含多分布式電源獨立微電網的混合控制策略分析

吳勝聰，吳 峰

（1.三峽大學電氣與新能源學院，湖北 宜昌 443000；2.武漢南瑞電力工程技術裝備有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

獨立微電網指的是和外部大電網之間不進行直接連接，處于獨立運行狀態的電網。通常，獨立微電網具有兩種構成方式：（1）不和外部大電網進行連接，是一種孤島式的電力網絡；（2）經由公共連接點的靜態開關和大電網進行連接，同時能夠實現獨立運行的電力網絡。目前，經過實踐已經充分證實，含多分布式電源的獨立微電網可以提升電力系統運行的可靠性，同時能夠使電力運行成本進一步降低。因此，這種方式不僅能夠有效解決偏遠地區的供電問題，而且對于保障供電可靠性具有重要意義。

1 新能源發電技術的特點

環保、可再生是新能源發電技術最重要的特征。目前，新能源發電技術指的主要是利用太陽能、潮汐能、海洋能、地熱能、風能以及生物質能等資源進行發電的方式。新能源發電具有如下優勢：環保可再生、分布范圍廣泛及儲備量巨大等。但該發電方式也存在一些不足，如地區差異較為明顯、能源產量不穩定以及密度較低等。目前，新能源發電中最常見的是風力發電和太陽能發電。太陽能是一種清潔新能源，分布極其廣泛。利用太陽能的發電方式主要是使用太陽能電池，當接受陽光照射時，在光伏效應下將其變為電力。我國較為重視分布式的光伏發電系統的建設。分布式的光伏發電系統不同于集中式的光伏發電系統，能以較為分散的形式建設在用戶側，除了滿足本地用戶的用電需求外，其發電余量還能夠直接入網，在發電量不足時，又可以利用電網電力維持運轉。分布式的光伏發電系統的特點如下。（1）輸出功率小。通常，分布式的光伏發電系統容量以千瓦計，但其發電效率并不會因規模小而降低，可以保證投資收益。（2）環保性。在分布式光伏發電系統運轉過程中不會產生較大的噪音污染，對周邊環境的影響小。（3）緩解用電壓力。由于分布式的光伏發電系統占地面積受到現場的限制，一般較小，因此能量密度低，只是緩解了一小部分的用電壓力。（4）就近使用。分布式光伏發電系統可以發電，并為周邊的用戶提供電力；采用了接入配電網的方式，不需要升壓后長距離傳輸電力，減少了能能量損失。

2 分布式發電的意義和必要性

新能源分布式發電與傳統的發電方式具有較大的差異性。分布式電源主要在用戶的附近進行發電處理，進而供用戶使用，其發電功率相對較小。這一方式可以進一步緩解用電高峰期時的用電緊張情況，還可以提高整體電網運行的可靠性與穩定性。如果電力系統中發生了一些不可避免的情況，保障措施上可以將一定量的分布式電源用于用戶用電處理，還應對分布式電源進行必要的控制，以提高整體電網運行的穩定性。同時，分布式電源在實際應用中對周圍環境產生的污染影響較小，進一步體現了節能減排的理念。分布式電源的實際應用能有效地降低配電系統中產生的不必要的能源消耗，降低建設成本。

3 配電網的安全性受分布式新能源發電并網的影響問題

分布式電源對配電網發展的影響主要集中在3個方面。第一，分布式電源對配電網中系統電壓的進一步影響。這是因為在傳統的配電網系統中，整體系統呈輻射狀的形式發展與運行。但是隨著分布式電源的發展與接入，使得配電網系統的整體運行狀態產生了較大的變化，并開始朝著多電源網絡的方向發展。這種發展形勢使得分布式電源會對整體的配電網系統產生一定的影響。需注意，分布式電源帶來的影響還包括對配電網上的饋線分布電壓的影響，容易引起電壓在傳送中產生不必要的波動。第二，分布式電源對配電網中的電能質量的進一步影響。分布式電源在具體接入到配電網的過程中，較容易造成電網間的非線性發展中的負載增加，而在較為頻繁地打開電網和關閉電網的過程中，容易造成開關附近形成一定的諧波分量。這會給整個電網或是用戶產生一定的諧波污染，進而影響整體電能質量。因此，在分布式電源被接入到配電網的過程中，應加強對和諧波污染等相關問題的重視。第三，分布式電源對配電網中的系統保護的進一步影響。由于傳統配電網主體結構通常是輻射狀，整體的電能流向是單向的。當分布式電源正式介入后，電能的整個流動呈混亂發展，影響到配電網自身系統的自我保護能力的進一步發揮[1]。究其原因，主要是分布式電源中的整體電流值相對較小，起不到保護裝置的既定作用，且在故障出現時也不能進行自動化的開啟。因此，只有將分布式電源的具體輸出容量和繼電保護裝置的整體容量保持一致，才能夠做好整體電網系統的自我保護工作。

