對微電網新能源波動分析與研究

宮 俊 任國岐 李德強

(天津市電力公司濱海供電分公司 300450)

1 微電網發展的重要性

微電網（Micro-Grid）是一種新型網絡結構，主要由微源、儲能裝置、控制設備、負荷、保護設備組成。微電網是一個擁有自我控制功能、保護以及管理的自治系統，既可以和外部電網并網運行，也可以獨立運行。微電網是相對傳統大電網的一個概念，是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，并通過靜態開關關聯至常規電網。 開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式，是傳統電網向智能電網過渡。

微電網能夠實現內部電能和負荷一體化運行，并且可以通過和大電網的協調控制，平滑的并入大電網當中。此外，由于微電網采用的是規模較小的分散獨立系統，具備先進的電力生產技術，可以將各種微電源，儲能設備，直接連接在用戶側，不占用輸電走廊，具有施工周期短、效率高、靈活性好等優點，能夠很好地應對短期激增的電力需求，因此微電網有著非常廣泛的應用前景。

2 微電網新能源波動性分析

微電網才用了現代化的電力生產技術，可以將風電、光伏以及儲能裝置等并在一起，在滿足多種電能質量要求和提高供電可靠性等方面具有諸多優點，使它完全可以作為現有骨干電網的一個有益而又必要的補償。但同時由于風電、光伏等依靠自然資源進行發電，使其具有不可控和不可預知性的特點，因此必須重點考慮發電功率的波動對于電壓穩定性的影響。電壓穩定性是指系統在滿足負荷功率的條件下，受到一定的擾動后，各個負荷節點能夠維持負荷電壓在允許范圍的能力。

本文主要針對含風電、光伏、儲能裝置三種不同發電類型的微電網，收集分析其運行數據，對微電網新能源波動性進行分析研究。

2.1 風電功率波動特性分析

波動性是風電功率固有特性之一，因此如何科學、準確的描述風電功率的波動特性，對于微電網的研究有著極其重要的意義。風電發動機與其他常規發電機無論是從工作原理，還是從技術結構上都有著本質上的差別，本文主要從以下兩點對風電功率波動特性進行研究：

首先，由于風電發動機的輸出功率受到自然條件的影響，具有隨機波動性以及間歇性的特點，因此在通常情況下，風電發動機的出電力都會低于額定容量；其次，風電發動機機組分布較為分散。一個地區可能存在許多風電場，即一個地區風電場的分布是分散的，每一個風電場都是由數十臺、上百臺甚至幾百臺風電發動機組組成，而且每一臺風電發動機組的容量都相對較小，分布范圍廣泛，這樣一來，在不同風電場內各個風電發動機組也是分散分布的。因此為確保電網運行的安全性、穩定性以及可靠性，就必須通過預留足夠的旋轉備用來完成系統對波動能源的調節。電網可接納風電容量主要取決于區域電網所具備的調峰、調頻能力。現階段，我國的電網結構中，火力發電在全部發電容量中的比重最大，但火力發電機組的調節速率較慢，無法及時的對風電進行快速調節，因此風電波動對不同的電網結構所產生的影響也不盡相同。

2.2 光伏功率波動特性分析

光伏發電與風力發電類似，同樣具有隨機波動性以及間歇性的特點。光伏系統發出的能量波動不定，當光伏系統的輸出功率波動性較大時，會給電網規劃、調度以及運行造成諸多不便，例如光伏發電設備輸出的功率波動會導致電網調度設備的頻繁動作或者保護設備的誤動作，這樣一來，不僅降低了并網運行的經濟性和可靠性，而且產生的電壓波動還會給整個電網埋下巨大的安全隱患。因此，研究光伏系統設備輸出功率的穩定性，是確保電力合理規劃以及安全運行的必由之路。

對于光伏電站的輸出功率進行時域波動分析，有助于電網調度部門統籌安排常規電源和光伏發電的協調配合，適時及時地對電力調度做出統籌規劃，更加合理的安排電網運行方式，一方面能夠有效地削弱光伏接入對于整個電網運行造成的負面影響，提高電力系統運行的安全性和穩定性；另一方面還可以最大限度的降低電力系統的旋轉備用容量和運行成本，以充分利用太陽能等可再生資源，幫助電力生產企業獲得更大的經濟效益以及社會效益。

2.3 儲能功率波動特性分析

儲能裝置在微電網中有著非常重要的作用，它具有動態吸收能量以及適時釋放的特點，能夠有效地彌補風電、光伏發電的間歇性、波動性缺點，起到削峰填谷的作用，最大限度的提升了間歇式電源輸出功率的可控性，從整體上提高了微電網輸電的可靠性和穩定性。此外，在微電網中選者合適的儲能設備，還能有效的提升風電機組的低電壓穿越.功能、增加電力系統的風電穿透功率極限、改善電能質量以及優化系統經濟性。

在微電網中引入儲能設備以后，不僅可以有效地平滑負荷、減小甚至消除晝夜峰谷差，以便達到對需求側的有效管理，而且還能夠更加合理的利用各種電力生產設備，降低供電企業的生產成本，提高企業的經濟效益。另外，通過積極發展可再生能源以及清潔能源，還有助于提高電力系統運行的穩定性，作為調整電網頻率、補償供電負荷波動的手段。因此，對于儲能功率波動特性的分析研究是非常重要的一個環節。

3 結束語

綜上所述，現代社會的發展以及經濟的快速增長對于能源的依賴程度越來越高，但是伴隨著傳統化石能源的日益枯竭，能源危機不斷加劇的同時，讓我們更加清醒的認識到了發展系能源的重要性和緊迫性，尤其對于我國目前正處于高速發展的關鍵時期，發展可再生能源，走多元化潔凈能源，更是我國社會可持續發展的必經之路。為此，文章研究了風電、光伏、儲能裝置三種不同發電類型的微電網，研究各自的功率波動特性，以便將剩余電量持續穩定的并入大電網，進一步推動我國電網建設的快速發展。

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