淺析智能微電網(wǎng)在建筑電力工程中的應(yīng)用

袁登峰

摘? 要：石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的日益緊缺，對(duì)社會(huì)發(fā)展和人們的正常生活提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)利用新的可持續(xù)能源，提高能源利用效率已經(jīng)成為一個(gè)重要課題。有效利用智能微電網(wǎng)，是緩解能源危機(jī)、發(fā)展可持續(xù)能源的重要途徑之一。

關(guān)鍵詞：智能;微電網(wǎng);建筑電力

引言

伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，包括電力在內(nèi)的能源總需求也在不斷增加，在建筑電力工程建設(shè)中開(kāi)發(fā)應(yīng)用智能微電網(wǎng)成為當(dāng)前諸多電氣企業(yè)的研究重點(diǎn)。文章介紹了智能微電網(wǎng)的概念與發(fā)展背景，分析了智能微電網(wǎng)在建筑電力工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)，總結(jié)了其在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用和環(huán)境保護(hù)。

一、智能微電網(wǎng)的發(fā)展背景

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)電力體系已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要，而電網(wǎng)規(guī)模的急劇擴(kuò)大，帶來(lái)的是電網(wǎng)建設(shè)難度和成本的不斷增加。另外，面對(duì)地震等自然突發(fā)事件，一旦長(zhǎng)期電力供應(yīng)不足將嚴(yán)重影響人們的生活。在電力系統(tǒng)中，分布式電源的引入提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這是一種把發(fā)電設(shè)備分散到使用地區(qū)的各個(gè)點(diǎn)上的發(fā)電方式，既能充分利用分散的能量，又能提供靈活分散的供電系統(tǒng)，且便于更換，極大地提高了能源效率。分布式能源的開(kāi)發(fā)利用不同于傳統(tǒng)發(fā)電形式，利用的是太陽(yáng)能、生物能、風(fēng)能等常見(jiàn)的可再生能源。分布式電源的應(yīng)用有助于維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，但也存在一定的問(wèn)題，如在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，單機(jī)連接成本高、運(yùn)行管理困難等，這些問(wèn)題的出現(xiàn)極大地限制了分布式能源效能的充分發(fā)揮，進(jìn)而引發(fā)了智能微電網(wǎng)的建立。

二、智能微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

智能微電網(wǎng)具有一定的優(yōu)越性，對(duì)大規(guī)模電網(wǎng)的運(yùn)行有重大的積極影響，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，提高了供電質(zhì)量。但微電網(wǎng)也存在一定的問(wèn)題，其承受擾動(dòng)的能力相對(duì)較弱，特別是電力項(xiàng)目本身存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，加上風(fēng)能、太陽(yáng)能等能源資源的隨機(jī)性，系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加，特別是在孤島供電模式下。因此，需要深入研究智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，如系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制、能量管理、經(jīng)濟(jì)評(píng)估等。

當(dāng)前，世界各國(guó)都在構(gòu)建智能微電網(wǎng)方面進(jìn)行了深入研究。據(jù)有關(guān)資料顯示，德國(guó)、希臘和西班牙已開(kāi)始實(shí)施智能微電網(wǎng)示范工程，其中德國(guó)已在ISET（太陽(yáng)能研究所）建設(shè)大量示范基地。另外，在意大利、葡萄牙、丹麥，已開(kāi)始建立智能微電網(wǎng)科技研究基地，用來(lái)深入研究智能微電網(wǎng)。目前，我國(guó)的智能微電網(wǎng)研究還處于起步階段，主要研究光電多功能微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)、風(fēng)能儲(chǔ)能等技術(shù)。近年來(lái)，一系列國(guó)家高新技術(shù)項(xiàng)目開(kāi)始全力資助智能微電網(wǎng)技術(shù)的研究，如新疆吐魯番新能源城市微電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目，是全國(guó)首個(gè)城市級(jí)別的微電網(wǎng)示范工程，也是國(guó)內(nèi)單位容量最大、涉及用戶范圍最廣的微電網(wǎng)項(xiàng)目。

三、智能微電網(wǎng)在建筑電力工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及難點(diǎn)

1.優(yōu)勢(shì)

