分布式發電技術與智能電網技術的協同發展形勢

葉林

摘要：目前，分布式發電得到較大應用，其具有靈活性高、成本和損耗低、節能環保的優點，但分布式發電的并入較為困難，合理應用智能電網技術并保證分布式電源的無縫并網對這方面的發展具有重要意義。文章對分布式發電技術和智能電網技術的發展進行了論述，分析了分布式發電的控制思想在智能電網的引入，對未來發展有很大的指導作用。

關鍵詞：分布式能源;分布式發電技術;無縫并網

從長遠來看，我國很可能在未來面臨資源短缺的狀況，而且常年開發會導致環境問題嚴重，在能源技術方面也較為落后。我國必須實現能源的可持續發展，才可促進資源的合理開發及利用，方能使得這一問題得到較好的解決。如今社會環境下，以往“大機組、大電網、高電壓”的供電模式已經無法適應現今的不斷發展。而采用分布式發電，可以降低投資和損耗，發電方式靈活，同時對環境破壞小，相比在高峰期出現電力負荷，會出現更高經濟效益的局面，所以分布式的發電技術與智能電網技術的研究在電力系統規劃建設中具有重要的作用。

1、分布式發電發展的概述

1.1 分布式發電的概念

對于分布式發電概念的提出是在美國公共事業管理政策法中，其主要內容概括來說，就是在電力負荷附近或是配網附近直接布置安裝發電設備。與傳統的發電模式相比，分布式發電更加經濟、高效和環保。

1.2 分布式電源接入電網后對電力系統的影響

當把分布式電源接入電網后，配電網被多電源結構取代了原本的放射狀結構，這樣一來，原來的電力系統一定會受到不同程度的影響，主要涉及到以下五個方面：第一，系統規劃問題會因此而變得更加復雜;第二，配電系統穩定性會受到電網潮流大小和方向改變的影響，一些開關電容器組等電壓調整設備也會隨之出現一系列的問題;第三，電能質量會有所影響，系統電壓和頻率會有一定偏差，出現電壓波動和閃變問題;第四，短路電流和繼電保護受到影響;第五，配電系統的實時控制受到干擾，在原配電系統中，實時監控、控制和調度經由供電部門統一管理。但是接入了分布式電源，無源放射狀電網便不復存在，信息采集、開關操作和能源調度面臨較大挑戰。

2、智能電網發展概述

2.1 基于電力電子技術的“即插即用”控制

最基礎的就是保證電能的質量，最重要的兩個因素就是系統的能量管理以及分布式發電并網運行的協調控制，可能運行場合所需求的功能是智能電網內分布式發電單元控制的策略以及系統和各分布式相互作用的性質決定的，這種情況都是發電單元控制策略的有效選擇。電力電子結合的分布式發電單元還有2個顯著的特點：

（1）可以靈活的通過換口轉換器快速反應。

（2）對分布式發電單元的電流進行有效的阻擋和限制，使其小于額定電流的200%從而對故障的發生得到減小。

對電子電力控制的功能是電壓頻率控制或者是有無功。電壓頻率擁有下垂特性控智能實現負荷功率變化時為智能電網提供頻率方面的支撐。有無做功可根據分布式發電的情況協調運行。因此這個方法可以根據發電單元控制的不平衡功率發送給其他的機組承擔具有方便、簡單、可靠的特點。

然而對于一個傳統的發布式發電單元，一個電力電子組合分布式發電單元在電網中呈現出來的形態沒有任何的慣性。所以不能維持微網的頻率，因此這個方法沒有考慮到電壓和頻率的恢復問題。在電力系統受到干擾時，系統頻率的發展根本沒有辦法保證。

2.2 智能電網的主要特征

現今對其的認知大多定位在高級傳感裝置為核心的自動化信息網絡，每個用戶和節點都能夠給予其及時監控，與此同時，傳感器與電廠、用戶和電網公司之間的連接都可以通過電子終端實現。智能電網的主要特征表現在以下五個方面：第一，自我管理和恢復;第二，雙向電力服務;第三，優質電能質量;第四，兼容與開放并存;第五，更加經濟高效。

