智能配電網(wǎng)新的組織形式
——智能微網(wǎng)的研究

羅惠雄

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

微網(wǎng)概念提出目的是解決多種類(lèi)、大規(guī)模分布式的電源并網(wǎng)在工藝、政策以及市場(chǎng)方面的問(wèn)題，并最大限度地發(fā)揮分布式發(fā)電工藝在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)以及能源方面的優(yōu)點(diǎn)。很多西方國(guó)家均與本國(guó)現(xiàn)實(shí)狀況相結(jié)合提出了微網(wǎng)概念，而且積極展開(kāi)相應(yīng)的研究分析。到現(xiàn)在，微網(wǎng)于運(yùn)用以及理論等方面均獲得豐碩效果，而且逐步向著智能化的方向進(jìn)步發(fā)展，變成了智能配電網(wǎng)中關(guān)鍵的有機(jī)構(gòu)成成分。

1 智能微網(wǎng)的概念以及特點(diǎn)

1.1 微網(wǎng)的概念

R. H. Lasseter認(rèn)為，微電網(wǎng)為一個(gè)由微型的電源與負(fù)載構(gòu)成的獨(dú)立且可控體系，為當(dāng)?shù)毓┙o熱能以及電能。在2009年3月份中國(guó)召開(kāi)的“微網(wǎng)工藝系統(tǒng)研究分析”工作會(huì)議中，把微網(wǎng)給定義為：微網(wǎng)指的是利用分布式的發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，以靠近分散型資源或用戶(hù)的小型電站為主，結(jié)合終端用戶(hù)電能質(zhì)量管理和能源梯級(jí)利用技術(shù)形成的分散式且小型模塊化的供能網(wǎng)絡(luò)[1]。

雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于微網(wǎng)定義是不同的，但是卻有共同觀(guān)點(diǎn)，即微網(wǎng)是以分布式的發(fā)電工藝為基礎(chǔ)，與保護(hù)設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備以及控制設(shè)備相融合一體化的單元；可以工作于獨(dú)立與并網(wǎng)兩類(lèi)模式下，使得供電的可靠性得到提升。

1.2 智能微網(wǎng)的概念與特點(diǎn)

微網(wǎng)是智能配電網(wǎng)中關(guān)鍵的有機(jī)構(gòu)成成分，于裝備以及技術(shù)方面使智能化得到有效實(shí)現(xiàn)為其基本的需要。有關(guān)智能微網(wǎng)概念于國(guó)際方面也還沒(méi)有得到統(tǒng)一。Galvin Electricity Initiative提出了智能微網(wǎng)為大型電力體系的小型化且現(xiàn)代化的型式，可以供給更高供電的可靠性，而且更加容易使得用戶(hù)增加的需要得到滿(mǎn)足，可最大可能運(yùn)用促進(jìn)工藝以及清潔能源創(chuàng)新。中國(guó)相關(guān)的學(xué)者提出了智能微網(wǎng)就是微網(wǎng)智能化，通過(guò)采取先進(jìn)控制工藝、電力工藝、通信工藝以及計(jì)算機(jī)工藝于微網(wǎng)的現(xiàn)有功能得到實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)之上，使得微網(wǎng)對(duì)于未來(lái)的電力、經(jīng)濟(jì)、能源以及環(huán)境的發(fā)展需要得到滿(mǎn)足。

智能微網(wǎng)具有如下特點(diǎn)。

第一，獨(dú)立與并網(wǎng)兩類(lèi)運(yùn)行的模式。這是智能微網(wǎng)和帶負(fù)荷分布式的發(fā)電體系本質(zhì)的區(qū)別。智能微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，能夠?qū)Υ箅娋W(wǎng)發(fā)揮著削峰填谷的作用，保障了大電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，智能微網(wǎng)能夠快速地從大電網(wǎng)中解列，做到獨(dú)立的運(yùn)行，對(duì)交通樞紐、政府以及醫(yī)院等多種關(guān)鍵負(fù)荷進(jìn)行持續(xù)的供電，使得供電的可靠性得到提升。

第二，穩(wěn)定。在微網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，可以于暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)進(jìn)程中使得頻率/電壓穩(wěn)定和電壓平衡得到實(shí)現(xiàn)。

第三，兼容。微網(wǎng)是分布式的電源并網(wǎng)得到實(shí)現(xiàn)最為有效合理的措施，可將之前布局較為分散可再生的能源實(shí)施整合處理，而且經(jīng)過(guò)控制保護(hù)設(shè)備以及儲(chǔ)能設(shè)備來(lái)對(duì)功率波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)平滑，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定以及供需的平衡；可以對(duì)分布式的電源隨機(jī)性以及間歇性的缺點(diǎn)進(jìn)行有效克服，將分布式的電源接入問(wèn)題給以解決。

