分布式能源與智能微網(wǎng)技術(shù)淺析

【文章摘要】

進入二十一世紀以后，電力行業(yè)有了突飛猛進，為全世界各國人民帶來了極大的方便并且推動了世界的工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展。但同時傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)往往技術(shù)落后導(dǎo)致高效能消耗，影響環(huán)境。這就是要求我們需要采用新的技術(shù)既能夠保證電力技術(shù)的進一步高速發(fā)展造福千家萬戶，又能夠節(jié)約環(huán)保造福子孫萬代。所以分布式能源與智能微網(wǎng)技術(shù)也就是一個極好的發(fā)展方向。這也就是本文的研究對象。

【關(guān)鍵詞】

分布式能源；電力技術(shù)；智能微網(wǎng)

1 分布式能源技術(shù)概述

跨入21 世紀，電力已成為經(jīng)濟發(fā)展與人民生活不可或缺的一部分，保證電力供應(yīng)的可靠性尤為重要。近二十年來，世界各國均發(fā)生過因電力系統(tǒng)穩(wěn)定而導(dǎo)致的大面積停電事故。另外，由于我國疆域遼闊，許多邊遠地區(qū)遠離大電網(wǎng)，難以由大電網(wǎng)向其供電。因此，保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟運行是電網(wǎng)發(fā)展的首要問題。

鑒于以上問題，歐美等發(fā)達國家開始研究并應(yīng)用結(jié)合多種一次能源形式的高效、環(huán)保、經(jīng)濟、靈活的新型電力技術(shù)— 分布式發(fā)電技術(shù)(Distributed Generation, DG)，即通過在配電網(wǎng)建立單獨的發(fā)電單元來對重要負荷進行供電，并通過PCC(Point of Common Coupling) 和外界電網(wǎng)進行能量交換，具有污染少、能源利用率高和可靠性高等優(yōu)點。由于分布式發(fā)電技術(shù)能夠降低能耗、減少環(huán)境污染，提高電能質(zhì)量和供電可靠性，還可以解決邊遠地區(qū)供電問題，得到了各國的廣泛的關(guān)注。

然而，同自身優(yōu)勢一樣，分布式電源并入電網(wǎng)所帶來的弊端也是顯而易見的。多數(shù)分布式能源的輸出功率具有較強的隨機性和間歇性，大規(guī)模分布式電源的并入會引起電壓波動、電壓閃變及頻率波動等一系列電能質(zhì)量問題。大電網(wǎng)往往采取限制、隔離的方式來調(diào)度分布式電源，以期減小其對大電網(wǎng)的沖擊。為了解決分布式電源同大電網(wǎng)的矛盾，充分發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)的潛力，西方的一些學(xué)者提出了微型電網(wǎng)(Microgrid) 的概念。對大電網(wǎng)而言，微網(wǎng)利用不同發(fā)電單元的優(yōu)勢互補， 在方便電網(wǎng)的運行管理的同時減少了單個分布式電源可能給電網(wǎng)造成的影響；另一方面，微網(wǎng)的建立大大降低因電網(wǎng)升級而增加的投資成本，減少發(fā)電備用需求，降低輸電損耗。從用戶角度來講，微網(wǎng)靈活的運行模式，提高了用戶側(cè)的供電可靠性，并有潛力為用戶提供更高電能質(zhì)量； 同時，微網(wǎng)采用的大部分分布式電源為可再生清潔能源，在一定程度上減少了環(huán)境污染，實現(xiàn)了能源可持續(xù)發(fā)展。

2 智能微電網(wǎng)的運行方式及主要技術(shù)特點

微網(wǎng)主要有三種基本運行方式：并網(wǎng)運行、孤島運行和過渡狀態(tài)。并網(wǎng)運行模式是指微網(wǎng)與大電網(wǎng)相聯(lián)，并進行功率交換。并網(wǎng)運行方式下，微網(wǎng)可以利用電力市場的規(guī)律靈活控制分布式電源的運行，獲得更多的經(jīng)濟效益。孤島運行模式是指當電能質(zhì)量不滿足要求或電網(wǎng)故障時，微網(wǎng)及時斷開而獨立運行，完全由微網(wǎng)內(nèi)分布式電源向負荷供電，微網(wǎng)的孤島運行為系統(tǒng)提供了更高的供電可靠性。微網(wǎng)的過渡狀態(tài)指的是微網(wǎng)在并網(wǎng)與孤島兩種運行狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的暫態(tài)過程，包括并網(wǎng)過渡過程和解網(wǎng)過渡過程，為了減少過渡過程對主電網(wǎng)造成的沖擊，需要微網(wǎng)采取有效的控制策略，實現(xiàn)運行狀態(tài)之間的平滑轉(zhuǎn)換。

正常情況下微網(wǎng)與常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)運行，與大電網(wǎng)互為支撐，保證微網(wǎng)內(nèi)所有負荷可靠供電；當檢測到大電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不能滿足要求時，微網(wǎng)將運行于孤島模式，保證重要負荷供電。微網(wǎng)不僅能夠作為備用電源對受端網(wǎng)絡(luò)提供有效支撐，還能在遭受極端災(zāi)害條件下提高整個電網(wǎng)的抗災(zāi)能力和災(zāi)后應(yīng)急能力。

通過微網(wǎng)的概念、構(gòu)成和運行方式可知，微網(wǎng)技術(shù)是新型電力電子技術(shù)和分布式發(fā)電、可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲能技術(shù)的有機結(jié)合。其具有以下幾個特點：(1) 微網(wǎng)提供了一個有效集成應(yīng)用分布式電源的方式，繼承擁有了所有單獨分布式電源系統(tǒng)所具有的優(yōu)點；(2) 微網(wǎng)通過一個公共并網(wǎng)點與外部主電網(wǎng)相連接，采用這種結(jié)構(gòu)可以充分利用微網(wǎng)內(nèi)各分布式電源之間的互補特性，使能源的利用效率得到了提高，并且有效避免各類分布式電源單獨接入于電網(wǎng)中造成微電源對電網(wǎng)的沖擊；(3) 微網(wǎng)內(nèi)部主要由電力電子器件負責能量轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制，能夠靈活的轉(zhuǎn)換運行方式；(4) 多個分布式電源聯(lián)網(wǎng)的微網(wǎng)增加了系統(tǒng)容量，并有相應(yīng)的儲能系統(tǒng)，使系統(tǒng)慣性增大，削弱電壓和閃變，改善電能質(zhì)量；(5) 微網(wǎng)中分布式電源一般都來自各種可再生能源，但由于風力發(fā)電等受環(huán)境因素限制，所以分布式電源安裝地點需要根據(jù)實際地理位置進行布置。

3 結(jié)束語

目前，微網(wǎng)已經(jīng)為世界各國政府所重視。美國能源部在其出臺的”Grid 2030”發(fā)展戰(zhàn)略中，成立了國家能源電力集團系統(tǒng)對將要到來的一百年的電力發(fā)展進行深入的研究并且給出相應(yīng)的規(guī)劃和方案，在這里面，智能微網(wǎng)技術(shù)是核心組成部分。歐盟也在2013 年成立了高效能源研發(fā)聯(lián)盟（KILO）與很多高校重點的實驗室進行配合研究新能源在電力上的應(yīng)用。根據(jù)先進國家的特點和發(fā)展方向，我國也進行了相應(yīng)的政策和方案，投入了大量的資金和資源保障實施，所以分布式能源與智能微網(wǎng)技術(shù)必會高速發(fā)展，造福于人民。

【參考文獻】

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