點(diǎn)在潮流的雙向流動(dòng)、并網(wǎng)和孤立運(yùn)行時(shí)短路容量的變化方面。因此，傳統(tǒng)配電網(wǎng)在低壓側(cè)集中無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ呀?jīng)不適合微電網(wǎng)。

大部分的新能源發(fā)電技術(shù)所發(fā)出的電能在頻率和電壓水平上不能滿足現(xiàn)有互聯(lián)電網(wǎng)的要求，因此無(wú)法直接接入電網(wǎng)，需通過電力電子設(shè)備才能接入。為此要大力加強(qiáng)對(duì)電力電子技術(shù)的研究，研制一些新型的電力電子設(shè)備作為配套設(shè)施，如并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開關(guān)和電能控制裝置。

責(zé)任編輯：lixin

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