微電網的影響

摘 ?要：近年來微電網發展迅速，既可以為小部分負荷供電，也可以并網實現更多功能。微電網在運用過程中對主網運行和用電負荷都產生各種影響。本文將從微電網應用中的技術、熱能利用、系統運行、配網、環境改善等方面論述微電網的影響。

關鍵字：微電網;熱能應用;配網

引言

微電網是一個小型規模低壓供電網絡，它是分布式發電系統和不同負荷在配電網電壓水平上的聯合體。微電網適合在邊遠地區，為住宅區、商圈以及大學城等供電。微電網的靈活性和獨立性，可以滿足用戶在電能供應方面的可靠性。微電網可以運行在并網和孤島兩種模式下，它的運用對諸王和用電負荷都存在一定的影響。

1熱能利用方面

熱電聯產微電源可以達到很高的能源使用效率，還能有效地對當地的熱負荷供熱，可以很大程度上改善微電網整體的使用效率。

在傳統的發電廠中，來自化石燃料大約70%的能量最后都變成余熱損失掉，這些余熱主要被排放到大氣中，從而導致了全球氣候變暖。有必要注意，目前在火力發電廠中出現了應用碳捕獲和存儲（CCS）技術的趨勢，這可以將熱效率從傳統的30%提升到50%。但是，在輸電和配電網絡中會有8%的額外能量損失。如果可以在用戶端進行熱電聯產發電且余熱能就地使用，那么余熱所致的能量損失以及輸配電的損失就可以大大降低。這將帶來非常高的系統效率，并顯著減少排放。

余熱可以用于熱力設備，例如廠房/房間空氣加熱器、余熱蒸汽發生器、余熱鍋爐、除濕設備、蒸汽渦輪、吸收式制冷設備、液體再熱器、熱水器、增濕器以及熱能存儲系統等。熱力設備明細遠非本書所述。接下來的章節中要討論的技術僅僅是在微電網中合理使用熱能的構想。研究表明，熱電聯產（CHP）系統可以帶來大約30%的能源使用效率改善，并且有助于獲得大約80%的總能效。從商業角度來看，具有50MW以上聯合循環發電容量的大型工業系統可以作為一個獨立發電商運行。這些公司可以將產生的蒸汽賣給其他公司作為他們的生產用蒸汽。新興地區能源系統為熱電聯產生產的熱量提供了一個越來越大的市汽。新興地區能源系統是設計用來通過管道網絡進行中央廠區到各個建筑物的蒸汽和熱水/冷卻水的分配，以實現空間加熱、空氣調節、生活用水加熱和/或工業加熱等。新興地區能源系統可以安裝在大型場所，例如大學、醫院、工業園區、辦公樓或者居民區。

在熱電聯產的微電源中，微電網潛在的收益之一就是余熱的有效利用。微電網的能源優化必須處理好熱能生產和熱能在空調機組、冷卻設備、干燥劑除濕裝置中高效利用之間的關系，以及熱能存儲需求的問題。這可以通過將熱產生控制合并到中央控制器上的熱過程控制特性來實現。同樣，也可以在中央控制器中設置過程優化功能來提高系統的整體效率和可靠性

2系統運行方面

2.1供電可靠性

在供電過程中，電流突變、低電壓、頻繁停電等都是衡量電能質量的重要因素，也就是供電可靠性。由于微電網的獨立性，根據用戶的要求，微電網能夠更加靈活的控制特定用戶的電能質量，也可以分時段去控制電能質量。

傳統的配電保護方案是基于高的故障水平和從電源到負荷的單向潮流來設計的。與之相比微電網的故障水平低得多，這歸功于：①小容量微電源和它的電力電子接口;②在配電饋線上具有雙向潮流。因此，傳統的過電流保護并不適用于微電網，在保護模式方面需要做出調整和改變。

2.1供電成本

微電網的應用可以減少主網擴建工程，在偏遠地區以及用電客服分散的地區尤為顯著，同時可以減少輸電網的壓力，因此可以有效減少供電成本。

3環境方面

微熱電聯系統和其它低碳發電機可以有效減少有害氣體的排放和環境變暖問題。美國環境保護署規定了空氣中的六種限制的污染物，即：①二氧化氮;②一氧化碳;③二氧化硫;④鉛;⑤臭氧;⑥微粒物。發電廠和公路上的汽車是氮氧化物氣體的最大來源，大型汽輪機和往復式發動機在高溫下運行也可以產生大量氮氧化物。相反，使用微燃機和燃料電池排放的氮氧化物要低很多，因為其燃燒溫度較低，因此，作為這類應用，微電源將大大降低碳和氮的化合物以及總的碳氫化合物的排放。

4配電系統方面

微電網的應用可以在一定程度上提高主網的配電網的供電可靠性。無功功率和電壓的控制需要將配電網電壓調節在指定的范圍內。

微電網對無功和電壓控制的參與取決于微電網的大小和其所處的位置。雖然傳統上電容器組和電壓調節器用于饋線電壓調節，但是電容器組提供的無功功率卻按電壓的二次方下降，這可能會導致電壓崩潰。而微電網卻可以按控制器的整定值在當地進行平滑的電壓調節。在配電網電壓驟降期間，微電源因按當地電壓信號提供無功功率將更加經濟。此外，由當地微電網提供有功和無功功率顯著減少了饋線損耗。同時并網的微電網可以通過調頻和負荷跟蹤以適應臨時性負荷的變化。

微電網能提供給電網穩定的輔助服務。發生在長距離輸電系統中的低頻震蕩系統中的低頻振蕩，如果不是由于任何發電方面的原因變弱，也會由自然衰減而逐漸消失。如果振蕩未受到自然阻尼，就會出現發電機的串級跳閘和輸電線路過負荷。微電網能夠檢測到低頻振蕩并能提供足夠的阻尼。這可以通過由微電源提供與振蕩存在180°相角差的電能來實現。如果一大批微電網集成在一起，那阻尼的效果將會更加突出。

但是并網運行的微電網對主網也存在一些不好的影響：（1）保護裝置誤動作。（2） 饋線誤跳閘（4）由于DER解列或并列引起的故障水平提高或降低。（4）意外孤島（5）自動重合障礙。（6）非同步重合5通訊標準方面微電網在獨立模式和聯網模式下協調運行都需要結構良好且普遍兼容的通信規程。該規程應該履行獨立系統運營商和供電管理機構規定的約束和義務。一般來說，計算機控制系統需要有嚴格定義的和結構化的通信程序，但在不同的應用之間或管理機構之間可能有所變化。這就是為什么獨立系統運營商、本地發電機、熱萃取設備以及本地能量管理系統所采用的規程千差萬別，以至于它們的組件間不具備任何連通性。因此，首要問題就是為不同的通信方式提供轉換服務。該方案應為所有系統建立公共通信基礎。執行此轉換工作的設備稱為網關。網關的主要功能是通過信息轉換、格式化路由和信令功能為設備之間提供必要的連接。然而，網關可能在信息交換期間的通信過程中產生時間延遲問題。

5展望和總結

主網配電系統應充分與微電網相結合，最大程度上實現微電網帶來的供電可靠行提升方面以及其潛在的環境改善效益。

參考文獻

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作者簡介：董晨露（1991），女，安徽淮北人，畢業于安徽理工大學電氣工程專業，碩士研究生，現工作于國網安徽省宿州市城郊供電公司運維檢修部，從事變電站運維管理工作。