微電網實踐與發展思考

張繼紅+姜楠

摘 要：在近年來，微電網的使用率有了明顯的提高，由于它能夠對分布式電源進行有效地利用，并且對于配電網的供電有了更多的保障，因此，它的存在受到了國際上許多學者的重視。針對當前微電網在實施應用中發現的問題，在得到了一定的科學成果和實際工程當中總結的經驗過程，對于在未來如何發展微電網展開討論和研究。文章在穩定的措施，保護的建議和未來發展的前景做出具體的論述，指出目前微電網技術仍然存在的弊病，并提供盡可能的解決方案。

關鍵詞：控制；保護；規劃；微電網

前言

作為一種對分布式電源的有效利用方式，微電網的作用日益顯著，在提高我國分布式發電的進程中，光伏微電網具有著重要的進步意義。由于它的覆蓋范圍廣，能夠解決許多農村包括偏遠地區的供電問題，對于農村電網有著極大的補充。由此可見，微電網的發展符合了“十二五”提出的加快社會主義新農村這一主題，對于我國有著重要的意義。

1 控制與穩定的方法

一般來講，控制的方法和穩定的措施是微電網的根本，作為一直以來微電網研究的熱點，它直接決定了微電網能否有效運行。在控制方法和穩定分析上，微電網較傳統電網相比有著其獨特的一面，它主要體現在：存在于兩種運行模式，即并網與離網；大量分布式的電源，導致其波動性大；含有大量電力電子變換器；分布式電源不集中，通信成本居高不降；在離網工作時與大電網脫離關系，那么能夠保持一種穩定的運行狀態是微電網的必備條件[1]。

1.1 控制的具體方式

鑒于微電網控制目標的范圍有大有小，通常情況下是由設備控制、微電網控制和群組控制組成。其中，作為最低層的控制，設備級控制在針對DG和負荷控制方面起著針對性的作用。微電網級控制則是各個DG之間相互協力的控制。群級控制是微電網存在的前提下，通過微電網對各網控制。

1.1.1 通過設備進行控制

通常控制的對象有所差異，那么設備級控制的種類也有所不同，能夠控制DG輸出有功，或者是無功功率通向電網，稱之為PQ控制；控制DG輸出有功，或者是電壓幅值，叫做PV控制；而MPPT的主要功能則是用于風機、光伏電池等DG；對于能夠同時進行電壓的幅值和相角運作，在一般條件下也有著改變功率的DG，叫做VF。在今天，我們對于逆變器的研究十分到位，尤其是它的底層控制的研究，取得了豐碩的成果。

1.1.2 網級控制

在網級控制中首先要提到的是并網控制，它能夠在大電網的幫助下，以微電網的運作方式，對能量體系調節，從而使各DG達到出力的效果。然后是離網控制，顧名思義，它是在離網的情況下運行的，由于缺乏大電網的保障，它需要自主的維持電壓以達到穩定頻率的目的。最后是離并網切換控制：它分為離網切換控制和離網向并網切換控制。由于其切換時間短，物理切換和控制切換經常會不同步，在產生沖擊的情況下需要進行孤島檢測，導致不同步的時間更長，所以在微電網工程中，這是一個急需解決的問題。

1.1.3 群級控制

在一個系統中，包含兩個及以上的微電網，它們之間擁有著能夠實現特定的共同的運行目標，此時該系統就成為了一個微電網群：它的電壓頻率要穩定；各子微電網之間的能量互相聯系；電壓頻率與分層控制之間能夠分次調整。在目前，微電網群的概念較為淡泊，與之相關的資料比較匱乏，也沒有能夠舉為例子的示范工程，所以作為一個新的研究項目，怎樣將協作控制和能量互濟相融合，是一個問題[2]。

1.2 解析穩定性

現在的微電網有著自身的不足，其中，穩定性就值得研究：第一，和傳統電網相比，它的頻率變化范圍過大；第二，DG接口由于使用LC濾波器，性能不穩定；第三，沒有了大電網的協力，微電網只能通過自己維持所需要的電壓，它的慣性也很小，所以，穩定性成為了微電網急需解決的環節。

