太陽能微電網作用及實際現場試驗應用

吳毅（新疆電力工程監理有限公司，新疆烏魯木齊 830002）

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太陽能微電網作用及實際現場試驗應用

吳毅
（新疆電力工程監理有限公司，新疆烏魯木齊 830002）

【摘要】隨著智能電網發展，微電網技術也成為關注的熱點。微網可作為輸電網、配電網之后的第三級電網。微電網的建設可以使得分布式發電應用于電力系統并發揮其最大的效用。國家新能源示范城市吐魯番示范區屋頂光伏電站暨微電網試點工程是國家能源局會同國家發改委、國家電監會共同推動的全國首個商業化運行的微電網示范項目，示范區以太陽能利用為重點，將城市規劃、綠色建筑、智能微電網、綠色交通等領域高度整合，推動可再生能源在城市建筑中的綜合利用，建立新型城市能源體系和管理模式，是當前國內規模最大、技術應用最全面的太陽能利用與建筑一體化項目。

【關鍵詞】太陽能 微電網 現場試驗

1 建設微電網的背景

我國資源與需求逆向分布，大容量遠距離傳輸，新能源并網等對輸電技術及系統運行控制提出了挑戰，智能電網能夠大量接入風電、太陽能等清潔能源；與用戶雙向互動，實現智能生活；提高電網的靈活性和安全性，是新型現代化電網，智能電網將為新能源電力安全高效利用提供技術支撐。規模化新能源安全高效利用正是智能電網建設的重要內容和基本目標。

2 我國現狀

根據《2013-2017年中國微電網行業深度調研與可行性分析報告》顯示，國內微電網研究處于起步探索階段，國家電網公司是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。

3 國家新能源示范城市吐魯番示范區屋頂光伏電站暨微電網試點工程的實際應用

3.1 分布式電源系統

國家新能源示范城市吐魯番示范區屋頂光伏電站暨微電網試點工程，是在新建的293棟居民樓屋頂安裝多晶硅光伏板的發電模式，即利用了一般閑置的利用率較低的屋面，使屋面得到充分的利用，同時朝南方向的斜屋頂，使光伏板的受光率增大，提高發電率。國家新能源示范城市吐魯番示范區屋頂光伏電站暨微電網試點工程布置在居民樓頂的屋頂光伏分別經過小型逆變器逆變后，以400V 電壓等級直接接入每棟樓用戶配電箱，優先供用戶負荷。 用戶負荷無法消納的光伏電量匯流后， 送至箱式變壓器低壓側，升壓至10kV。

3.2 微電網的形成

用戶負荷無法消納的光伏電量匯流后，送至箱式變壓器低壓側，升壓至 10kV。分散布置的10kV箱式變壓器形成環網（微電網），環網載接入10kV開閉所，經2回10kV出線接入葡萄溝變 10kV 備用間隔和園區內的地源熱泵房。293棟樓劃分為十幾個片區，每個片區設置一臺箱變，將380V電壓轉換為10kV電壓，已環網的形式將十幾個片區相聯，自成一套自給自足的微電網系統。整個微電網系統又通往換流站然后和外網并網。

3.3 信息系統

研究利用先進的信息技術包括數據采集與監視系統（SCADA）和廣域測量系統（WAMS）..以及相應的信息支持平臺包括統一數據共享平臺和自適應通信平臺，提高智能電網的安全經濟運行。包括采集電力系統突然變化的暫態數據信息，用于繼電保護系統和安全穩定控制系統；采集電力系統緩慢變化的穩態數據信息用于安全經濟調度系統和電能計量結算管理系統。

3.4 電能質量調節技術

在配電網仿真平臺的基礎上，通過對無功補償和電能質量分布特性的研究分析形成合理布局與容量配比方在配電網仿真平臺的基礎上， 通過對無功補償和電能質量分布特性的研究分析， 形成合理布局與容量配比方案，并通過光伏系統、儲能系統和無功補償設備等的協調控制，得到電能質量調節系統的運行方式，完成電能質量的優化及治理。

3.5 微電網對配電網及大網并網技術：智能電網

采用平滑可再生能源功率的目標是要消除可再生能源輸出功率波動中的高頻分量，并網點電功率輸出的目標是根據發電計劃，結合可再生能源功率預測結果和負荷預測結果，制定合理的總輸出功率目標曲線，通過實時調整儲能系統的充放電功率以及充放電狀態，使“可再生能源+儲能系統”的總功率輸出負荷計劃安排。削峰填谷是儲能系統基礎的控制功能，可在白天將用戶負荷和電動車充電站無法消納的光伏發電量儲存起來，在光伏發電量電動車充電站無法消納的光伏發電量儲存起來， 在光伏發電量減弱或夜晚光伏無法發電的時候釋放，達到提高可再生能源利用效率，幫助維持微電網內功率平衡的作用。

3.6 儲能技術

在微電網能量管理技術研究的基礎上，針對不同運行策略和運行模式下對儲能系統的不同要求分析儲能系統的響應速度、電能質量、在微電網中的功能實現等方面，結合微電網結構及負荷情況，制定微電網內儲能系統容量的配置算法、儲能系統充放電特性研究、如何合理維護延長儲能系統壽命等，實現微電網的經濟性與運行成本最小化。試點工程在換流站設置了1MW的蓄能功能來實現以上功能。

3.7 示范區又一大特點：光電應用一體化綜合樓

龍源吐魯番示范區建筑一體化并網型光伏發電及微電網試點項目新能源技術示范樓（中心）建設用地約5000平米，總建筑面積約2200平米，地上兩層。主要功能一層為主控室、會議室、微電網展示、接待室、備品備件庫及餐廳廚房等，二層為宿舍、辦公室、檔案閱覽室、活動室等用房。在方案設計中考慮了以下方面的新技術應用。光電幕墻及光電采光頂、跟蹤式光伏發電停車場、強光輻射的遮陽系統、光伏驅動通風系統、戶外光纖導入照明系統、電動汽車離散型充電站、被動式陽光房、零碳建筑設計、太陽能熱利用系統、微電網監控及系統展示系統。

4 結語

新能源技術示范樓（中心）是光伏建筑一體化及微電網等新技術的綜合展示，是吐魯番示范區新能源技術應用的另一個濃縮及展示窗口。本項目的建設除了可滿足生產及生活要求之外，對于更好的推動國家在光伏建筑一體化及節能技術等產業的發展方面可起到積極作用。

參考文獻：

［1］智能電網建新能源全面并網日漸成熟［N］.中國產業經濟信息網，2013.12.02.

［2］微電網基礎知識解析［N］.電池英才網，2013.08.24.

微電網工程項目：（國家新能源示范城市吐魯番示范區屋頂光伏電站暨微電網試點工程）。