主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

吳萍

摘 要：將微電網(wǎng)技術(shù)積極引入配電網(wǎng)并網(wǎng)過程中，從而及時形成一個具有智能調(diào)控功能的網(wǎng)絡(luò)，更好的保證配電網(wǎng)整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為了有效減少能耗，需要對微電網(wǎng)技術(shù)進行詳細分析，并將其積極應(yīng)用在配網(wǎng)工作中，從而促使該模式成為主動配電網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢。本文將對微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的實際應(yīng)用進行科學(xué)研究。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)技術(shù)；應(yīng)用；主動配電網(wǎng)

中圖分類號：TM711.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-7394（2018）02-0077-04

微電網(wǎng)具有分布式電源的特征，從而為我國可再生能源的開發(fā)和利用提供了有效的途徑，運用微電網(wǎng)技術(shù)來進行節(jié)能減排，提升電源結(jié)構(gòu)的安全性，這為配電網(wǎng)工作的智能綠色發(fā)展奠定了穩(wěn)定基礎(chǔ)。基于研究者的不斷實踐，我國配電網(wǎng)在運行建模，控制策略以及儲能技術(shù)等方面都得到了很大進步，并使微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用[1]。為了有效提升系統(tǒng)運行的安全性，需要對微電網(wǎng)技術(shù)進行科學(xué)分析，了解微電網(wǎng)技術(shù)的概念，并在構(gòu)建微電網(wǎng)分析模型的基礎(chǔ)上，使微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢得到最佳體現(xiàn)，并推動主動配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 微電網(wǎng)技術(shù)的概念及其特點

1.1 概念分析

我國學(xué)者將配電網(wǎng)技術(shù)的概念定義為，微電網(wǎng)就是能夠合理承擔(dān)傳統(tǒng)發(fā)電模式以及分布式電源的分派，從而給周邊及時提供一種特殊的電網(wǎng)。

1.2 主要特點分析

微電網(wǎng)技術(shù)是儲存能量與分布式發(fā)現(xiàn)的結(jié)合體，其主要特點體現(xiàn)在這三個方面。第一，微電網(wǎng)以單點方式被接入大電網(wǎng)，然后由大電網(wǎng)來對其發(fā)電負荷和單元進行科學(xué)有效的控制，在此過程中充分發(fā)揮出了微電網(wǎng)分布式電源互補的特點，以此方式有效提升了能源的利用率[2]。第二，在并網(wǎng)運行的情況下，主電網(wǎng)和微電網(wǎng)能夠給負荷提供一定的電能，一旦出現(xiàn)了電網(wǎng)故障，微電網(wǎng)會自動斷開，并單獨運行，從而不僅降低了配網(wǎng)故障的影響范圍，還確保了微電網(wǎng)的高效運行。第三，在運行過程中，微電網(wǎng)產(chǎn)生的慣性較小，因此通常被忽略掉，同時，在用戶能量需求不斷增大的情況下，分布式電網(wǎng)無法更好的滿足現(xiàn)階段的電能需求。

2 主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢的應(yīng)用分析

2.1 提升了分布式能源的利用率

微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的應(yīng)用，大大提升了分布式能源的利用率，有效處理了分布式電網(wǎng)的拓展和兼容問題，通過利用微電網(wǎng)技術(shù)來對配電網(wǎng)的雙向流動及其大小作出調(diào)整，積極實現(xiàn)了柔性消納分布式電源的最終目的。利用微電網(wǎng)技術(shù)來調(diào)節(jié)分布式電源的功率。例如生活中常見的熱電微型汽輪機就是利用微電網(wǎng)技術(shù)及時將多余能量輸送給配電網(wǎng)以及各個負荷中，這樣一來，不僅保證了配網(wǎng)系統(tǒng)的正常供電，還將電力資源得到了合理利用，因此，在主動配電網(wǎng)中，必須要廣泛應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)來提升分布式電源的利用率。

2.2 促進了配網(wǎng)質(zhì)量的進一步提高

之所以配電網(wǎng)的分壓狀態(tài)時刻發(fā)生變化，主要是因為主動配電網(wǎng)中有很多儲能裝置，如：主動負荷集群，分布式電源等，同時，這種變化較為復(fù)雜，因此，無法找到配網(wǎng)分壓的規(guī)律。在分布式電源和隨機波動性的影響作用下，整個配電網(wǎng)的電壓會出現(xiàn)穩(wěn)定性較差現(xiàn)象，同時，電壓質(zhì)量容易受到接入和退出的影響，繼而影響到配網(wǎng)設(shè)備使用壽命，所以，要針對主動配網(wǎng)中電壓不穩(wěn)定的情況，及時采取科學(xué)手段來對其作出有效控制。在應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)的前提下，不僅將配網(wǎng)電壓不穩(wěn)定問題得到了解決，還確保了分布式電源并網(wǎng)運行的可靠性，并利用電壓協(xié)調(diào)功能來對分布式電源和儲能裝置進行有效控制，使用平滑切換技術(shù)來降低電壓不穩(wěn)定情況的發(fā)生概率。

