分布式發電、微網與智能配電網的發展思考

劉珅

摘 要：隨著經濟社會的快速發展，智能配電成為電網配電的趨勢，其中微網技術能夠在不依賴大電網支撐下正常運行，有效地解決分布式電源大量介入配電網難題。與此同時，分布式發電也是日常生活中較為常用的一種方法，技術發展相對前兩者也更加成熟。由于政府頒布相關政策支持，分布式發電技術在我國得到了更為廣泛地應用。但是，分布式發電如何并網運行一直是電力行業需要解決的難題。文章對分布式發電、微網、智能配電網技術的概念、運行特性、技術問題及其發展的意義等方面進行研究分析。

關鍵詞：分布式發電；微網；智能配電；配電網

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0109-02

隨著科學技術的快速發展，我國電網技術也在不斷更新換代。分布式發電技術在政策的支持和電能生產價格不斷下降的情況下得到了廣泛的應用。新的并網發電分布式發電系統的穩定運行提出了挑戰，而系統運行人員也往往對部分分散的小容量分布式發電電源視而不見，相反，一些大型的集中性分布式發電電源又總是不易控制的。

分布式發電是指一種充分利用各種分散存在和可用的能源來進行發電和供能的技術。微網發電技術一般應用于小型發配電系統，其組成結構往往根據實際需求而不同，不過一般包含分布式電源、自動檢測設施和儲能設施等。智能輸電相對前面兩者網的整體穩定性和可靠性更高，在應對緊急事故是更加具有優勢。智能輸電網在能源利用方面具有一定優勢，可以對可再生資源進行大范圍集中性開放，并且實現能源廣域性優化。

1 分布式發電技術

1.1 分布式發電現狀

分布式發電是利用多種分散能源來進行發配電的技術。這里的分散能源所包含的種類繁多，可再生能源和不可再生能源都被包括在內。太陽能、風能、潮汐能等都是分布式發電所利用的主要能源，而一些地區不具備相應條件，一般使用煤炭和天然氣進行發配電。

分布式發電的規模范圍較廣，發電量可以從幾百千瓦到兆瓦級，我國目前通常使用的是中小型的分布式發電。分布式發電不僅在我國得到廣泛應用，歐洲、美國等發達國家也對分布式發電投入了大量的人力物力進行相關研究。

歐盟連續在以“能源、環境與可持續發展”為主題的第五、六、七框架計劃支持了一系列與分布式發電接入技術和可再生能源有關的研究項目。與此同時，美國在分布式發電研究上投入的經費更多。美國政府為了促進分布式技術發展，不僅在國家有關技術實驗部分開展分布式發電研究項目，而且在各大高校和電力企業投入大量資金來全面推廣分布式發電技術。

我國在分布式技術相關研究上起步較早，在2009年就成立相關分布式發電技術研究所，并且配備了科技含量較高的研究設施和技術水平過硬的科研人員。我國在分布式發電技術上的相關研究，不僅是分布式發電逐漸發展成熟的關鍵基礎，也為分布式發電推廣應用提供了技術保障。

1.2 分布式發電特點

分布式發電系統由于工作需求而各不相同，不過一般分布式發電系統包含能源轉化設施、控制系統以及與外部電網相連的電器接口。分布式發電相對其他發電技術，其不僅在成本花費方面具有優勢，環境污染方面也得到了控制。然而分布式發電也有其自身缺點，其穩定性較差，特別是一些利用可再生能源進行發配電的設施。使用可再生能源發電時往往很難進行大幅度發電量調節，當負載發生較大變化或負載加大情況，分布式發電不穩定性的缺點就體現出來。在實際使用中，可再生能源分布式發電往往不能單獨工作，需要外部能源或其自身內部電源進行搭配使用。

除此之外，分布式電力系統往往使用電子電力設施進行并網，而電子電力設施在實際運行中也具有動態性，這就給分布式發電的電力控制系統帶來更大的挑戰。值得一提的是，分布式發電的應用對當地環境條件要求較高，這在一定程度上也限制了分布式發電技術推廣。

