分布式發電與微電網技術在電網中的應用

張浙波 葉飛宇 趙申軼

摘? ?要：近年來，伴隨科學技術的飛速發展，我國電力行業開始全面推廣和使用分布式發電和微電網技術。鑒于此，本文首先介紹了這兩種技術的定義和特點，其次結合實例分析了其應用需求，最后對二者在電網中的實際應用展開探討。旨在為相關人員提供參考，為提高我國電力水平貢獻力量。

關鍵詞：分布式發電? 微電網技術? 電網

電力行業要想實現可持續發展，必須加強分布式發電與微電網技術的應用。因為其在電網中不僅能避免負荷過度依賴大電網，縮短電力運輸距離，減少電力系統運營過程中的開銷，還能有效提升電力系統應對突發性災難的能力，保證供電的穩定性與安全性。

1? 分布式發電概述

1.1 基本定義

所謂分布式發電，具體是指通過使用不同分散存在的、可用的能源，如本地可直接獲得的化石類燃料、可再生能源來供電的一種技術。其電源為獨立電源，電功率較小，一般在幾千瓦到數百兆瓦之間，以分散的方式放置在客戶周圍。鑒于其發電規模比較小，所以經常接入配電網。

1.2 主要特點

第一，容量較小，在幾十千瓦和幾百兆瓦之間。第二，具有分散性，能在客戶周圍就近輸電，降低高壓供電網絡資金投入。第三，具有可控性，可以為客戶供應優質、穩定的電能。第四，易被天氣因素干擾，有一定的波動性與隨機性。第五，某些系統可進行熱、電、冷聯供，有效提升能源使用率。第六，多種并網形式和一次能源方式，可提高諸多可再生能源的利用率，如燃料電池、太陽能、水能等等。當然，缺點也是有的，如安裝成本高，不易控制主網[1]。

2? 微電網概述

2.1 基本定義

其是一種新興的網絡結構，由各種裝置（能量轉化裝置、保護裝置、儲能裝置）、系統（管理系統、有關監控與負荷）以及分布式電源共同組成，屬于小型發配電系統。微電網不僅能獨立運行，還能和外界電網并網運行，做到電、熱、冷三聯供。

2.2 主要特點

第一，不僅保留了每個獨立分布式發電系統所具備的長處，還添加了集成各種分布式電源的新模式。第二，微電網可獨立運行，這便決定了其并不會對大電網造成不良影響，因此無需改變后者的運行策略。第三，可采用不同的方法連接和斷開分布式電源，確保其和大電網順利完成并網和切離的轉換。第四，若上級電網出現問題，可獨立運行持續輸電，有效提升供電穩定性。第五，加大系統容量，同時搭配儲能系統，增加其慣性，以防出現電壓閃變與波動情況，保證電能質量。第六，可處理某些調峰與備用問題，滿足不同地區、不同季節的電力需求，確保供電系統的安全性和經濟性滿足客戶要求[2]。

3? 分布式發電與微電網技術在電網中的應用

3.1 應用需求

3.1.1 分布式發電技術的應用需求

以我國某地區為例，其距大陸較遠，還未實現和大電網并網運行，雖然此地區對電力并沒有過高的需求，但要是把電力系統引進此地區，將會花費大量成本。分布式發電在此方面卻沒有過多要求，而且敏捷性較好，只需耗費一少部分成本便可依靠本地的自然資源完成發電。現階段，此地區具有大量分散性的海島風能源，應用此種發電方式是最佳選擇。另外，若出現季候風，還能依靠布置在附近的分布式電源進行輸電，這樣不僅能滿足用電量較大的客戶用電需求，還能保證為用電量較小的客戶持續供電。

3.1.2 微電網技術的應用需求

某地區電網中共有139座中小水電并網運行，一旦設備設施或110kV電網出現問題，現階段采用的處理方法是隔離和限制小電源，這樣能降低其對大電網的不良影響，以防非同期并網。此方法并沒有兼顧到和主網斷開后小水電獨自運行的穩定性，導致部分電網穩定性下降。此時，微電網的重要性凸顯出來，可通過其來正確配置小水電和其負荷，組成一個縣級的獨立自主的微電網系統，在此系統中利用負荷與電源的互動性和可控性，為客戶提供優質電能。主網在斷開狀態下，微電網一邊并網一邊運輸負荷，哪怕主網出現運行問題其也能自行轉換到獨立運行狀態。針對主網而言，微電網象征著一個主體單元，能順利連接到主網共同運行[3]。

鑒于并網線路運輸容量有限，汛期電網棄水問題非常惡劣，采用微電網技術，把其中剩下的電能在網內就近輸送給本地用電量較大的客戶，不僅能改善棄水問題，還能確保地區電量送電均衡，保持內部供需平衡，有助于避免在電網汛期發生窩電狀況。

3.2 主要技術

現階段，利用率較高的分布式發電技術有以下幾種：一是風力發電;二是光伏發電;三是儲能電池。不同類型的發電形式，存在的技術難點也大相徑庭，應用時要做到具體問題具體分析。