2.3 為主動配網(wǎng)運行管理提供了便利

分布式電源具有可控性能弱、分布分散的特點，因此，為保證整個配網(wǎng)系統(tǒng)的正常供電，需要對分布式電源進行協(xié)調(diào)供電[3]。積極應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)對分布式電源和用戶的有效整合，并將微電網(wǎng)技術(shù)以智能單元的方式接入大電網(wǎng)，從而最大程度降低了分布式電源與用戶的控制難度，這對配網(wǎng)運行管理人員來說起到了非常重要的作用。主動配電網(wǎng)將微電網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)參數(shù)和運行狀態(tài)進行及時傳遞，大大提升了配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性與可靠性。

3 實際應(yīng)用研究

3.1 微電網(wǎng)在主動配網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

主動配電網(wǎng)技術(shù)在國內(nèi)外都得到了廣泛應(yīng)用，國際電網(wǎng)會議中已經(jīng)明確了主動配電網(wǎng)的含義：通過采用拓撲結(jié)構(gòu)來對主動配電網(wǎng)進行管理，在日常運行中，主要是對分布式能源進行主動管理和有效控制[4]。近年來，一些歐美國家紛紛開展了主動配電網(wǎng)示范工程，推動了主動配網(wǎng)工程的快速發(fā)展。在主動配網(wǎng)和分布式電源并網(wǎng)運行的過程中，主要是將大電網(wǎng)作為支撐，借助主動配電網(wǎng)和多個微電網(wǎng)來形成了一個聯(lián)合運行系統(tǒng)，不僅降低了分布式電源對配網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾影響，還促進了整個系統(tǒng)供電能力的有效提升[5]。如圖1所示，微電網(wǎng)接入主動配電結(jié)構(gòu)。

在該系統(tǒng)中，已經(jīng)形成了一個獨立的電源模式，聯(lián)絡(luò)線與微電網(wǎng)之間存在互為影響的關(guān)系，聯(lián)絡(luò)線與微電網(wǎng)1，微電網(wǎng)2以及微電網(wǎng)3之間互為支撐，信息互動，能量雙向流動，這樣一來，有效保證了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 微電網(wǎng)在主動配網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

在信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展的前提下，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計已經(jīng)無法滿足微電網(wǎng)技術(shù)在主動配網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用要求，因此，要充分考慮分布式電源在主動配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的適應(yīng)性。積極運用微電網(wǎng)技術(shù)來對主動配網(wǎng)與微電網(wǎng)規(guī)劃進行合理設(shè)計，將微電網(wǎng)這一關(guān)鍵技術(shù)得到有效利用[6]。在主動配電網(wǎng)運行中，有源網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)電壓調(diào)整，機電保護，潮流分布等諸多問題。為了能夠?qū)⒁陨线@些問題得到及時妥善解決，充分發(fā)揮了微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，將其靈活運用在主動配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計過程中，將分布式電源和微電網(wǎng)有效的連接起來，以此方式將新能源的優(yōu)勢得到最大程度的發(fā)揮，但是還需要進行主動配電網(wǎng)與微電網(wǎng)網(wǎng)架的綜合規(guī)劃，從系統(tǒng)運行的基本要求出發(fā)，從而實現(xiàn)對指標(biāo)、方案的合理優(yōu)化[7]。在微電網(wǎng)接入主動配網(wǎng)系統(tǒng)的過程中需要及時制定一個長期的規(guī)劃以及短期規(guī)劃，并充分考慮模型建立，電源類型，儲能配套以及負荷需求，同時，將經(jīng)濟效益和環(huán)境效益作為分析內(nèi)容的一部分，只有這樣，才能有效提升用戶滿足度。以微電網(wǎng)形式將分布式電源，儲能裝置、負荷等及時接入主動配電網(wǎng)雙層規(guī)劃中，認真分析雙層指標(biāo)，并將接入點及時納入主動配電網(wǎng)微電網(wǎng)中，由于分布式電源數(shù)量較多，因此充電站數(shù)量較大，功率波動性很大，具有一定的隨機性，然而可控性很低，這將給配網(wǎng)負荷預(yù)測工作帶來一定困難。所以需要從實際情況出發(fā)，同時，積極將發(fā)電預(yù)測，分布式電源，負荷預(yù)測，容量配置，電力機制調(diào)整等工作列入配網(wǎng)規(guī)劃工作范圍內(nèi)，在規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)上，及時針對微電網(wǎng)與主動配網(wǎng)之間、儲能裝置與分布式電源之間的功率轉(zhuǎn)換等實際情況，來制定合理有效的功率調(diào)控措施，只有這樣做才能將微電網(wǎng)接入主動配網(wǎng)的優(yōu)勢得到最大程度的發(fā)揮。為了確保系統(tǒng)運行的安全性，還需要對固態(tài)變壓器，電子設(shè)備，變電站電容等設(shè)備選型制定安全措施，從而使得微電網(wǎng)布局成為主動配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作中的核心部分。

