新能源電力系統中的智能微電網運行與優化研究

王 啟，王思群

（1.山東新國華項目管理咨詢有限公司，山東 濟南 250014；2.青島越洋工程咨詢有限公司，山東 青島 266024）

0 引 言

新能源電站電網接入下的智能微電網是現階段電力行業中一種新型的能源供應模式。微電網與電力系統中的主電網均是獨立運行的，通過并網運行模式實現微電網與主電網的相互連接。在智能微電網運行過程中，需要做好能源的整合管理工作，并根據用戶用電需求實現電力能源的統一調配，從而提升電力系統運行的安全性和穩定性。

1 新能源電站電網接入下的智能微電網發展趨勢

1.1 多能源融合

新能源已逐漸成為電力行業能源供給的重要源頭。傳統火力發電不僅需要消耗大量的不可再生能源，還會嚴重破壞生態環境。而新能源發電方式能夠有效改變電力行業發展現狀。風能、太陽能等可再生能源產生的電力能源不僅能夠滿足部分用電需求，且對周邊生態環境的影響較小。因此，智能微電網的多能源融合將顯著提升電力能源的調配質量和供給效率。基于光伏的微電網結構如圖1 所示。

圖1 基于光伏的微電網結構

1.2 智能化與自動化

新能源電站電網接入下的智能微電網將朝著智能化與自動化方向發展。智能微電網在運行過程中會產生大量的信息數據，如何有效整合并分析這些數據非常重要。通過應用人工智能技術能夠有效提高數據的分析效率和預測算法的精準性，同時電力企業應不斷加強對智能微電網技術的創新和優化。例如，將儲能技術與能源分配系統結合到一起，實現電力能源的有效協調和分配，在滿足用戶用電需求的同時，提高智能微電網的運行質量和效率，從而推動整個電力行業的快速發展。

2 新能源電站電網接入下的智能微電網關鍵技術

2.1 新能源智能評估與選擇

新能源電站電網接入下的智能微電網需要全面評估與選擇可利用的新能源資源。在評估過程中，微電網需要根據用戶的用電需求合理分配不同發電方式的新能源電站。一方面需要盡可能充分利用可持續再生資源，另一方面要確保滿足用戶的用電需求，在降低微電網運行成本的同時，最大限度地提高微電網整體的運行質量和運行效率。

通過分析太陽能的輻射、風速及水流速度等方式智能評估與選擇新能源資源，且在安裝新能源發電系統時需要分析周邊環境，結合地理位置和氣候條件來確定新能源電站的發電方式、發電量等參數。例如，在太陽輻射時間較長、輻射強度較高的地方建設太陽能發電系統；在地勢較高、風力較強的地方建設風能發電系統。此外，可以利用智能微電網將太陽能發電系統與風能發電系統接入電網，充分利用新能源，以推動整個電力系統的建設與發展。

2.2 多源數據采集清洗技術

多源數據采集清洗技術指從多個數據源中獲取大量信息數據，并對這些數據進行清洗分析[1]。智能微電網需要將多種能源有效的結合到一起，而利用多源數據采集清洗技術能有效收集不同發電方式產生的信息數據。同時，多源數據采集清洗技術能夠覆蓋智能微電網中的變電站、用戶終端、控制中心等位置，確保整合分析智能微電網中的所有信息數據，從而為智能微電網的穩定運行提供堅實的數據基礎。

2.3 分布式儲能技術

分布式儲能技術指通過網絡使用機器上的磁盤空間，并將這些分散的存儲資源組合成一個虛擬的存儲設備，實現數據的分散存儲。分布式儲能技術在新能源電站電網接入下的智能微電網中也有著重要的應用，分布式電源變流器與電網之間的功率分配計算公式為

式中：Vgird為電網電壓；Egen為變流器端電壓；Xs為電網電源與變流器之間的線路阻抗；θgen為變流器端電壓的功率因素；θgird為電網電壓的功率因素。

利用分布式儲能技術能夠提高電力能源的存儲量和存儲效率。在進行電力能源供給時，該技術遵循就近原則，優先使用需求點附近的電力能源進行供給，以提高用戶用電滿意度。

2.4 微電網頻率和電壓動態穩定技術

當新能源微電網處于孤島運行狀態時，由于缺少主網的支撐，需要采用具有模擬慣量和阻尼特性的控制策略，確保微電網頻率和電壓的穩定性[2]。微電網頻率和電壓動態穩定技術是一種對微電網頻率和電壓進行動態控制的技術。微電網具有獨立的運行空間環境，利用微電網頻率和電壓動態穩定技術能夠控制并網逆變器，以模擬微電網的促發頻率和運行電壓的變化情況。同時，根據微電網頻率和電壓動態穩定情況對電力設備的運行參數進行有效調整，以提高微電網整體的安全性和穩定性。