3.2.1 風力發電

此地區中部和沿海地區擁有大量的風能資源，西南部土地資源緊缺，加上近年來負荷成長速度過慢，風機布點需要經過很遠的距離才能把電力供應到東部去，其布置在中部區域。為減少發電投入，同時兼顧到東部柴油發電機組調節能力與中東部以及中部的負荷能力，打算建設5*750W風力發電機組，4MW裝機容量;機組連接10kV電壓等級電網，把機組設立在地區中路偏南位置。通過運算可知，機組理論、實際年發電量分別為9730MWh、7128MWh，一年滿發2020h。

3.2.2 光伏發電

由于此地光伏資源較少，相關設施龐大，因此不建議再建光伏電站，但要預留出并網接口。

3.2.3 儲能電池

中部建設了風力發電站，為最大化的避免間歇性對系統造成的不良影響，在靠近風力發電的地方，建設了500kW×6h的儲能電池，并配備了相適應的變流器，和中部10kV開關站相連接。結合電源計劃的規模與之前的布置情況，制定出以下方案：在地區東南部建設一個柴油機發電廠，設立7臺柴油發電機組（1000kW），并在機組內連接電壓等級電網（10kV）。在中部偏南位置建設風力發電組（5×750kW），在其中連接電壓等級電網（10kV）。在中部靠近風力發電機的地方，建設儲能電池（500kW×7h）。

3.3 技術原則

3.3.1 不同運行模式優質轉換

近年來，某地區智能微網使用的是孤立運行模式，日后將變成聯網大電網運行模式。此項目利用新興的通信技術與科學的控制對策，通過微網一體化智能系統完成不同運行方式間的優質轉換，大大降低其對微電網的不良影響，從而提高系統的穩定性與安全性。

3.3.2 不同可再生資源的調控

采用高新的控制與通信技術，可實現并網協調不同種類的可再生能源系統，這樣一來能大大提高再生能源的利用率。此外，由于此種資源具有多元性，能有效避免過去單一再生能源出現供電波動性、間歇性狀況，讓再生清潔能源充分發揮自身優勢。

3.3.3 大容量儲能技術的運用

關于智能微網工程，此地區安排了相應的儲能系統（500kW×7h），通過普通蓄電池和新型儲能電池聯合使用的方法，來提高電能質量與資源利用率。不僅有效提升了系統的穩定性，還發揮了一定的技術帶頭作用。

3.3.4 需求側管理水平與客戶參與率的提高

為讓電力企業和用戶之間保持緊密聯系，有良好的契合度，可采用智能調控用電負荷與建設AMI的方法，同時搭配高新技術（控制技術、傳感技術等）來實現。比如：用戶能按照自己的用電需求向電力公司反映實際情況，這有利于電力公司準確調節峰谷，不斷提高需求側管理水平[4]。

3.3.5 智能化、自動化運行微電網

今后微電網的發展方向將會以智能化與自動化為主，通過其來減輕工作人員的壓力，做到無人看守。在建立過程中，不僅要使用各種高新技術，還要建設一個多電源的調控系統，以實現遠程控制、遠程觀測等等，在各項工作中實現智能化。另外，建設智能系統是保證微網系統優質運行的有效途徑，需擁有綜合能量監管以及環境、微網、視頻監控等功能，以確保系統更加穩定。

3.4 發展方向和優勢

在我國智能電網發展過程中，配電網要實現被動式網絡向主動式網絡的轉變。引進分布式發電，能把發電側和客戶側完美銜接在一起，讓二者都能積極參加到電力系統的完善過程中，再結合微電網技術，可以讓主動式網絡越來越優化。

把配電網運行和分布式發電聯系起來，就好比在配電網運行過程中放入了分布式電源。將其和微電網聯系起來，就好比供電系統間可以實現互聯并列運行。分布式電源和微電網技術的融合，能充分發揮出前者智能性與敏捷性的優勢，為不同分布式電源實現并網運行創造有利條件。毫不夸張的說，這是分布式電源效能最重要的運行模式。通過深入研究微電網和分布式電源技術可知，把再生能源融入其中，能提高負荷的多樣性，進而確保電網更加穩定、順利的運行[5]。

4? 結語

綜上所述，在電網中應用分布式發電和微電網技術，是時代發展的必然趨勢。相關人員必須要對此予以高度重視，結合當地實際情況，有針對性的選用技術手段和應對措施，充分發揮出二者的優勢，為用戶提供更加安全、更加可靠的電能，不斷提高電網建設水平。

參考文獻

[1] 李晶，肖志斌，劉義友.淺談微電網技術的發展及應用[J].科技創新與應用，2015（35）：161.

[2] 王玉勝.2015第四屆分布式發電與微電網技術大會在內蒙古成功舉辦[J].電氣技術，2015（8）：3-4.

[3] 蘇萌.分布式發電技術在電力系統中的應用綜述[J].價值工程，2019，38（27）：227-228.

[4] 胡桂軍，王東利，李飛，等.分布式發電對配電網繼電保護的影響[J].通信電源技術，2019，36（9）：229，231.

[5] 閆瑋袆.分布式能源接入電網影響研究[J].通信電源技術，2019，36（9）：252-253.