分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展形勢

葉林

摘要：目前，分布式發(fā)電得到較大應(yīng)用，其具有靈活性高、成本和損耗低、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，但分布式發(fā)電的并入較為困難，合理應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)并保證分布式電源的無縫并網(wǎng)對這方面的發(fā)展具有重要意義。文章對分布式發(fā)電技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展進行了論述，分析了分布式發(fā)電的控制思想在智能電網(wǎng)的引入，對未來發(fā)展有很大的指導作用。

關(guān)鍵詞：分布式能源；分布式發(fā)電技術(shù)；無縫并網(wǎng)

從長遠來看，我國很可能在未來面臨資源短缺的狀況，而且常年開發(fā)會導致環(huán)境問題嚴重，在能源技術(shù)方面也較為落后。我國必須實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，才可促進資源的合理開發(fā)及利用，方能使得這一問題得到較好的解決。如今社會環(huán)境下，以往“大機組、大電網(wǎng)、高電壓”的供電模式已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)今的不斷發(fā)展。而采用分布式發(fā)電，可以降低投資和損耗，發(fā)電方式靈活，同時對環(huán)境破壞小，相比在高峰期出現(xiàn)電力負荷，會出現(xiàn)更高經(jīng)濟效益的局面，所以分布式的發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的研究在電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中具有重要的作用。

1、分布式發(fā)電發(fā)展的概述

1.1 分布式發(fā)電的概念

對于分布式發(fā)電概念的提出是在美國公共事業(yè)管理政策法中，其主要內(nèi)容概括來說，就是在電力負荷附近或是配網(wǎng)附近直接布置安裝發(fā)電設(shè)備。與傳統(tǒng)的發(fā)電模式相比，分布式發(fā)電更加經(jīng)濟、高效和環(huán)保。

1.2 分布式電源接入電網(wǎng)后對電力系統(tǒng)的影響

當把分布式電源接入電網(wǎng)后，配電網(wǎng)被多電源結(jié)構(gòu)取代了原本的放射狀結(jié)構(gòu)，這樣一來，原來的電力系統(tǒng)一定會受到不同程度的影響，主要涉及到以下五個方面：第一，系統(tǒng)規(guī)劃問題會因此而變得更加復雜；第二，配電系統(tǒng)穩(wěn)定性會受到電網(wǎng)潮流大小和方向改變的影響，一些開關(guān)電容器組等電壓調(diào)整設(shè)備也會隨之出現(xiàn)一系列的問題；第三，電能質(zhì)量會有所影響，系統(tǒng)電壓和頻率會有一定偏差，出現(xiàn)電壓波動和閃變問題；第四，短路電流和繼電保護受到影響；第五，配電系統(tǒng)的實時控制受到干擾，在原配電系統(tǒng)中，實時監(jiān)控、控制和調(diào)度經(jīng)由供電部門統(tǒng)一管理。但是接入了分布式電源，無源放射狀電網(wǎng)便不復存在，信息采集、開關(guān)操作和能源調(diào)度面臨較大挑戰(zhàn)。

2、智能電網(wǎng)發(fā)展概述

2.1 基于電力電子技術(shù)的“即插即用”控制

最基礎(chǔ)的就是保證電能的質(zhì)量，最重要的兩個因素就是系統(tǒng)的能量管理以及分布式發(fā)電并網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)控制，可能運行場合所需求的功能是智能電網(wǎng)內(nèi)分布式發(fā)電單元控制的策略以及系統(tǒng)和各分布式相互作用的性質(zhì)決定的，這種情況都是發(fā)電單元控制策略的有效選擇。電力電子結(jié)合的分布式發(fā)電單元還有2個顯著的特點：

（1）可以靈活的通過換口轉(zhuǎn)換器快速反應(yīng)。

（2）對分布式發(fā)電單元的電流進行有效的阻擋和限制，使其小于額定電流的200%從而對故障的發(fā)生得到減小。

對電子電力控制的功能是電壓頻率控制或者是有無功。電壓頻率擁有下垂特性控智能實現(xiàn)負荷功率變化時為智能電網(wǎng)提供頻率方面的支撐。有無做功可根據(jù)分布式發(fā)電的情況協(xié)調(diào)運行。因此這個方法可以根據(jù)發(fā)電單元控制的不平衡功率發(fā)送給其他的機組承擔具有方便、簡單、可靠的特點。

然而對于一個傳統(tǒng)的發(fā)布式發(fā)電單元，一個電力電子組合分布式發(fā)電單元在電網(wǎng)中呈現(xiàn)出來的形態(tài)沒有任何的慣性。所以不能維持微網(wǎng)的頻率，因此這個方法沒有考慮到電壓和頻率的恢復問題。在電力系統(tǒng)受到干擾時，系統(tǒng)頻率的發(fā)展根本沒有辦法保證。

2.2 智能電網(wǎng)的主要特征

現(xiàn)今對其的認知大多定位在高級傳感裝置為核心的自動化信息網(wǎng)絡(luò)，每個用戶和節(jié)點都能夠給予其及時監(jiān)控，與此同時，傳感器與電廠、用戶和電網(wǎng)公司之間的連接都可以通過電子終端實現(xiàn)。智能電網(wǎng)的主要特征表現(xiàn)在以下五個方面：第一，自我管理和恢復；第二，雙向電力服務(wù)；第三，優(yōu)質(zhì)電能質(zhì)量；第四，兼容與開放并存；第五，更加經(jīng)濟高效。

