論面向主動(dòng)式配網(wǎng)的微電網(wǎng)技術(shù)論文
電力行業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎。而隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，無(wú)論是生產(chǎn)還是生活方面，都對電力輸送提出了更高的要求。在這種情況下，傳統的配電網(wǎng)很難滿(mǎn)足更多的要求。尤其是在對間歇式能源的吸納方面，傳統的技術(shù)顯得無(wú)能為力。因而，將被動(dòng)式電網(wǎng)轉化為主動(dòng)式電網(wǎng)，采用新的技術(shù)，實(shí)現對大量間歇式能源進(jìn)行主動(dòng)管理和控制，就成為了當前電力系統急需解決的問(wèn)題。微電網(wǎng)技術(shù)作為一種新的技術(shù)，其可以有效滿(mǎn)足配電網(wǎng)的這種發(fā)展需要。微電網(wǎng)技術(shù)在主動(dòng)式配電網(wǎng)中的應用，不僅能夠有效提高配電網(wǎng)的工作效率，也能有效減少能耗，是我國能源及電力發(fā)展戰略的重要方向。
1.微電網(wǎng)技術(shù)概述
1.1微電網(wǎng)的概念
當前，不同國家對微電網(wǎng)的定義有著(zhù)一定的差異。在我國，很多學(xué)者根據具體的國情，認為微電網(wǎng)主要是指具有分布式電源分派功能的特殊電網(wǎng)，這種特殊電網(wǎng)同時(shí)需要承擔該地區的中小型發(fā)電模式。從微電網(wǎng)的定義看，其與傳統電網(wǎng)的雖大區別，就在于其可以自主承擔發(fā)電任務(wù)，因而具有獨立運行的特點(diǎn)。
1.2微電網(wǎng)的特點(diǎn)分析
微電網(wǎng)主要通過(guò)分布式發(fā)電與儲存能量的融合而實(shí)現的，因而這種技術(shù)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)通常是以單點(diǎn)的方式接入。這樣，在電網(wǎng)端，其就能對發(fā)電負荷和單元進(jìn)行有效控制，并且可以充分利用分布式電源的互補性質(zhì)，使得對能源吸收的效率大幅提高，同時(shí)也會(huì )使得分布式電源受大電網(wǎng)的影響更��；二是在并網(wǎng)運行的模式下，除了主電網(wǎng)可以提供電能之外，微電網(wǎng)也能提供電能給負荷。并且，當電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候，或者電能質(zhì)量不高的情況下，主電網(wǎng)運行時(shí)，微電網(wǎng)就能主動(dòng)斷開(kāi)，并能夠作為獨立的電網(wǎng)運行；三是微電網(wǎng)可以起到平衡能量的作用。微電網(wǎng)在運行過(guò)程中，其慣性很小，這樣，當分布式電網(wǎng)不能有效滿(mǎn)足實(shí)際電能需要時(shí)，通過(guò)儲存電能，微電網(wǎng)就能實(shí)現能量的平衡。四是微電網(wǎng)的運行方式更加靈活。微電網(wǎng)的運行模式既可以是并網(wǎng)運行，也可以是孤島運行。在并網(wǎng)模式下，對于負荷而言，其電能既可以來(lái)自上級電網(wǎng)，也可以來(lái)自微電網(wǎng)。而對于微電網(wǎng)而言，其不僅可以從上級電網(wǎng)獲得電能，也能將電能輸送給上級電網(wǎng)。此外，當電網(wǎng)電能質(zhì)量不夠，或者其發(fā)生故障，微電網(wǎng)就能主動(dòng)與其斷開(kāi)，實(shí)現獨立運行。五是微電網(wǎng)的經(jīng)濟效益好。微電網(wǎng)的主要優(yōu)勢之一就是能夠減少能耗，其對能源的利用率很高。因此，從環(huán)保和節能的角度看，微電網(wǎng)的效果更好，投資成本、運行成本和維護成本都很低，且能滿(mǎn)足用戶(hù)對電能的需求變化，其發(fā)展前景很廣闊，是電力行業(yè)發(fā)展的主要方向。
2.微電網(wǎng)技術(shù)在主動(dòng)式配電網(wǎng)中的應用
2.1提高分布式能源的利用效率
