微電網建模及并網技術的研究

李志敏

國網福建永春縣供電有限公司

微電網建模及并網技術的研究

李志敏

國網福建永春縣供電有限公司

微型電網技術是新型電力電子技術、分布式發電技術、可再生能源發電技術和儲能技術的綜合，服務于配電系統，可以運行在并網模式，孤島(自主)模式，兩種模式間平穩轉換。微型電網可通過同步發電機、異步發電機或者電力電子器件接入大型電網進行并網運行，微網并網運行時，相當于配電網的一部份，具有配電網的特性。此時微網服從系統調度，在電壓、頻率允許，滿足內部功率平衡時，一方面可利用微網內的分布式電源DG所發出的電能和從大型電網中吸取的電能，另一方面能在自身電能充足的情況下，向大型電網提供多余的電能。這種控制的靈活性允許微網對于電力系統來說是一個單獨的可控的模塊，滿足本地負載的可靠性和安全性需要。從大電網一側來看，微網就像電網中發電機或負載一樣，是一個模塊化的整體。

微電網；并網；研究；

1 微網國內研究現狀

國內對微網的研究起步較晚，目前國內研究和示范處于起步探索階段，但是隨關鍵技術研發進速加快，將進入快速發展期。目前國內部分地區已經建成了微網示范工程，主要包括：佛山微網、珠海東澳島微網、河南財專微網、河北承德微網。其中“河南光儲聯合微網運行控制綜合研究和工程應用”，該項目是國家電網公司智能電網領域的試點工程。該項目以河南財政稅務高等專科學校屋頂光伏項目為依托專科學校屋頂光伏項目為依托，項目包括380kWp光伏系統、200kVA/200kWh儲能系統，開發和研制了儲能系統和微網運行控制系統，建成了光儲聯合微網系統，實現了微網的并轉離和離轉并的平穩切換以及“黑啟動”工程應用；研發了微網能量管理系統，實現了并離網工況下的能量管理功能；完成了分布式電源和負荷的統一調度，實現了微網與配電網的友好互動；同時結合該項目的實際運行數據實際運行數據，應用微觀經濟學理論應用微觀經濟學理論，從國家政策從國家政策、管理模式等方面研究了微管理模式，掌握了有參考價值的一手資料。

2 微網并網的定義及其意義

所謂并網運行是指微網與由大機組供電的電網并列運行，即與常規配電網在主回路上存在電氣連接，連接點一般稱為“公共連接點”(簡稱PCC)。與單一由大機組供電的電力系統主網相比，微網與主網并網運行時，可以相互支援，提高運行水平和可靠性。對主網而言，如果微網的數量規模達到一定水平，可以一定程度彌補主網電力不足，有效保證主網的經濟運行。當主網受擾動，穩定運行受到威脅時，微網內的多個分布式發電系統可以局部向重要負荷提供電能和電壓支撐，增強重要負荷抵御來自主網故障影響的能力，大大提高現有主網的供電可靠性。對微網而言，如果微網系統獨立運行，多樣化的微網電源難以保證快速跟蹤微網內負荷的變化，難于實現微網內的供需動態平衡，對微網運行的安全穩定性及電能質量都會造成不良的影響。當微網與主網并網之后，網內電量不足部分由主網補充，富余的電量可以向主網輸送，易于實現微網內的供需動態平衡，使微網內電源始終運行在比較穩定和經濟的工況下，用戶的用電質量也可以得到保障。

3 微網的并網方式

正是由于微網并網存在的特殊問題。微網的并網方式有單網并網，雙網并網兩種方式。

單網并網即微網通過負荷與由大機組供電的電網(本文稱為大電網)連接，即與常規配電網在主回路上不存在電氣連接。微網可以通過負荷向大電網輸送多余的功率，見圖1。

由于單網并網直接面對用戶。通過用戶給大電網輸送多余的功率，因此當負荷出現故障時，微網孤島運行，降低了系統的可靠性，因此建議給負荷并上一個儲能元件，當微網的功率多余時，將能量儲存在儲能元件中。不需要迂回供電。提高了系統的經濟性：當負荷大于微網的輸送功率時，儲能元件就近給負荷供電；當負荷發生故障或被切除時，微網將電能儲存在儲能元件中。提高了能源的利用率。改進的單網并網方式如圖2所示。

圖1 微網單網并網

圖2 改進的單網并網方式

圖3 微網雙網并網

雙網并網的連接方式如圖3所示。微網與大電網并列運行，即與常規配電網在主回路上存在電氣連接，微網可以直接向電網輸送多余的功率。

4 兩種并網方式對電網的影響及其選擇

(1)電能質量。微網并入主網后，可能會引起諧波和電壓的閃變。相對于單網并網而言。雙網并網的微網依托主網。通過合理的控制策略。能夠更好地集中治理諧波，更有效地提高電能質量。而單網并網的微網產生的諧波，需要自身來改善。加大了投資，并且難度加大。

(2)投資和運行。從負荷需求的角度來說。單網并網的微網直接面對用戶。是一種基于用戶技術選擇和電能質量需求的供電結構。由于這種并網方式不需要通過主網，節省了設備和線路的投資。是雙網并網所不能比擬的。從系統安全可靠的角度而言，單網并網的微網要求其負荷必須穩定，因為當負荷突然出現故障時，微網孤島運行，無法給大電網的負荷供電，降低了系統的可靠性；而雙網并網的微網在負荷出現故障時仍可以正常運行。他通過母線與大電網直接連接，給大電網的其他負荷供電。

(3)對網損的影響。電網的損耗主要取決于系統的潮流，微電網的接入使得配電網中各支路的潮流不再是單向的流動，因此會帶來電網的損耗。使之不僅與負載等因素有關，同時也與微電網接入點的位置、容量及負荷的相對大小以及網絡的拓撲結構有關。單網并網直接給用戶供電，線路短，電壓等級低，而雙網并網的方式需要先接入主網。再給負荷供電，線路長，但電壓等級高，因此網損的大小不能直接比較，需要根據具體實際網架而定。

[1]梁志鵬，謝正武.中國分布式發電的機遇和挑戰[J].節能與環保，2004，(11)：11-13

[2]胡學浩.分布式發電(電源)技術及其并網問題[J].電工技術雜志，2004，(10)：1-5