國內微電網示范工程及運行控制能效管理技術

曾波 吳昆霖

摘 要：隨著社會不斷發展，人們對電網用電的需求越來越高，于是就出現了微電網，并開展了微電網的示范區。這些區域主要集中在國內的偏遠地區、海島以及城市地區。要想使微電網快速發展，那么必須解決微電網運行中的能效進行管理和控制。本文就是闡述了國內微電網示范工程情況，以及介紹相關運行控制能效管理技術。通過筆者的研究可以為微電網下一步發展提供理論指導，為相關研究微電網的科研人員提供參考依據。

關鍵詞：微電網；示范工程；運行控制；能效管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.126

1 引言

隨著國家電網的發展，大電網基本已經滿足人們的需求，但是為了平衡電網負荷，為用戶提供更高可靠性的供電，于是微電網就應運而生。微電網的出現受到了國家和各界人士的推崇，發展迅速。微電網其實就是一個小型集發、配以及用電于一體的系統，能夠進行自我控制和能量管理的智能系統，它應用靈活，既可以單獨使用，也可以與大電網一同使用，不少專家學者對其不斷進行研究，使微電網的發展更加深入。

2 國內微電網示范工程概述

社會的不斷發展隨之而來的就是對電的需求增加，日常生活中如果缺少了電將無法生存。實踐中可知，大型電網的發展越來越顯現出其缺陷，特別是一些可再生資源并網的發生，這給大電網帶來巨大挑戰，于是微電網就呼之欲出。微電網的作用不僅能夠解決可再生資源并網問題，而且還能提高一些用戶的經濟收益。微電網的發展可以針對不同地域和電網的特點，提出了一些難題的解決方法。接下來分別針對偏遠地區和城市微電網作為例子一一說明。

偏遠地區微電網的特點為各項基礎設施不完善，很難將大電網接入偏遠地區，因為接入大電網存在成本巨大、環境惡劣等一系列問題。但是偏遠地區擁有的可再生能源比較豐富，例如風能和太陽能等。以我國的西藏為例，西藏空氣稀薄，太陽輻射強烈以及每天溫差大等條件，于是微電網示范工程便瞄準這個地方，利用當地自然資源來彌補當地缺乏的大電網。

3 微電網運行控制

微電網運行控制技術主要包括三點，第一點是逆變器并/離網；第二點是集散式逆變器；第三點是T型三電平儲能變流器。接下來逐個的對這些技術進行分析。

首先，逆變器并/離網控制技術被運用的原因是由于微電網存在這兩種模式，這兩種模式的策略都不相同。并網和離網控制策略分別是PQ和主從或者下垂控制策略，主從和下垂模式的區別在于有無互聯的通信線。要想使微電網能正常進行運行，那么必須要包含并網和離網，在需要時，并網可以切換到離網，這種切換有主動方式和被動方式，主動情況比較智能，它主要是根據自身運行情況進行切換方式，此時電網中不一定出現大的故障問題。被動離網的方式是電網運行過程中真的出現了故障問題，所以迫不得已與電網分離才能保證正常供電。如果電網主動離網時，通過測量可知，整個逆變器的輸出電流會不斷增加，而大電網電流會隨之減少，此時微電網主要是用來給負載供電，并網轉換為離網，實現無縫對接。如果大電網出現被動離網現象時意味著大電網運行出現了問題，這時候也需要將大電網和微電網之間實現無縫銜接，此時最關鍵的便是使這無縫接入的時間盡可能短，當大電網電壓恢復到原始狀態后，微電網就進入了并網狀態，大電網中電壓的各項參數，例如幅度值、頻率以及相位等，與微電網都是不同的，大電網和微電網中的相位一旦相差太大，就會出現較大的沖擊電流，更有甚者會嚴重損壞設備。所以此時需要逆變器對電壓相位即使做出調整，實現無縫并網。

對于集散式逆變器控制技術主要使用兩種形式并網，分別是分散優化和集中并網方式，將組串和集中式逆變器的優點集合于一身。

4 微電網容量配置和能效管理技術

4.1 微電網容量配置技術

容量配置技術的實施主要是由電網分布式電源運行過程中所包含的特點和性質決定的，它是通過嚴密的邏輯推理得來的，特別可靠。然而，在實際中電網運行過程中儲能會不斷變化，所以在選擇考核指標時也是經過精挑細選，最終確定的指標為負荷缺電率以及能量溢出率，通過實踐證明這兩個指標實用性很強。負荷缺電率是指負荷所需要的功率和微電網發電功率之間不能相滿足的概率，在評價時間T內，可以用停供電量與總的負荷需求的比值表示，它的范圍是0到1之間，這個概率分別為0或者為1時是表示極端情況，當概率為0時，表示微電網所發功率的電從始至終都滿足負荷需求；當概率為1時，微電網發電功率從始至終都沒有滿足負荷需求。而能量溢出率指的是微電網溢出能量與總的發電能量之間的比值，從這個定義中很明顯可知，溢出能量越小也就是能量浪費得越少且越好。

4.2 微電網能效管理控制技術

為了獲得高效的能量管理，考慮的因素較多，首先，要考慮分布式能源中各種模型對微電網運行時的穩定性，其次，要結合微電網的特點，來完成微電網與網絡通信之間模型的架構，從而實現包括協調控制系統異質、分散以及通信網絡架構等對用電數據、電壓與頻率以及調度和發電計劃等功能。最后，就是通過微電網能效管理控制技術 使整個電網在系統中更加安全、可靠以及穩定的運行下去。

5 結論

微電網是滿足社會對用電形式多樣化的需求，是未來社會發展的趨勢，也是相應國家號召以及國家電網公司建設好智能電網的一項舉措，再加上我國科技技術的提高，特別是對電能儲存技術的發展及應用，其發揮的作用越來越大。在微電網控制能效技術方面主要是研究電源的控制，在對微電網設計時要考慮能源的隨機性和波動性，使電網更加穩定的運行，微電網適合現代社會發展的需求，隨著科技技術的進一步提高微電網的應用將會更加廣泛。

參考文獻：

[1]張丹，王杰.國內微電網項目建設及發展趨勢研究[J].電網技術，2016（02）：451-458.

[2]李獻偉，李保恩，王鵬.微電網技術現狀及未來發展分析[J].通信電源技術，2015（05）：202-207.