微電網系統規劃設計探討

黃志強

摘? 要：微電網系統能夠支持新能源的使用，從而實現電力系統的低碳環保運行，對此就需要對微電網進行科學地規劃與設計。實際的規劃要從各種變化性因素、干擾性因素入手，深入剖析微電網介入對配網規劃帶來的影響，從而提供微電網與配網協調規劃發展的思路，提出層次分明的規劃設計理念，從而控制規劃成本。文章分析了微電網系統的特征、分類以及規劃設計方案。

關鍵詞：微電網系統;特征;規劃設計

中圖分類號：TM715 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）25-0103-02

Abstract： The microgrid system can support the use of new energy， so as to realize the low-carbon environmental protection operation of the power system， so it is necessary to plan and design the microgrid scientifically. The actual planning should start with various variability factors and interference factors， deeply analyze the impact of microgrid intervention on distribution network planning， so as to provide ideas for the coordinated planning and development of microgrid and distribution network， and put forward a hierarchical planning and design concept， in order to control the planning cost. In this paper， the characteristics， classification and planning and design scheme of microgrid system are analyzed.

Keywords： microgrid system; characteristics; planning and design

前言

不同于普通的配電網，微電網涉及源、網、荷、儲等多方面，其規劃、設計要從多個角度全面衡量，要實現各類能源的充分利用與全面開發與優化配置，可以說微電網的規劃相對復雜化、多元化，隨著微電網應用規模的持續擴大，微電網系統的規劃設計方式也應逐漸朝著完善方向發展。

1 微電網系統的特征與分類

隨著社會經濟的發展，電力供應任務日益繁重，電網得到了大規模地建設與拓展，對此如何提高供電質量、縮小供電距離、確保安全、穩定、持續地供電，正在逐漸變成電力企業急切面對的關鍵問題，對此可以嘗試微電網系統的應用，不僅可以控制分布式控制器的使用，排除其弊端，也能提高對電網的控制水平，特別是微電網的暫態控制，能夠借助就地控制器、分布式電源等來達到高效控制的目的，以此來優化電網的安全水平。目前微電網通常包括交流微電網、直流微電網以及交直混合微電網等，按電壓等級分主要為中壓配電支線微電網和低壓微電網。其中低壓微電網整體規模小，通常適合于電力或能源用戶。而直流微電網相比交流微電網則具有更為高效接納分布式新能源和儲能負荷供電的優勢。

微電網系統的規劃優化設計是整個微電網系統建設的核心技術，其系統的規劃水平直接影響到微電網是否能夠安全、平穩、高效地運行，從而極大地影響到相關用戶的安全、可持續發展。和以往的電網建設對比起來，微電網系統實際工作過程相對復雜，具體包括多種能源形式、能源調度等。如果微電網系統的規劃與設計難以達到規定的標準和規范，既影響到微電網的運行效益，更可能威脅到大電網系統的運行安全。對此必須科學地規劃、分配與安排微電網容量、結構等，從而最大程度上控制其運行成本，維護電網的安全、平穩運行。微電網規劃與設計時期，由于可再生能源具有不定性，很容易影響到規劃設計的進程，而且微電網系統通常有著相對復雜的運行模式，不同的能源都將參與其中，為了保證配網的高效、穩定工作，則要對微電網的規劃設計實施高度的優化。

2 微電網系統規劃設計

2.1 微電網-配電網協同規劃

微電網的使用會對配電網形成有源負荷，二者的協同規劃，才能從整體上打造出高質量、高水平的電網系統。

（1）微電網和配電網相互適應性發展。根據當前微電網負荷的結構、特征來對應創建微電網方針計算模型，其中涵蓋：故障恢復、網絡重構相關因素，對應探究故障處理策略的配網與微網安全評價方法，對應提供支持威望優化又能確保配網質量的優化策略。分析微電網電壓無功調整的特點，創建一個配網電壓無功優化模型，最終形成一套無功優化配置方案，方案中顧及到投資成本、運行經濟性、微電網電壓調節能力等重要項目，逐步研究出提高微電網接納能力的評估方法，其中要深入剖析影響微電網接納能力的有關因素。