1.3 分布式發電的技術問題

從經濟角度進行分析，具有并網功能的分布式發電電源不僅能夠發揮自身技術優勢，同時還可以節省大量經濟費用。但是從技術方面出發，分布式發電依然有較多需要攻克的難題。

由于分布式發電的自身特點，在實際運行中不會隨外界載荷而進行變化，只會通過調節外部能源消耗來控制發電量。這就給實際運行帶來了技術難題，特別是夏天居民用電大幅度提升時，需要不斷進行其他外界能源補給來滿足供電需求。

2 微 網

2.1 微網介紹

微網通常只能進行小規模發配電，發電量難以與分布式發電相比。微網的組成與分布式發電相似，主要包含分布式電源、能源儲存和轉化設施以及相關的應急保護設置。

微網不僅可以與外界聯系進行并網運行，還可以做到內部獨立運行。

微網的實質就是一個具有負載的獨立運行系統，將分布式電源與負荷有機結合在一起。微網雖然是小規模發電系統，但是其內部結構應有具有，可以順利完成輸配電任務，并且對負載進行一定程度的調節。

2.2 微網的經濟意義

微網在實際使用中擁有十分大的經濟優勢，它可以將分布式電源與外部電網聯系在一起，從而最大程度上發揮出分布式電源的功效。

微網經濟意義不止如此，在實際運行中不僅能夠為分布式發電提供效率保證，在惡劣天氣中更能體現自身優勢。例如在風暴或大雨天氣，微網可以為一些重要設施提供供電保障，保證相關設備正常運行，避免出現經濟損失。微網供電質量較高，不容易受外界干擾，對用電設備壽命有間接保護作用。

2.3 微網的特點

微網的特點是它具有雙重身份，在實際電網中既可以當作發電設施，也可以充當負荷的角色。

因此，在微網運行時就可以展示其兩方面的特點，一是以封閉系統進行單獨運作，二是接入到電網中發揮作用。不過與分布式發電類似，微網在實際使用中也具有較大的不穩定性。微網的電力能源主要是風能、太陽能等，輸出能量雖然以電能為主，還包括熱能、光能等。兩方面的動態特點也增加了微網的不穩定性，給控制人員帶來更多的困難。

微網獨立運行需要考慮的動態因素較少，容易進行操控。但是一旦微網與電網并行運行時，整個電力系統將會變得復雜，需要涉及到多方面調控。微網的發配電能力有限，無法滿足大負載設備，這也阻礙了微網的推廣使用。

3 智能配電網

3.1 智能電網介紹

智能電網是通過對電網系統宏觀調控來實現電力資源的充分利用，使電網安全穩定運行，為廣大居民用戶提供安全可靠的電力供應。智能電網的優勢主要體現在其對整個電力系統的控制，有效避免大規模停電現象出現。

同時在對可再生能源利用上，智能電網可以從全局出發，對資源進行高效使用和集中性開發。智能輸電網的建設為實現智能配電網提供了強有力的基礎，為智能配電網的持續性發展提供了保證。

智能配電網與智能輸電網一樣，在實際使用中可以運用發達的電子計算機技術，對電網進行自動化控制。智能電網可以對用戶用電信息進行整合分析，在電網系統中實現信息化，進一步加強電力系統的發配電控制。智能電網還可以根據市場需求開發新產品，可以兼容各種分布式發電電源和儲能設備，從而根據不同的需求提供不同質量的電能。

3.2 智能配電網的技術問題

商業需求的拉動和技術上的推動為智能配電網的發展提供了強有力地動力來源。隨著人們生活趨近于科技化，電力資源是人們生活中不可替代的必需品。

同時從技術角度出發，供電技術和電子信息技術的高效結合，為智能電網的快速發展提供了技術基礎。但是目前智能配電網技術發展尚未完善，在許多細節方面仍需努力。

在實際使用中往往利用微網將分布式發電與電網相連，這也給智能配電網正常運行帶來了技術挑戰。

首先，微網作為連接兩者的關鍵紐帶，微網的穩定性需要得到保證。

其次，由于分布式發電與微網共同存在，電網系統中的電流就會具有雙向性。而分布式發電技術在電流故障判斷上發展不成熟，電流保護裝置配備面臨難題。

最后，智能電網包含著整個電力系統，其復雜程度也是電力管理系統要解決的問題。一旦電網出現故障，需要電力系統做好維修人員的調度管理工作，及時對故障類型做出判斷而制定維修計劃。

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