在微電網(wǎng)接入主動配電網(wǎng)之后，及時形成了一個互動性很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與此同時，電壓分布的多樣性，多層次，多約束，多模式等特點成了非線性系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化中的問題。及時對其進行深入探討，并展開了以下研究：對微電網(wǎng)主動配網(wǎng)中的多層次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的潮流特點做出了充分考慮。認真分析了分布式電源具有的不確定性和電源互補性等特征。及時對電氣運行指標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)以及經(jīng)濟效益等多項目標(biāo)進行了探討，同時，還對系統(tǒng)配置做出了科學(xué)合理的優(yōu)化。制定應(yīng)急方案設(shè)計，從而有效增強微電網(wǎng)的抗災(zāi)害能力。

3.3 微電網(wǎng)在主動配電網(wǎng)方案控制中的應(yīng)用

隨著時代不斷發(fā)展，越來越多的微電網(wǎng)被接入主動配網(wǎng)中，使得微電網(wǎng)的分布式特征得到了凸顯，同時，也改變了主動配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)滲透率得到了很大提升，一定地理區(qū)域內(nèi)，微電網(wǎng)群得到了可靠、高效的運行，這為整個配網(wǎng)系統(tǒng)的能量動態(tài)動態(tài)平衡以及電能質(zhì)量的有效提升都得到了很大提升。圖2所示為微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的解決方案。

在系統(tǒng)控制過程中，主要采取了這些措施：集中式控制、分布式控制、分散式控制等，將微電網(wǎng)群為基礎(chǔ)，及時為主動配電網(wǎng)系統(tǒng)運行提供了可靠性的技術(shù)路線。

在集中式控制這一過程中，微電網(wǎng)中的各類信息主要是由主動配電網(wǎng)中心進行直接掌握的，根據(jù)已經(jīng)掌握的系統(tǒng)信息來制定有效的微電網(wǎng)發(fā)電計劃，并對微電網(wǎng)的能量輸出進行合理管控，享有全部控制權(quán)，通過采取靈活方式，積極實現(xiàn)了微電網(wǎng)群集的協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化調(diào)度。在此過程中，還要注意運算量和通信流量對系統(tǒng)控制中心提出了較高要求，因此，必須要重視系統(tǒng)的擴展性和兼容性。

分布式控制過程中，微電網(wǎng)群主要是通過主動配電網(wǎng)來進行調(diào)控，在調(diào)控環(huán)節(jié)不需要微電網(wǎng)為相鄰微電網(wǎng)提供系統(tǒng)信息，僅需要依靠微電網(wǎng)群就可以做到靈活管控，由此一來，促進了系統(tǒng)運行效率的不斷提升，更好的滿足了用電戶對主動配電網(wǎng)系統(tǒng)提出的要求。

4 微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用趨勢探討

主動配電網(wǎng)接入分布式電源的能力評估水平不斷提高。實際工作中積極應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)來將各種信息進行及時整合，將分布式電源的優(yōu)勢得到了最佳發(fā)揮，有效消除了微電網(wǎng)技術(shù)對分布式電源波動性和間歇性的影響，確保主動配電網(wǎng)可以高效消納分布式電源，對主動配電網(wǎng)以及分布式電源進行了實時優(yōu)化，使得柔性、高效率消納分布式電源成為微電網(wǎng)技術(shù)未來的應(yīng)用趨勢[8]。主動配電網(wǎng)中的分布式電源具有分散性強，能量雙向流動等優(yōu)勢，通過研發(fā)能量管理系統(tǒng)，更好的兼顧了分布自治和集中協(xié)調(diào)的要求，還實現(xiàn)了主動配電網(wǎng)的主動管理。

5 結(jié)語

通過對微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的運用以及發(fā)展趨勢進行具體分析，從而促進了微電網(wǎng)技術(shù)的進一步提升，其發(fā)展空間更為廣闊。新時期下，用電戶對主動配電網(wǎng)提出了更高的要求，出于安全考慮，還需要對微電網(wǎng)接入主動配電網(wǎng)的管理技術(shù)進行大力研究，并制定有效的管理措施，積極實現(xiàn)配網(wǎng)經(jīng)濟效益最大化。

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Application and Analysis of Microgrid Technology in Active Distribution Network

WU Ping

（School of Electric Engineering，Sanmenxia Polytechnic， Sanmenxia 472000， China）

Abstract： Microgrid technology is actively introduced into the distribution network connection process， so as to form a network with intelligent control function in time and better ensure the stable operation of the whole distribution network. In order to effectively reduce energy consumption， we need to analyze microgrid technology in detail and apply it to the distribution network actively， so that this mode will become the main trend of active distribution network. This paper will make a scientific research on the practical application of microgrid technology in the active distribution network.

Key words： microgrid technology； application；active distribution network

責(zé)任編輯 祁秀春