微電網(wǎng)技術(shù)可以有效調節配電網(wǎng)中雙向電流的大小和方向，因而能夠對分布式電源進(jìn)行柔性消納。這種對分布式電源功率的有效調節，可以在保證正常供電的情況下，將多余的能量輸送到其他電網(wǎng)中，也可以輸送到負荷或者微電網(wǎng)系統中。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是，可以實(shí)現對電力資源的充分利用。因此，通過(guò)微電網(wǎng)技術(shù)的應用，主動(dòng)式配電網(wǎng)可以有效提高分布式電源的利用效率，實(shí)現高效節能的效果。
2.2降低電網(wǎng)損耗
在傳統的配電網(wǎng)線(xiàn)路中，由于長(cháng)距離輸電，往往會(huì )造成一定的電能損失。而微電網(wǎng)技術(shù)的應用，則可以降低電網(wǎng)的損耗。在配電網(wǎng)中，如果電源與儲能裝置分布不科學(xué)，就會(huì )影響到配電網(wǎng)潮流的分布，使得電量損耗很難得到控制。所以，對于主動(dòng)式配電網(wǎng)而言，如何實(shí)現對分布式電源和儲能裝置，以及負荷的合理分布至關(guān)重要。微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢在于，其可以對電網(wǎng)的運行模式進(jìn)行優(yōu)化，從而可以對潮流進(jìn)行有效調節，進(jìn)而實(shí)現降低配電網(wǎng)的電能損耗。
2.3提高配電網(wǎng)電壓質(zhì)量
在主動(dòng)式配電網(wǎng)中，由于存在很多的分布式電源和儲能裝置，并且負荷也有很多，這就使得配電網(wǎng)的電壓分布不穩定，處在不斷變化的過(guò)程中。并且，多數情況下，這種電壓的變化是沒(méi)有規律的。這就容易導致電壓質(zhì)量不高，進(jìn)而會(huì )直接影響到配電網(wǎng)中設備的壽命。所以，對主動(dòng)式配電網(wǎng)的電壓穩定性進(jìn)行控制尤為重要。微電網(wǎng)技術(shù)的應用，可以具備電壓協(xié)調控制功能，能夠對分布式電源和儲能裝置的參數進(jìn)行控制，使得主動(dòng)式配電網(wǎng)接口處的電壓得到有效控制，從而能夠減少電壓不穩定現象發(fā)生的概率。
2.4提高主動(dòng)式配電網(wǎng)的可靠性
對于配電網(wǎng)工作，由于受到功率雙向流動(dòng)的影響，潮流分布存在很大的不確定性。同時(shí)，分布式電源并網(wǎng)使用，也會(huì )影響到配電網(wǎng)的可靠性。而當微電網(wǎng)和主動(dòng)式配電網(wǎng)并網(wǎng)運行時(shí)，就可以對用電質(zhì)量和用電需求進(jìn)行有效保障。并且，當運行中發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)也可以轉為獨立運行狀態(tài)，從而能夠保證供電的連續性。此外，微電網(wǎng)也會(huì )避免因為檢修或電網(wǎng)故障而引起的斷電現象。所以，微電網(wǎng)技術(shù)的應用，也能提高主動(dòng)式配電網(wǎng)的可靠性。
2.5降低主動(dòng)式配電網(wǎng)的管理難度
由于分布式電源分布分散，控制性能又弱，因此，在保證對用戶(hù)正常供電和經(jīng)濟用電等情況下，就使得配電網(wǎng)的運行管理難度加大，配電網(wǎng)的能量信息也很難控制。微電網(wǎng)技術(shù)則可以對分布式電源和負荷進(jìn)行有效整合。而且，微電網(wǎng)可以作為智能單元接入主電網(wǎng)，從而能夠降低對分布式電源和負荷的控制難度。此外，微電網(wǎng)還可以保證電網(wǎng)運行的穩定性，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性，并能對主動(dòng)式配電網(wǎng)中的能量傳輸進(jìn)行調控。只需要通過(guò)對微電網(wǎng)的監控，就能將信息傳遞給控制系統，這樣就能有效降低主動(dòng)式配電網(wǎng)的管理難度。
3.微電網(wǎng)的問(wèn)題及解決對策分析
盡管微電網(wǎng)有著(zhù)很多方面的優(yōu)勢，并且有著(zhù)非常廣闊的應用前景。但作為一種新的技術(shù)，微電網(wǎng)在應用中仍然會(huì )存在一定的問(wèn)題。
3.1電能質(zhì)量問(wèn)題