（2）微電網與配電網協同規劃的原則。根據微電網的類別、大小、滲透水平、供電是否安全等來總結出電網供電區域的規劃標準與準則，從而結合具體實際來指導微電網-配電網的協同規劃，從而全面提高供電服務水平，確保安全穩定供電，提高電能質量，節省投資成本，對應分析網架結構、設備選型、通訊裝配等重要原則，從而妥善地適應各類微電網的供電模式，全面優化配網與微網性能。

2.2 微電網群分層分區規劃設計

未來的微電網不會孤立存在，而是朝著若干微電網群方向發展，相互間能夠聯通、供電。微電網群也將采取各種這樣的組網模式、運行方法、復雜的耦合關系。實際的微電網群從設計到運行、再到控制都要本著逐層次、逐區域協調又孤立的原則，而且要考慮到資源的優化配置、方便電網控制等關鍵因素，對微電網群規劃目標進行層層分解，各個區域合作規劃對應設計分支任務，各個層次、區域間的規劃也需要彼此獨立，也要以同樣的設計目標來彼此聯系起來。這種逐層次、逐區域的規劃方式能最大程度地讓微網規劃簡單化，同時方便創建起充分利用各種資源，控制層次分明的系統構造。

（1）分區分層的方法。實際的微電網逐層次、逐區域劃分要從電壓的種類、等級、調控方式、供電服務范圍等方面加以剖析，不同區域內各類電源、儲能等都要達到一定調控能力，統一區域內部的電源與調控方式要大致相同，而且能彼此間協調適應。分層分區法要全面照顧到微電網中電源的類別、滲透程度、供電水平等，一般選擇聚類法進行科學分區，具體就是參照元件的特征、性質來區別性分類，例如：結合分布式電源所處的電網結構來對應規劃其電氣距離、運行模式、出力特點等，使對應的邏輯關系簡明化，也能更靈活地制定相關控制規則，現實操作過程中也要盡量規則地規劃區域。

（2）區域資源優化配置。以目標函數創建微電網優化配置模型，從而達到不同區域的獨立運行，逐個區域配置的前提下，也要對區域內的資源進行評估，具體則要從其運行模式、調節特點、響應速度等來科學地評估，通過評估能夠明確分支微電網的調控水平，進而確保整個區域范圍內的均衡性。

2.3 微電網的模塊化設計

微電網模塊化設計能有效地克服傳統的定制化設計的弊端，模塊化設計推動著“微電網建設”向“微電網配置”方向發展，讓設計方案科學、合理、適應性強。所謂模塊化設計就是集中探究微電網的基本模塊規劃、相關功能劃分，具體的設計方案如圖1所示。

（1）基本模塊與功能劃分。設置能夠適應不同類別微網的基本模塊，逐個類別剖析，才能達到模塊化設計。還要重點分析電壓等級、控制方法等對微電網基本模塊的影響，可以讓有著類似功能的模塊成為基本單元，對其功能、性質、參數等加以定義，創建微電網基本模塊庫。

（2）微電網模塊化結構設計與模塊組合配置。根據各類微電網的運用環境，深入剖析模塊組合是否科學合理，并研究出模塊控制的科學性、合理性，對應分析出以模塊成本、系統穩定程度為根本目標的模塊優化組合方式。

（3）微電網模塊化典型設計。根據投資量、建設時間、檢修成本等的差異來針對性對微電網模塊進行典型設計，使之有效適應各類運行模式與功能需要，具體的典型設計內容包括：接入電壓的等級、保護的配置等，這樣才能讓微電網的設計達到模塊高度集成、便于使用等優勢特點。微電網模塊化設計能夠推動微電網功能模塊朝著高度科學化、標準化方向發展，而且可以憑借客觀采購、大規模地生成來實現，這樣不僅控制了工程的設計難度，也降低了工程施工成本，加快了工程建設進度。

3 結束語

微電網系統的規劃設計模式應本著趨利避害、支持配網系統的發展的原則，可以選擇微電網與配網協同發展的規劃模式，也可以實行分區分層規劃，或者采用模塊化規劃方法，這樣才能真正支持和促進微電網系統的規劃設計，實現微電網規劃設計的良性發展。

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