微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

是建新

國家能源集團(tuán)寧夏電力公司，寧夏銀川，750411

0 引言

隨著我國當(dāng)前的發(fā)展速度越來越快，人們對電能發(fā)展質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，所以在當(dāng)前的發(fā)展情況下，必須要不斷地將一些分布式能源接入到電網(wǎng)中。因此，傳統(tǒng)的電子單向無緣配電網(wǎng)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前時代發(fā)展的需求，所以就必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。為了確保電力系統(tǒng)的能源利用率，可以對電力網(wǎng)的輸入情況進(jìn)行有效的分析。比如說在當(dāng)前的環(huán)境下，電力網(wǎng)一般都會采取電力雙向傳輸?shù)倪^程，內(nèi)部有主動控制、儲能裝置等優(yōu)化的分布式能源配電網(wǎng)。一般來說，微電網(wǎng)主要控制的是系統(tǒng)、負(fù)荷、儲能設(shè)備，能夠迅速實(shí)現(xiàn)儲能設(shè)備的調(diào)控，也就是能夠做到即插即用。但是如果在常態(tài)時連接的電網(wǎng)中，如果主電網(wǎng)出現(xiàn)了故障，或者是主電網(wǎng)中的電源已經(jīng)斷開，系統(tǒng)就會自動斷開主網(wǎng)，使其他電能發(fā)展的運(yùn)行保持良好，除此之外，當(dāng)?shù)氐哪茉催\(yùn)行情況也不會受到影響。所以在整個微電網(wǎng)的發(fā)展過程中，一直是作為一個單獨(dú)可控的單元進(jìn)行發(fā)展，通過這種主動接入配電網(wǎng)的方式，有效推動當(dāng)前電力事業(yè)的發(fā)展。

1 微電網(wǎng)技術(shù)的概念及其特點(diǎn)

首先在介紹微電網(wǎng)技術(shù)的概念前，必須要了解到電網(wǎng)的一個基本性質(zhì)。那就是，電網(wǎng)的發(fā)展容易受到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)環(huán)境、社會環(huán)境以及自然環(huán)境的影響，所以電網(wǎng)的整體發(fā)展就呈現(xiàn)出了一種非常復(fù)雜的情況。這個發(fā)展?fàn)顩r與當(dāng)?shù)氐纳鐣h(huán)境以及人文環(huán)境是相匹配的，所以微電網(wǎng)技術(shù)一直沒有一個準(zhǔn)確具體的發(fā)展概念。但是落實(shí)到我國的具體發(fā)展情況上來說，我國國內(nèi)的學(xué)者根據(jù)當(dāng)前我國的實(shí)際發(fā)展情況，讓微電網(wǎng)看做成一種獨(dú)立可控的特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在當(dāng)前使用的過程中，可以將一些綠色的清潔資源轉(zhuǎn)化成為微電源，并根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際用電情況有針對性地調(diào)整，集中調(diào)配各種能源，滿足當(dāng)前我國社會發(fā)展的整體需要。

而就目前我國微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展來看，微電網(wǎng)的特點(diǎn)很多，但卻有三個非常基本的特點(diǎn)。第一個特點(diǎn)就是，微電網(wǎng)技術(shù)在與大電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接時，往往會采取單點(diǎn)接入的方式。這種連接方式能夠有效發(fā)揮電網(wǎng)內(nèi)部各裝置的系統(tǒng)作用，不斷提高能源運(yùn)作的效率，同時還能夠不斷降低損耗，提高能源的利用率。第二個特點(diǎn)就是，在不同的應(yīng)用模式下，電網(wǎng)的作用會發(fā)生變化。比如說在運(yùn)行的過程中，通過對電能供給的調(diào)查，能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)前電能不僅依靠于主電網(wǎng)，同樣也會依靠一些微電網(wǎng)的供給。而微電網(wǎng)中又具有一個非常重要的特點(diǎn)，那就是根據(jù)實(shí)際的情況，調(diào)整電能的作用。比如說在微電網(wǎng)的控制下，當(dāng)電能出現(xiàn)故障時，會立刻將有故障的電路斷開，這樣能夠保證其他電路的有效運(yùn)行。第三個特點(diǎn)就是，微電網(wǎng)的使用慣性相對比較小，但整體的工作效率卻非常高。通過對當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際教學(xué)工作的調(diào)查，一般在使用的過程中，電網(wǎng)是不會出現(xiàn)使用慣性的，即使是在使用的過程中出現(xiàn)了其他電路電網(wǎng)負(fù)荷較大的問題，微電網(wǎng)也會自動對其他情況進(jìn)行調(diào)整，利用其他電網(wǎng)的電路進(jìn)行有效的補(bǔ)充，來增加電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[1]。