2.3 智能電網(wǎng)主要技術(shù)

智能電網(wǎng)的技術(shù)組成是由四個部分共同構(gòu)成的，依次是高級量測體系、高級配電、輸電運行和高級資產(chǎn)管理。

3、智能電網(wǎng)技術(shù)在分布式發(fā)電中的應(yīng)用

3.1 分布式發(fā)電與智能電網(wǎng)結(jié)合的必要性

分布式發(fā)電最大的優(yōu)勢就是可以靈活地接入配電網(wǎng)，但是很多分布式電源在中低壓配網(wǎng)上合并運行時，必須對其系統(tǒng)采取新的方案，電壓控制和智能儀表也需要花費較大的心思，所以以往的單向潮流的配電系統(tǒng)不符合現(xiàn)今社會的發(fā)展。

將分布式能源、可再生能源和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實現(xiàn)有機融合是智能與傳統(tǒng)電網(wǎng)最大的區(qū)別之一，使得“即插即用”的實現(xiàn)更進一步。

3.2 智能電網(wǎng)技術(shù)在分布式發(fā)電中的應(yīng)用

在日本，太陽能發(fā)電在智能電網(wǎng)規(guī)劃后得以大規(guī)模建設(shè)，電動汽車配備也實現(xiàn)了快速充電設(shè)備，同時組織大批人員研究分布式電源接入電力系統(tǒng)時所產(chǎn)生的影響。

在我國，智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展時間短，在實際應(yīng)用方面范圍有很大限制，在相關(guān)方面需要國家做更多的支持和鼓勵。

3.3 分布式發(fā)電接入智能電網(wǎng)的標準

根據(jù)設(shè)置標準，為減少配電系統(tǒng)線路的損耗，并對無功功率的分配和電壓分布的狀況做以改善，就必須以分布式電源發(fā)展及負荷增長情況為實際依據(jù)，對分布式電源在智能電網(wǎng)的接入位置和接入容量做以優(yōu)化。

基于功率管理系統(tǒng)的控制，基于電力電子耦合的分布式電源有功無功潮流控制方法由Katiraei F提出。基于多代理系統(tǒng)的控制在現(xiàn)代智能電網(wǎng)中，智能配電自動化系統(tǒng)的多代理系統(tǒng)由控制代理、分布式發(fā)電代理、用戶代理和數(shù)據(jù)庫代理組成。

4、研究展望

聯(lián)系上文，分布式電源接入電網(wǎng)的現(xiàn)象愈發(fā)常見，滲透程度不斷增強，相應(yīng)的，智能電網(wǎng)技術(shù)對分布式電源的應(yīng)用要求也在逐步提升。在我國，智能電網(wǎng)與分布式能源的結(jié)合應(yīng)用仍舊屬于起步，必須加緊開發(fā)研究。

4.1 高級量測體系

在分布式發(fā)電控制智能化中，高級量測體系是較為關(guān)鍵的一項技術(shù)，其面向用戶的應(yīng)用功能十分強大，一般來說，電網(wǎng)中運營分布式能源的用戶可以從中獲得電網(wǎng)實時信息，從而對電網(wǎng)運行提供更為強大有力的支持。

4.2 智能配電自動化系統(tǒng)

傳統(tǒng)配電網(wǎng)中對于分布式能源的接入點和容量只能處于被動操作，而在實施智能電網(wǎng)通過配電自動化裝置后，這一情況得以顯著改善，許多分布式發(fā)電模型在控制中心建立，比如風電場等可再生能源，同時構(gòu)造多代理系統(tǒng)，對接入分布式能源積極調(diào)配，保證安全、穩(wěn)定的前提下不斷提升運行效率。

4.3 高級控制技術(shù)

由于清潔能源和分布式能源較為特殊，想要促進應(yīng)用的可行性和效率性，必須將電網(wǎng)頻率、聯(lián)絡(luò)線潮流、電壓控制技術(shù)、發(fā)電預測模型等融合為一體進行研究。

4.4 其他綜合技術(shù)

一般情況下，預測分布式發(fā)電中的可再生能源多半和天氣狀況有很大關(guān)聯(lián)，因為其穩(wěn)定性弱，這時需要能量存儲系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)對電網(wǎng)瓶頸和功率平衡狀況做以修復。可以這樣說，分布式能源系統(tǒng)中，需求回饋、消費方調(diào)控和能源儲存等所發(fā)揮的作用是同等重要的。

5、結(jié)語

綜上所述，分布式發(fā)電與大電網(wǎng)聯(lián)合運營是我國于未來的必經(jīng)之路，智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)可以作為此最大的動力支持。結(jié)合我國現(xiàn)今的社會環(huán)境現(xiàn)狀，對分布式發(fā)電與大電網(wǎng)聯(lián)合運營必須加大研究。在此過程中，智能電網(wǎng)技術(shù)尤其需要得到重視，同時采取有效的保護方案來為此護航。我國是人口大國，對資源的充分高效利用關(guān)乎民生，處在起步階段的我們，要加大在這一方面的研究和探索。

（作者單位：河北省秦皇島秦熱發(fā)電有限責任公司）