4 分布式發電的技術存在的問題和相應的解決辦法

分布式電源只有有效地接入到具體的配電網中，才能夠降低其對環境的污染和對能源的消耗。這也充分體現了現代化配電網發展中人們對環保理念的重視。因此，分布式電源在配電網中應進行合理的規劃，以促進其更好地發展。

4.1 分布式電源在配電網中的布點規劃

分布式電源在具體的配電網中的有關布點規劃主要指應對分布式電源的具體位置和容量進行必要的合理規劃，進而使其對整個電網系統的正常運行發揮重要的促進作用。在位置的選擇上，可以選擇那些對整個電網系統產生較小影響且能為用戶帶來一定便利的位置。此外，還應考慮當地發展的自然環境，保證分布式電源在具體接入中的安全性與可靠性發展[2]。

4.2 分布式電源在配電網中的擴展性規劃

選擇完既定的布點后，還應對分布式電源進行整體規劃，在追求低經濟成本的基礎上，盡可能地規劃出最適合的方案。這個方案可以具體包括整體配電網的擴展與分布式電源的有序安裝兩個主要方面。因此，分布式電源應在配電網中進行擴展性的規劃，還應具體考慮到整體的布局特點，保證具體規劃的可實施性與科學性[3]。

5 MGCC的集中控制

獨立微電網MGCC的集中控制是在充分考慮各種分布式電源自身控制特性及其控制策略的基礎上，從系統全局的角度權衡優化系統中各臺風力發電機組和柴油發電機組的解／并列、蓄電池儲能系統的充放電等離散控制活動，實現各機組間的負荷優化分配，提高系統的優化運行能力，并實現價值最大化。MGCC實時監控系統中各分布式電源的控制狀態、運行參數（有功功率、無功功率、電壓、頻率及儲能系統荷電狀態等）以及負荷側的運行參數，通過MGCC的運算及功率分配模塊進行優化運算，并做出決策，將解／并列指令發送給各分布式電源，實時滿足系統的動態功率平衡，切實保障系統的經濟穩定運行。

6 發電并網的發展方向

6.1 變換發電并網的高性能技術

分析新能源發電并網的發展趨勢，需要最先分析研究高性能的電網變換技術。該技術是應用高性能的電網轉換系統對電網模式的運行和彼此協調進行集合的關鍵，在此基礎上統一控制變換器。使用這種模式能夠減少電網運行時其內部的影響，而且還能控制系統方案的變換器進行協調統一。該技術有效調整了電網的成功率，能夠優化電網整體性的運行模式，提高整體電網運行的保護措施。

6.2 電網友好的互動網源技術

在使用新能源電網時，逆計變器要符合電網友好這一新要求，以控制其電網的運行速度。根據擴展通信的辦法來調整電網的使用情況，通過調整掌控無功與有功的相關功率數據，從而降低其有功的功率變化。

6.3 設計新能源電站的有關標準規范

我國根據新能源電網的應用規模進行合理設計，根據設計模式的標準要求對其進行分析研究，使電網的設計達到規范標準。需要累積豐富的電網運行經驗，在進行規范電網設計時，利用評估的模式能夠對新能源的電網進行概括和描述，使新能源電網的方案更加合理科學，形成設計規范化的評價體系；在進行電網的規范設計時，需要考慮新能源電站的成本和效率，從而確保新能源電網能夠保持正常的運行模式，控制技術和信息能夠實現可再生資源的相互轉換。

7 結 論

為能夠響應節能環保的需求，實現分布式發電的最大經濟收益，同時提高并網電能的質量，研究新能源分布式發電并網已經成為一種必然需求。因此，在應用新能源發電時，必須充分考慮并網造成的影響，并積極采取措施，從而降低其對配電網的影響，保障供電安全。