2.5 微電網群觀群控技術

微電網群觀群控指通過集中采集多個微電網的信息，集中協調并控制各個微電網的運行狀態，從而實現微電網群的協調優化、能量互濟等功能[3]。在新能源發電裝置與增量負荷規模化接入配電系統的發展趨勢下，微電網將會以集群的形式出現在配網中，給智能配電網的運行控制帶來了新的挑戰。如何統一協調多個微電網、實現功率互濟和優化運行是微電網群運行與控制的關鍵。新能源電站電網接入下的智能微電網在群觀觀群控技術的作用下能夠有效分配、調整新能源，確保所有的新能源系統均能滿足用戶的用電需求。同時，利用微電網群觀群控技術能夠及時解決微電網存在的負載問題，從而提升微電網運行的安全性和穩定性。微電網群觀群控技術應用架構如圖2所示。

圖2 微電網群觀群控技術應用架構

3 新能源電站電網接入下的智能微電網運行優化策略

3.1 能源管理策略

新能源電站電網接入下的智能微電網運行的核心是能源管理策略，即將風能、太陽能等新能源發電系統結合到一起，對所有的電力能源進行統一發協調管理，以充分利用可再生能源。能源管理策略是確保新能源發電系統與傳統電力供給系統有效結合的關鍵[4]。一方面，利用能源管理策略將不同地區的用電需求量與供電量進行相互關聯，并根據用電需求對能源進行合理調配。例如，先利用可再生能源進行供電，當供電不足時，再通過火力發電來滿足剩余的電力需求。另一方面，通過能源管理策略可以動態調整電力能源的存儲量和釋放量。例如，在用電需求低峰期存儲多余的電力能源，在用電需求高峰期釋放存儲的電力能源，以提高能源的供需平衡水平，提高智能微電網的運行質量和效率。

3.2 系統安全性優化

在智能微電網運行過程中，應不斷加強對系統的安全性優化。因為新能源電站電網接入下的智能微電網在日常運行過程中會產生大量的信息數據，如果這些信息數據出現泄露、丟失等問題，不僅會對智能微電網的正常運行造成嚴重影響，還嚴重威脅著用戶的個人隱私安全[5]。因此，電力企業在建設智能微電網時，應選擇安全系數較高的電力設備和電力系統。同時，在進行多能源融合管理的時候，要加強對數據的監控和保護。這樣不僅能根據電力設備運行數據的變動情況來判斷其是否處于正常運行狀態，還能利用防火墻等提升智能微電網的網絡安全防護能力和系統安全性，確保整個電力系統的正常運行。

3.3 系統可靠性優化

可靠性是確保新能源電站電網接入下的智能微電網安全穩定運行的關鍵。新能源電站電網所涉及的能源類型多樣且屬性復雜，因此智能微電網需要通過有效融合多種能源，以提升整個電網運行的可靠性[6]。一方面，智能微電網需要協調好傳統火力供電與新能源供電之間的關系，確保能夠通過多能源互補滿足用戶的用電需求；另一方面，需要加強對智能微電網的預防性維護。例如，相關工作人員對微電網進行定期維護，以解決智能微電網存在的安全隱患問題，最大限度地提升智能微電網運行的安全性和穩定性。同時，在進行智能微電網系統可靠性優化時，不斷加強人工智能技術等先進技術在智能微電網中的應用力度，提高微電網的信息化建設水平，確保智能微電網在未來的市場中繼續占據有力的應用地位。

4 結 論

新能源電站電網接入下的智能微電網對于整個電力行業的發展有著重要的推動作用。智能微電網通過有效整合各類新能源，并根據用戶的用電需求對電力能源進行統一調配，不僅能夠滿足用戶的用電需求，還能最大限度地提高電力能源的利用率，降低能源損耗，從而有效推動電力系統的智能化建設和發展。