一般來說，有兩種方式可以穩定微電網的頻率穩定，它們分別是大、小干擾穩定分析，首先說小干擾穩定性：通過模仿舊的電力系統，建立相對應的方程式，然后通過線性化，找到一個屬于微電網的信號，通過該信號在微電網中產生的形狀來分析，這就是小干擾模式下的穩定分析；然后是大干擾模式下的穩定分析：通常一般的系統出現事故，包括超負荷地運作、DG不在工作狀態下等情況，利用傳統電力系統來進行大干擾穩定分析的方法，比如時域仿真法和能量函數法等，同時，還可以借鑒獨立電力系統的分析方法。現在來講，如何正確地處理大干擾模式下的穩定狀態，并將微電網和電力系統融為一體是我們現在乃至于未來需要思考的一道難題。

2 保護微電網的措施

2.1 含微電網的配網保護

在繼電保護中，當助增的電流超過了原有電流所規定的標準，其感應事故的靈敏程度就會上升，提高了損壞的可能，線路末尾的防御功能將會受到惡化，其保護能力逐漸流失；對于自動式重合閘來說，相比于過去的配電網來說它是沒有電源的，因此一旦出現事故導致它產生反應做出重合行為時，不用通過并網就可以完成這一條件，但是在科技高速發展的明天，它存在的意義要小于今天，因為未來的不斷變化，它不一定能適用于將來的形勢發展。在繼電保護上，我們要注意的是在故障定位與清除方面可以通過許多數據的顯示；自動式重合閘也是極為重要的，對于繼電和配電的關系要加以重視，盡量保持并完善它們的關系。其他方面，要經常利用高頻暫態信息去完善保護體系。

2.2 微電網自身的保護

微電網的靈活性是有目共睹的，在保護微電網自身的方面，也存在著幾種不同程度的困難和阻力。其難點體現在三個方面。首先，在離網時，微電網短路電流小，就會導致傳統的電流幅值啟動的保護在離網時無法進行保護；其次，由于微電網隨機地分布電源，使得短路電流分布多變，在整定繼電保護的閾值時較為困難；最后，電力電子的設備反應過快，在出現故障時設備經常連續跳閘從而導致系統崩潰。對于設備而言，應做到控制保護相結合，提高故障穿越能力；對于微電網來說，其適于發展集中式保護方法，易于多級與系統的配合與恢復[3]。

3 規劃和發展

第一個階段，作為微電網全壽命的重要時期，規劃是工作的基礎。目前來講，對于微電網的規劃文獻比較少，已有的文獻多側重與理論，與實際工程相悖，其基礎不健全，標準與技術的匱乏導致有關單位的管理和溝通充滿了障礙，沒有清晰的區分新建型微電網和改造型電網，使得人力和資源的分配不合理。所以，在微電網的規劃和應用上，仍然任重道遠。微電網的發展難點主要在于運營主體和運行目標是不同的，如何建立并磨合微電網與配電網，未來二者的主次如何區分，如何配合，是學者們需要思考和研究的內容[4]。

4 結束語

微電網作為大電網的補充，作為被承認的有效方案，它仍然要面對技術上，經濟上和政策不完善所帶來的種種問題。雖然困難重重，但是目前許多有利的條件，包括國家相關政策的不斷出臺都將會起到推波助瀾的作用，未來微電網的發展趨勢仍然是一片大好。未來，隨著微電網數量的增多，若干微電網組成的微網群很有可能是未來微電網的主要發展方向。

參考文獻

[1]楊新法，蘇劍，呂志鵬，等.微電網技術綜述[J].中國電機工程學報，2014，02（01）：57-70.

[2]王成山，武震，李鵬.微電網關鍵技術研究[J].電工技術學報，2014，03（02）：1-12.

[3]楊毅，雷霞，葉濤，等.考慮安全性與可靠性的微電網電能優化調度[J].中國電機工程學報，2014，04（19）：3080-3088.

[4]馬藝瑋，楊蘋，王月武，等.微電網典型特征及關鍵技術[J].電力系統自動化，2015，10（08）：168-175.