第四，靈活。智能微網(wǎng)能夠當(dāng)做大電網(wǎng)中一個(gè)受控的單元，使得分布式的電源“即插即用”得到實(shí)現(xiàn)，并且能夠依照用戶(hù)的需求來(lái)靈活供給級(jí)別不同、定價(jià)不同的電能，滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化需求[2]。

第五，經(jīng)濟(jì)。微網(wǎng)當(dāng)做可再生能源的發(fā)電有效載體可以使得可再生能源運(yùn)用的效率得到有效提升，而且微網(wǎng)和中小型的熱電聯(lián)產(chǎn)結(jié)合起來(lái)，經(jīng)過(guò)能質(zhì)匹配、溫度對(duì)口以及梯級(jí)運(yùn)用的實(shí)現(xiàn)，使得不同能源形態(tài)轉(zhuǎn)換減少，使得用戶(hù)的生活用水、供電、制冷、供熱以及濕度把控等多方面需要得到優(yōu)化，進(jìn)而使得能源的運(yùn)用效率得到有效提升。同時(shí)，微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)的配置統(tǒng)一于市場(chǎng)交易管理。

2 智能微網(wǎng)基本的結(jié)構(gòu)

智能微網(wǎng)構(gòu)造由于負(fù)荷的需要不同有不同情況，但基本的單元涵蓋了負(fù)荷、分布式的電源、管理體系以及儲(chǔ)能設(shè)備。其中，大部分微能源和電網(wǎng)接口均需要以電力電子工藝為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，從而保證微網(wǎng)單個(gè)系統(tǒng)型式運(yùn)行的可靠性以及柔性。

3 智能微網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)

因?yàn)橹悄芪⒕W(wǎng)有著獨(dú)立與并網(wǎng)兩類(lèi)運(yùn)行狀態(tài)，所以它的運(yùn)行特點(diǎn)也涵蓋了兩個(gè)方面。一方面是智能微網(wǎng)在孤島運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行特點(diǎn)[3]。微網(wǎng)中存在多類(lèi)能源輸入（包括天然氣、光、氫以及風(fēng)等）、多類(lèi)能源的輸出（冷、電與熱），使得微網(wǎng)動(dòng)態(tài)特點(diǎn)相對(duì)單個(gè)分布式的發(fā)電體系來(lái)說(shuō)是更為繁雜，除各個(gè)分布式的發(fā)電單元?jiǎng)討B(tài)特點(diǎn)以外，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和網(wǎng)絡(luò)種類(lèi)（交流微網(wǎng)或者是直流微網(wǎng)）將會(huì)在一定程度上對(duì)微網(wǎng)動(dòng)態(tài)特點(diǎn)有一定影響。另一方面，智能微網(wǎng)處在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，與外部電網(wǎng)間相互影響。

4 智能微網(wǎng)本身的控制以及保護(hù)

保護(hù)以及控制設(shè)備是智能微網(wǎng)中基本的構(gòu)成成分[4]。同時(shí)，智能微網(wǎng)是一個(gè)滿(mǎn)布中小型負(fù)荷與電源有源的網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部的潮流為雙向流動(dòng)的，并且孤島與并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)短路電流的大小差異明顯，所以保護(hù)定值以及機(jī)理將會(huì)有根本性的變動(dòng)出現(xiàn)，保護(hù)控制方面需要可以以本地信息作為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)電網(wǎng)中事件做出相應(yīng)自主的反應(yīng)。對(duì)于智能微網(wǎng)本身保護(hù)控制的問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)分析，是使得實(shí)時(shí)平滑的功率波動(dòng)、系統(tǒng)穩(wěn)定以及供需平衡維持得到實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

5 我國(guó)的智能微網(wǎng)發(fā)展研究狀況

近年來(lái)，我國(guó)為最大程度地對(duì)分布式的電源進(jìn)行接納、節(jié)能降耗、使農(nóng)村的電氣化得到實(shí)現(xiàn)、電網(wǎng)整體的抗災(zāi)能力以及災(zāi)后的應(yīng)急供電水平得到有效提升，對(duì)智能微網(wǎng)進(jìn)行大力的發(fā)展[5]。

我國(guó)對(duì)于智能微網(wǎng)方面的研究分析依舊處在起步時(shí)期，在方法以及技術(shù)方面還需進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)。這樣智能微網(wǎng)才可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和實(shí)用化，并在智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程中發(fā)揮更大的潛力。

6 結(jié) 論

智能微網(wǎng)為集保護(hù)設(shè)備、分布式的電源、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備以及儲(chǔ)能設(shè)備、相應(yīng)負(fù)荷以及監(jiān)控于一體的小型電力體系，有著獨(dú)立與并網(wǎng)兩類(lèi)運(yùn)行的能力，是比較經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、靈活以及兼容的。