分布式發電、微網與智能配電網的發展與挑戰

車成華++茹笑天

摘要：通過使用分布式發電，可以對各個地區的清潔可再生能源進行充分利用，這有助于節省能源。微網技術是對分布式發電電源效能進行發揮的有效方式，在不同的結構中通過對分布式發電提供并網運行的接口。智能配電網是通過管理微網，從而實現分布式發電電能的有效接入，進而保障整個電網的穩定運行。

關鍵詞：分布式發電；微網；智能配電網；清潔可再生能源；電網運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM727 文章編號：1009-2374（2015）33-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.071

分布式發電技術在將來會是電能生產的重要方式，它與微網和智能配電網相結合，將共同作用于電力系統，改變其在中低壓層面的運行方式。將三者有效地結合起來，發揮其重要的技術優勢，作用于一個整體系統，使電力系統真正地實現安全、高效地運行。

1 分布式發電

分布式發電是通過對各種可用分散能源如可再生能源等的利用從而進行發電的技術。分布式電源的容量一般是不同，小型的可以容納幾百千瓦以內的電能，而大型的分布式電源容量可以達到幾兆瓦。分布式發電技術具有靈活性、環保性、經濟性等特點。

1.1 分布式發電的發展前景

在分布式發電中，其千瓦電能發電的成本在不斷降低，電能投入使用后，直接地降低了電能的使用成本，創造了良好的經濟效益，并且由于分布式發電的特點，政府方面也加大了對該技術的支持力度，因此，該技術被廣泛地應用到發電實際中，但是，小型的分布式發電是無法滿足我國對電能的需求的，因此，便出現了并網發電的模式，該模式的提出是對電力系統安全穩定運行的一種挑戰。當中低壓配電網系統中，分布式發電電能達到一定值以后，在確保用戶用電安全穩定的條件下使配電網還能安全穩定地運行是十分困難的。在這樣的情況下，當前的配電體系還不能充分地適應將分布式發電電能大規模地接入到配電網中。

1.2 分布式發電相關技術問題

燃料和價格問題：我國的油田數量較少，天然氣的存儲也十分有限，因此，利用天然氣發電的成本過高，使用天然氣發展分布式發電是十分不可行的。分布式發電的燃料應趨向于價格較低的可再生能源或者自然能源，以降低發電成本。

占地問題：由于我國的人口密集、基數較大，因此，在城市中占用一定土地作為分布式發電的基站是不可能的，因此，要實現分布式發電的發展，首先就要解決選址問題。

表計問題：能源的流動是雙向的，白天居民無人用電的情況下，電能注入配電網這一現象是要被記錄下來的，如果我們更新電流表采用雙向測量，那么就需要更換大量的表計，進而增加了電能使用的成本。

其他問題：在分布式發電中，除了上述問題之外，還存在很多問題對發電的實現產生作用，如安全問題、效率問題等。曾有專家做過相應的調查研究，如果將發電基站全部建設在城市中，將會造成城市的溫度升高，破壞生態平衡。

2 微網

微網實際上是一個小型的配電系統，能夠實現自我控制和管理，在運行方面，微網既可以作為一個整體獨自運行，又可以和外部的電網并網。它主要由電能儲備裝置、分布式的電源、能量轉換裝置、相關的監控保護裝置組成。

2.1 微網的發展前景

分布式電源在并網的過程中所產生的主要問題可以被微網技術解決，使得分布式發電技術能夠有效地在中低壓層面上應用。同時，微網技術自身就具備電能儲存的功能，并且可通過自身的功能管理所儲備的電能，因此，對電網功率的平衡維持方面具有一定的作用，這也有效地降低了變電運行調度人員的工作難度。微網技術彌補了分布式發電技術的一些弱項，是分布式發電得以大規模應用的關鍵之一。

2.2 微網的相關技術問題

2.2.1 電壓方面。

高電壓：當饋線上并不存在分布式電源卻分布有負荷時，饋線的電壓會下降，而當分布式發電接入到饋線中后，微網系統中的注入功率會把負載電流抵消掉，從而減小了整個系統的負荷。

