淺談微電網技術與離散型風力發電

曹 德 友，　夏　正

(四川能投會東新能源開發有限責任公司，四川 成都　610015)

淺談微電網技術與離散型風力發電

曹 德 友，夏正

(四川能投會東新能源開發有限責任公司，四川 成都610015)

摘要：隨著中國風力發電近幾年來的迅速發展，風力發電機組裝機容量已迅速超過其他國家，躍居世界第一。但我國的風力發電技術起步晚、機組性能較差，風力發電機組脫網對電網產生了較嚴重的后果，特別是超大型風電場事故跳閘、電能質量問題及氣候原因產生的脫網。風力發電機分散式接入電網和微電網相結合能夠較好地解決上述問題，將風力發電對電網的影響降低。

關鍵詞：會東風電；風力發電；微電網技術；離散型風力發電

1概述

分散式接入風電是國家新確定的風電重點開發方向，在“十二五”期間，國家初步規劃分散式接入風電將達到3 000萬kW的裝機規模，并將在未來很長一段時間與大規模集中并網風電一起主導中國風力發電市場；國家能源局從調整風電發展布局思路出發，開始規劃發展小規模、低電壓、近消納、直接接入配電網系統的分散式接入風力發電系統。與大規模集中風電項目相比，分散式接入風電規模小，更適合于靠近用電負荷中心的內陸地區就地并網和消納。隨著我國技術、經濟各方面的迅猛發展，能源與電網相應承載了許多前所未有的壓力，不可避免地在節能減排、能源結構、能源分布、電力調配、防災能力、供電可靠性等方面存在諸多問題。目前，我國的一次能源與用電需求分布極不均衡，而智能電網和微電網技術將為解決我國電網的快速發展與網架結構薄弱的矛盾做出貢獻，并為設備制造商、電力企業和電力用戶提供新的機遇與挑戰。

2微電網

微電網(Micro-Grid)也譯為微網，為一種新型網絡結構，是一組微電源、負荷、儲能系統和控制裝置構成的系統單元。微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，其既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。微電網是相對傳統大電網的一個概念，是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，并通過靜態開關關聯至常規電網。 開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷為多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式，可視為傳統電網向智能電網過渡。

3微電網的功能及特點

微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統。微電網中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

微電網具有控制、協調、管理等功能并由以下系統實現。

(1)微電源控制器。微電網主要靠微電源控制器調節饋線潮流、母線電壓級與主網的解、并網運行。由于微電源具有的即拔即插功能，其控制主要依賴于就地信號且響應為毫秒級。

(2)保護協調器。保護協調器既適用于主網的故障，也適用于微電網的故障。當主網故障時，保護協調器要將微電網中重要的負荷盡快地與主網隔離。在某些情況下，微電網中的重要負荷允許電壓短時暫降，在采取一定的補償措施后可使微電網不與主網分離。當故障發生在微電網內，該保護應在盡可能小的范圍內將故障段隔離。

(3)能量管理器。能量管理器按電壓和功率的預先整定值對系統進行調度，相應時間為分鐘級。

4微電網技術與離散型風力發電

風力發電的間歇性和波動性容易造成微電網電能的整體偏差。微電網根據系統需要選擇飛輪或電容器等儲能方式。孤島時，微電網儲能單元的不間斷供電可以彌補負荷與發電間的不平衡。但是儲能單元的容量、等級以及控制問題目前還處于研究階段。儲能單元的容量是有限制的，過度的充放電可能導致功率補償失敗，它的控制對微電網的穩定運行非常重要。

5微電網的發展

國外對于微電網的研究起步較早，在關鍵技術方面已取得一些突破，并在小規模微電網中得到驗證。其中美國、歐洲、日本及加拿大等建設了一批示范工程，為微電網的發展提供了一些經驗借鑒，成為在微電網領域技術領先的國家。目前，國外正在推動微電網向更高電壓等級、更大容量發展。

據《2013-2017年中國微電網行業深度調研與可行性分析報告》，國內微電網研究處于起步探索階段，國家電網公司為微電網技術研究的主要機構。2011 年8 月，國網電科院微電網技術體系研究項目通過驗收。該項目首次提出了我國微電網技術體系，涵蓋微電網核心技術框架、電網應對微電網的策略、技術標準和政策等，制定了我國微電網發展線路和技術路線圖，對我國微電網不同發展階段提出了積極的意見和建議。

負荷的持續增長、能源利用效率瓶頸、用戶對電能質量的高標準要求以及越來越被關注的環境保護問題已經成為電力工業所面臨的嚴峻挑戰。近日，福建省風光儲充微電網實驗室建成投運，宣稱實現了電動汽車微型充換電站電力生產零排放，具備分布式電源接入配電網、微電網運行控制能力，可開展微電網協調控制、保護技術、電能質量控制技術以及并網特性檢測等方面的研究。的確，微電網對分布式發電具備有效利用、靈活、智能的控制特點，對解決能源問題具有極大的優勢。建設具有長遠打算的微電網以及更大范疇的智能電網，可以增強我國電網結構，平抑風電波動，為居民用電提供有效保障。推進微電網建設，將更好地服務地方建設和地方經濟發展需求，是一項利國利民的民生大工程。

6結語

在可再生能源發電如火如荼的電力工業可持續發展的今天，靈活、清潔、安全、經濟的能源供需模式已經成為必然之選，微電網這種新的技術領域勢必有其快速發展的空間，而且能較好地解決風力發電的并網問題。

曹德友(1978-)，男，重慶南川人，助理工程師，從事風力發電運行及管理工作；

夏正(1985-)，男，湖北鄂州人，助理工程師，學士，從事水電及風力發電運行及管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-03-08

文章編號:1001-2184(2015)04-0105-02

文獻標識碼:B

中圖分類號:TK89;TK01;TM7

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