試論分布式能源系統微型電網技術

趙適宜 張屹丹

【摘 要】 分布式能源系統微型電網技術是電力系統的最新技術之一，本文將對分布式能源系統微型電網技術的技術方案及應用進行分析，希望能夠對分布式微型能源電網技術的推廣有所裨益。

【關鍵詞】 分布式能源系統 ?微型電網 ?技術分析 ?能源

1 分布式能源系統微型電網概述

微型電網是在近幾年興起的一種新的理念。從某個角度上說，微型電網是獨立于公共電網而存在的小型電力系統，能夠在一定程度上維持建筑物的電能供應。但是微型電網又沒有與公共電網完全隔絕，可以用公共電網來為微型電網提供能源。科學的微型電網的定義是產生和儲存電能的系統。通常是在使用者的家中，利用燃氣輪機、內燃機、太陽能發電和光伏電池、燃料電池、風能發電、生物能發電及儲存控制技術。當然，由于是微型系統，因而功率并不會太大，只能供應一棟建筑或者很小的區域內的電能。微型電網一般能夠實現對于熱量的回收利用，利用發電的熱量來用于制冷、制熱和建筑物內的濕度控制，能源的利用率可以提高至90%。而由于能源的生產設備靠近用戶，所以發電產生的電能和熱能能夠直接供給用戶使用，減少了在傳輸過程中的能量的損失。而微型電網的最便利的地方在于前期的成本投入較少，占地面積也不大。而隨著科學技術的發展，相信建設微型電網的成本將更加低廉，為將來開拓市場奠定基礎。而微型電網對于偏遠而不便于架設公共電網的地區來說是很好的選擇。

2 分布式能源系統微型電網的技術方案

微型電網可以分為下列幾種：（1）利用不可再生能源的系統：汽輪機、活塞式內燃機系統、微型燃氣輪機系統、工業燃氣輪機系統等。（2）利用可再生能源的系統：利用太陽能、電能、風能、生物質能等的可再生能源的系統。（3）其他系統：如氫氧燃料電池。

相較于使用不可再生能源的系統，一來利用不可再生能源的系統使用的能源不可再生，總有一天人們會耗盡所有的石化能源，改用其他的能源。再者使用化石能源來進行發電產生的灰塵和溫室氣體都是對于我們生存環境的破壞，因而在這里不做過多的描述。建設大型的利用可再生能源的發電廠只在部分地區能夠實現，而且因為裝機量大，前期投入巨大。但是微型電網系統則不用擔心投入的問題，微型電網只是為了應急的需要，因此沒有必要追求過大的裝機量，前期的投資并不會太大。

目前太陽能發電正處于迅猛發展的階段，是前景較為光明的高新技術產業之一。雖然太陽能發電受到外界的溫度、光照強弱、光照時間長短的影響。其所處的溫度越高，輸出功率越大;所受到的光照的強度越大，輸出的功率越高;光照時間越長，產生的電能越多。利用太陽能不僅能夠發電，還能夠收集熱能為建筑供暖，形成建筑內的微型電網。

風能是除太陽能之外比較成熟的微型電網的電源之一，風很早就被人們用來作為機械動力，而現在人們更想將風能轉化為電能。全球的風能約為2.74×10^9MW，其中可利用的風能為2×10^7MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍，由此可見，風能發電的前景還是非常可觀的。風能發電及的定子與電網相連，通過風能來推動轉子通過矩陣變換器來實現交流勵磁，將風能轉化為電能。但是風能對環境的要求高，需要有足夠的風力才能運轉，我國最適宜建設以風能作為微型電網能源的地區是東南沿海以及內蒙古和甘肅北部，這些地區擁有的風能巨大。像湖北地區，地處腹地，建設以風能為電源的微型電網并不合適。

3 分布式能源系統中微型電網技術的應用

3.1 微型電網的分布式電源及接入模式

由于單一的發電設施出現故障，因而一大片電網出現故障，造成大范圍的停電。這種情況的頻繁發生讓人們意識到分布式發電的好處，因而分布式發電在新增的電源中占有很大的比例。微型電網的模式有兩種。第一種是微型電網直接承受某一地區的電力，公共電網不再進行供電，減少了公共電網的負擔，在夏季用電量巨大時益處顯著。第二種是由微型電網與公共電網共同承受某一區域的供電，當微型電網的電能足夠負擔起該地區的電能需求時公共電網自行停止供電，當微型電網的供應的電能不足該地區的電能需求時則由公共電網負擔多余的功率。分布式的微型電網系統是將負荷分散，并依據能源的地域性進行建設。對于其接入模式來說，微型電網產生的熱能可以供給附近的建筑作為供暖或者供冷，而消耗不完的熱量還可以收集起來產生電能反饋給公共電網。分布式的電源和其獨特的接入方式將極大地緩解公共電網上的負荷，而現代技術的應用更可以幫助實現對于負荷和電壓的實時控制，在公共電網負荷過大時提供多余功率，在電壓不夠時從公共電網上接入足夠的功率。

3.2 微型電網的分布式電源并網技術

微型電網的分布式電源并網是技術要求最高的部分。主要包括對于電能的轉換裝置逆變與整流器，感應的同步發電機;系統的控制、電氣設備的保護、穩態的控制以及輔助的設備等。并網技術作用是保證整個微型電網系統的穩定運用，電源、熱能回收設備、電能傳輸設備以及電量的自動調整都需要調控，系統出現故障時也必須自動停止運行，以免發生危險。

生活中的電器都有額定的工作電壓，而微型電網所創造的電力不一定是額定的電壓，這時候就需要對微型電網的電壓進行調控，調控之后才能并網。

4 結語

我國目前大部分的電力都是由火力發電廠進行供應，不僅電源唯一，而且燃燒的不可再生的能源給環境帶來了極大的破壞。加快水力發電、太陽能發電、風能發電、生物質發電的建設是如今可持續發展的要求，而分布式能源系統微型電網技術則是在公共電網之外的另一個發展方向。公共電網停止運轉可能造成大面積停電，分布式能源系統微型電網系統卻不會，分布式能源系統微型電網將是未來世界能源技術發展的重要方向。

參考文獻

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