（1）增強(qiáng)供電體系的穩(wěn)定性。微電網(wǎng)的智能控制及對(duì)負(fù)荷變化的快速監(jiān)測(cè)，可以使供電系統(tǒng)快速響應(yīng)地震等突發(fā)事件，確保電力工程建設(shè)的正常進(jìn)行，從而有效增強(qiáng)電力系統(tǒng)的抗干擾能力。同時(shí)，智能微電網(wǎng)可以通過(guò)先進(jìn)的電子電力技術(shù)，控制變頻器產(chǎn)生的有功和無(wú)功功率，從而有效維持當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電壓;（2）提高能效。分布式電源分散在用戶的周圍，這種能量的分布極大地降低了傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中線路過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的電力運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中的電能損耗，降低了電網(wǎng)運(yùn)行成本，有效提高了經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，智能微電網(wǎng)還可將直流輸電與直流網(wǎng)相結(jié)合，從而減少電能損耗。另外，智能化的微電網(wǎng)還可以通過(guò)回收廢熱，提高能源利用率。

2.難點(diǎn)

智能與靈活是智能微電網(wǎng)的代名詞。智能微電網(wǎng)在電力工程建設(shè)中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但在目前的形勢(shì)下，存在著各種各樣的技術(shù)難點(diǎn)，如控制組合復(fù)雜、傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制措施不能有效確保微電網(wǎng)的正常工作。同時(shí)，建立高效的微電網(wǎng)對(duì)環(huán)境有較大的要求，但環(huán)境變化又存在一定的隨機(jī)性，這些都需要不斷地展開(kāi)研究進(jìn)行探討。

四、智能微電網(wǎng)在電力工程建設(shè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.根據(jù)實(shí)際情況建立不同的微電網(wǎng)供電系統(tǒng)

從地區(qū)電力消耗統(tǒng)計(jì)看，中東部地區(qū)對(duì)電力的需求量較大，一旦大電網(wǎng)出現(xiàn)故障，很容易影響建筑電力工程的正常運(yùn)行。智能微電網(wǎng)在故障出現(xiàn)后可進(jìn)入離線運(yùn)行模式，保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，并有足夠的時(shí)間進(jìn)行電力維修。另外，在部分偏遠(yuǎn)農(nóng)村和山區(qū)，建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)會(huì)造成資源浪費(fèi)和成本居高不下，因此，要優(yōu)化能源消耗，建立與當(dāng)?shù)乜稍偕Y源相結(jié)合的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。

2.智能微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的結(jié)合

在引進(jìn)智能微電網(wǎng)時(shí)，存在一個(gè)問(wèn)題：是建立全新的供電設(shè)備，還是在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造。在我國(guó)，盡管有些地區(qū)已經(jīng)建立了新的微電網(wǎng)配電系統(tǒng)，但在大多數(shù)情況下，出于經(jīng)濟(jì)成本的考慮，需要對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)與改造，將智能微電網(wǎng)與大電網(wǎng)進(jìn)行有效整合，確保當(dāng)?shù)毓╇娤到y(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

3.智能微電網(wǎng)上下級(jí)協(xié)調(diào)控制

智能微電網(wǎng)對(duì)底層元件的協(xié)調(diào)控制是保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。電力系統(tǒng)在協(xié)調(diào)管理過(guò)程中，既要保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，也要保證最大化的經(jīng)濟(jì)效益。另外，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，要對(duì)上下兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，如決定是繼續(xù)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，還是在故障發(fā)生時(shí)獨(dú)立運(yùn)行，這是提高智能微電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的關(guān)鍵技術(shù)。

4.科學(xué)設(shè)置智能微電網(wǎng)分布式電源安裝位置

分布式電源的具體設(shè)置位置不僅決定了智能微電網(wǎng)的運(yùn)行效率，而且與能耗密切相關(guān)。將分布式電源安裝到智能微電網(wǎng)的特定位置時(shí)，必須確保能提供穩(wěn)定的電源，科學(xué)安裝，這是智能微電網(wǎng)在建筑電氣中應(yīng)用時(shí)節(jié)能、提高能效的關(guān)鍵。

五、結(jié)語(yǔ)

智能微電網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)的引進(jìn)和發(fā)展還存在許多問(wèn)題，許多技術(shù)問(wèn)題尚沒(méi)有得到解決。為此，必須加大對(duì)智能微電網(wǎng)的研究與開(kāi)發(fā)，充分認(rèn)識(shí)這一技術(shù)在建筑電力工程中的優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題，找出相應(yīng)的解決辦法，使其在電力工程發(fā)展中充分發(fā)揮效益。

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