低電壓：為了提高饋線電壓調節器的輸出電壓，往往會采用補償線路壓降的方法，使得整個系統都能保持在穩定電壓的水平下。因此，當分布式發電向微網系統所注入的功率不能達到一定水平時，遠離調節器的區域將會出現低電壓。

2.2.2 頻率。傳統的電力系統中由于有慣量的存在，因此負荷變動的初始功率可以由頻率的變化來平衡。而對于分布式發電來說，電子電力器件本身并沒有存儲電能的功能，加上原動機的響應速度較慢，使得小慣量的電源系統無法快速地響應電能負荷的變化。

2.2.3 諧波。大量的電力器件在分布式發電并網時會被運用到，因此就會不可避免地產生諧波，影響分布式發電的發電方式以及轉換器的工作，同時諧波的出現還影響了電壓的穩定。

2.2.4 電壓閃變。大型的分布式發電在啟動時，電壓輸出的變化以及系統中電壓的反饋控制設備都會產生電壓閃變，作用于配電網以及微網，對其產生影響。

3 智能配電網

3.1 智能配電網的前景

智能配電網具有廣義和狹義之分，廣義上，智能配電網具有數字信息化、自動化等特點，具有兼容性、故障預防性以及經濟性；而就狹義來說，智能主要體現在電網的核心建設方面。智能配電網是實現分布式發電大規模運用的關鍵因素之一，可以優化電網的資源配置，保障電網的有效運行，使得電力能被安全地供應于人們的生產生活，符合我國的可持續發展戰略。

3.2 智能配電網的相關技術問題

從技術上看，分布式發電技術是促進配電網技術向智能化發展的有效推動力，可以說，分布式發電技術迫切的需求智能配電網技術的成熟，以便大規模地提升分布式發電在我國發電技術中的應用。微網技術可以起到橋梁的作用，將分布式電源接入到配電網中，對我國的發電行業產生深遠的影響，這些影響的技術性主要體現在以下方面：從機理研究上來看，微網在智能配電網中起到了一個特殊電源的作用，致力于分布式發電電源的輸入與輸出，因此，微網本身的相互作用會在很大程度上對配電網的穩定運行造成影響。在智能配電網中，有關穩定性的問題仍然存在，所以應該揭示配電網與微網、分布式發電之間的有效運行機制以及相互作用機制。目前，對于這三者的研究僅限于一些實驗性的結果分析，沒有對三者之間的相互作用機制有一個明確的認識。從規劃設計方面來看，智能電網與微網連接之后，需要對變電站進行優化，解決預測配電網的空間負荷能力以及配電網絡的優化等問題。而當分布式發電有效接入之后，還要考慮新的問題，如分布式電源的接入優化等。總之，要實現三者之間的有效運轉，就應提前對三者的連接做好設計規劃。

4 結語

目前，建設有效的智能電網體系、發電機制已經成為了我國環境、能源等問題的一大解決措施，是我國經濟發展的必然舉措。結合我國的實際情況，現在還不能將分布式發電大規模地投入到生產中，因此，我國應該加大對這智能配電網的研究，規劃好智能配電網、微網以及分布式發電的關系，爭取將分布式發電早日規模化使用。

參考文獻

[1] 莫蕓，匡浙.對分布式可再生能源接入配電網的研究[J].中國電力教育，2013，（27）.

[2] 王楓，傅正財.含微電網的配電網可靠性最優化[J].電力系統保護與控制，2013，（16）.

[3] 王成山，于波，肖峻，郭力.平滑微電網聯絡線功率波動的儲能系統容量優化方法[J].電力系統自動化，2013，（3）.

作者簡介：車成華（1984-），男，山東聊城人，國網江西省電力公司景德鎮供電分公司工程師，研究生，研究方向：電網運行方式、電力通信等；茹笑天（1988-），男，河南濟源人，國網河南省電力公司濟源供電分公司助理工程師，研究方向：電網調度運行。

（責任編輯：蔣建華）endprint