微電網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題主要表現在高電壓、諧波污染和頻率/電壓閃變等方面。由于配電網(wǎng)上存在很多負荷，因此，沿著(zhù)線(xiàn)路，節點(diǎn)電壓會(huì )逐漸下降。而當饋線(xiàn)與分布式電源相接后，系統電壓降落就會(huì )減小。尤其是在負荷減小的情況下，分布式電源接入處的電壓就達到極大值，有時(shí)候還會(huì )超過(guò)電壓允許波動(dòng)的范圍，這就會(huì )出現高電壓的問(wèn)題。對于這類(lèi)問(wèn)題，通常需要限制分布式發(fā)電系統的注入功率，并需要通過(guò)分布式發(fā)電系統的接口裝置對出口電壓進(jìn)行調節。微電網(wǎng)中需要應用到很多的電子器件，而這些電子器件就會(huì )帶來(lái)諧波，諧波的振幅就會(huì )對配電網(wǎng)中的.電壓穩定性產(chǎn)生影響，破壞原來(lái)的電壓波形，造成諧波污染。針對這種問(wèn)題，一般都是安裝諧波補償裝置，或者開(kāi)發(fā)出性能更好的電子器件。在微電網(wǎng)中，分布式電源存在不可控性和間歇性，同時(shí)，電子器件的大量使用也導致系統慣性降低。因此，當用戶(hù)能量需求發(fā)生變化的瞬間，分布式電源就無(wú)法及時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)負荷需求。這種時(shí)候，就會(huì )出現頻率/電壓閃變，并對系統產(chǎn)生沖擊。這種問(wèn)題的解決措施，一般是對分布式電源進(jìn)行獨立回路供電或者安裝分布式儲能裝置。
3.2微電網(wǎng)控制及管理問(wèn)題
微電網(wǎng)控制及管控問(wèn)題主要表現在并/離網(wǎng)控制和能量管理兩個(gè)方面。對于微電網(wǎng)而言，對其合理控制是最大利用能源的有效保證，也是實(shí)現能量?jì)?yōu)勢互補的重要基礎。因此，在實(shí)際運用中，微電網(wǎng)應該保證無(wú)論是在并網(wǎng)模式下，還是在獨立運行模式下，各個(gè)節點(diǎn)的電壓和頻率都應該具有很高的穩定性。并且，微電網(wǎng)控制也需要注意電源與負荷之間暫時(shí)功率的差額的平衡，并能根據系統需要，實(shí)現與主電網(wǎng)分離、并列以及過(guò)度運行的自主性。能量管理是微電網(wǎng)使用優(yōu)勢發(fā)揮的關(guān)鍵。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電網(wǎng)的能量控制多是采用分散式控制方法。這種能量控制方法盡管可以提高系統用電的靈活性，但是，對于微電網(wǎng)而言，其能量控制也還有很大的改進(jìn)空間。一方面，微電網(wǎng)的能量管理需要綜合考慮間歇性電源，也要考慮到可控負荷在時(shí)間和空間上存在的不確定性。另一方面，對于微電網(wǎng)而言，單一儲能技術(shù)已經(jīng)很難滿(mǎn)足經(jīng)濟性和技術(shù)性的需要，所以，采用多種儲能技術(shù)的配合使用成為了微電網(wǎng)能量管理的主要方向。而這也正是微電網(wǎng)能量管理的難點(diǎn)所在。
4.結論
微電網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)建設的重要技術(shù)，其在主動(dòng)式配電網(wǎng)方面有著(zhù)非常廣闊的應用前景。微電網(wǎng)技術(shù)不僅能夠提高主動(dòng)式配電網(wǎng)的穩定性和可靠性，也能有效提高分布式電源的利用效率，減少配電網(wǎng)的電能損耗。所以，這種技術(shù)不僅具有成本低、管理便捷、可靠性高和靈活性好的優(yōu)點(diǎn)，更是能夠滿(mǎn)足節能環(huán)保的發(fā)展需要，代表著(zhù)未來(lái)電力技術(shù)發(fā)展的重要方向。未來(lái)，隨著(zhù)微電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和應用，其使用范圍也將不斷推廣，并能有效促進(jìn)我國電力行業(yè)的發(fā)展。
參考文獻
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