2.3 智能電網主要技術

智能電網的技術組成是由四個部分共同構成的，依次是高級量測體系、高級配電、輸電運行和高級資產管理。

3、智能電網技術在分布式發電中的應用

3.1 分布式發電與智能電網結合的必要性

分布式發電最大的優勢就是可以靈活地接入配電網，但是很多分布式電源在中低壓配網上合并運行時，必須對其系統采取新的方案，電壓控制和智能儀表也需要花費較大的心思，所以以往的單向潮流的配電系統不符合現今社會的發展。

將分布式能源、可再生能源和現有電力系統實現有機融合是智能與傳統電網最大的區別之一，使得“即插即用”的實現更進一步。

3.2 智能電網技術在分布式發電中的應用

在日本，太陽能發電在智能電網規劃后得以大規模建設，電動汽車配備也實現了快速充電設備，同時組織大批人員研究分布式電源接入電力系統時所產生的影響。

在我國，智能電網技術發展時間短，在實際應用方面范圍有很大限制，在相關方面需要國家做更多的支持和鼓勵。

3.3 分布式發電接入智能電網的標準

根據設置標準，為減少配電系統線路的損耗，并對無功功率的分配和電壓分布的狀況做以改善，就必須以分布式電源發展及負荷增長情況為實際依據，對分布式電源在智能電網的接入位置和接入容量做以優化。

基于功率管理系統的控制，基于電力電子耦合的分布式電源有功無功潮流控制方法由Katiraei F提出。基于多代理系統的控制在現代智能電網中，智能配電自動化系統的多代理系統由控制代理、分布式發電代理、用戶代理和數據庫代理組成。

4、研究展望

聯系上文，分布式電源接入電網的現象愈發常見，滲透程度不斷增強，相應的，智能電網技術對分布式電源的應用要求也在逐步提升。在我國，智能電網與分布式能源的結合應用仍舊屬于起步，必須加緊開發研究。

4.1 高級量測體系

在分布式發電控制智能化中，高級量測體系是較為關鍵的一項技術，其面向用戶的應用功能十分強大，一般來說，電網中運營分布式能源的用戶可以從中獲得電網實時信息，從而對電網運行提供更為強大有力的支持。

4.2 智能配電自動化系統

傳統配電網中對于分布式能源的接入點和容量只能處于被動操作，而在實施智能電網通過配電自動化裝置后，這一情況得以顯著改善，許多分布式發電模型在控制中心建立，比如風電場等可再生能源，同時構造多代理系統，對接入分布式能源積極調配，保證安全、穩定的前提下不斷提升運行效率。

4.3 高級控制技術

由于清潔能源和分布式能源較為特殊，想要促進應用的可行性和效率性，必須將電網頻率、聯絡線潮流、電壓控制技術、發電預測模型等融合為一體進行研究。

4.4 其他綜合技術

一般情況下，預測分布式發電中的可再生能源多半和天氣狀況有很大關聯，因為其穩定性弱，這時需要能量存儲系統或者網絡安全管理系統對電網瓶頸和功率平衡狀況做以修復。可以這樣說，分布式能源系統中，需求回饋、消費方調控和能源儲存等所發揮的作用是同等重要的。

5、結語

綜上所述，分布式發電與大電網聯合運營是我國于未來的必經之路，智能電網相關技術可以作為此最大的動力支持。結合我國現今的社會環境現狀，對分布式發電與大電網聯合運營必須加大研究。在此過程中，智能電網技術尤其需要得到重視，同時采取有效的保護方案來為此護航。我國是人口大國，對資源的充分高效利用關乎民生，處在起步階段的我們，要加大在這一方面的研究和探索。

（作者單位：河北省秦皇島秦熱發電有限責任公司）