2 主動配電網(wǎng)的微電網(wǎng)框架分析

在了解主動配電網(wǎng)的微電網(wǎng)框架前，首先可以了解一下主動配電網(wǎng)的基本概念。一般來說，主動配電網(wǎng)是相對于傳統(tǒng)的單向電力傳輸網(wǎng)而言。兩者在比較的過程中有非常大的不同，主動配電網(wǎng)能夠有效地對電荷的分布進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，而對于傳統(tǒng)的單向電力傳輸而言，只能滿足當(dāng)前電荷傳輸?shù)男枰６?dāng)前我國社會發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個新形勢，傳統(tǒng)的單向電力傳輸網(wǎng)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前發(fā)展的需要。而在當(dāng)前的過程中，主動配電網(wǎng)利用單點(diǎn)接入的模式，能夠有效利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對當(dāng)前的發(fā)展進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，從而充分發(fā)揮整個配電網(wǎng)系統(tǒng)的整體價(jià)值[2]。

3 微電網(wǎng)接入主動配電網(wǎng)的控制方案

當(dāng)前我國微電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個新局面，所以也有越來越多的微電網(wǎng)主動接入到了主動配置網(wǎng)中。所以在這種情況下，微電網(wǎng)在使用過程中的分布特性和使用率都越來越明顯。試想一下，如果在一塊范圍相對較廣的區(qū)域，要如何利用微電網(wǎng)控制整個網(wǎng)群的發(fā)展呢？一般在這種情況下，主要有三種不同的控制方式，集中控制式，集中—分散式控制，分布式控制。下面分別介紹這三種控制方式的不同特點(diǎn)。

首先對于集中控制式來說，通過結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，能夠明顯地看出，主動控制網(wǎng)的配電中心直接掌握了整個微電網(wǎng)的完整信息，在整個系統(tǒng)中處于一種主體地位。雖然能夠有效地進(jìn)行能源調(diào)整，但同樣也帶來了一定的問題，因?yàn)橹鲃涌刂凭W(wǎng)的配電中心占據(jù)了過大的主導(dǎo)權(quán)，所以在實(shí)際應(yīng)用的過程中無法采取更加靈活多變的控制手段。而隨著我國經(jīng)濟(jì)以及電力能源的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)信息和運(yùn)算量也會變得更加復(fù)雜，也就會對控制中心提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。然而在這種情況下，它的控制性和兼容性都很難有效地得到實(shí)現(xiàn)。

圖1 集中式控制圖

對于集中—分散式的控制來說，通過結(jié)構(gòu)圖能夠發(fā)現(xiàn)在控制結(jié)構(gòu)中，共有兩個不同的控制中心，分別是微電網(wǎng)控制中心和主動控電網(wǎng)的配電中心。這兩個控制中心處于同一個平層，也就意味著這兩個控制中心之間是平等的。而在應(yīng)用的過程中，微電網(wǎng)控制中心負(fù)責(zé)微電網(wǎng)系統(tǒng)，將信息進(jìn)行有效的整合。在整個系統(tǒng)中，通過這樣的方式能夠有效將任務(wù)進(jìn)行分解。相比于第一種集中控制式的方式來說，這種方式能夠有效將一部分權(quán)力分散給微電網(wǎng)控制信息中心，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁堵的情況，具有非常好的實(shí)時性和延展性。

對于分布式控制來說，通過圖形結(jié)構(gòu)能夠看出，在這個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，只有一個主動配電網(wǎng)控制中心，但卻有五個微電網(wǎng)控制中心，而這五個微電網(wǎng)控制中心又分別對應(yīng)五個微電網(wǎng)。也就是說，對于這個系統(tǒng)來說，這種控制方式既是主動的，也是被動的。它既不需要完全依賴于配電網(wǎng)控制中心，使整個控制變得更加靈活，效率變得更高。同時在這個結(jié)構(gòu)中，微電網(wǎng)控制中心協(xié)同運(yùn)行，即使微電網(wǎng)控制中心出現(xiàn)了故障，也不會對整個系統(tǒng)造成特別大的影響，有非常大的可靠性。

每一種控制方式都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，這三種控制方式并沒有優(yōu)劣之分，所以在選擇的過程中，可以根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的實(shí)際情況，選擇合適的控制方式[3]。

4 主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢的應(yīng)用分析

在當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展中，發(fā)現(xiàn)有大量的分布式電源接入到了配電網(wǎng)中，也許配電網(wǎng)的運(yùn)營管理以及配電模式發(fā)生了極大的變化。而在這種情況下，分布式電源的隨機(jī)性和波動性都會對整個電網(wǎng)的發(fā)展帶來更多的新問題，如說潮流的隨機(jī)變化，電壓的無規(guī)律性變化等。所以在這種情況下，必須要不斷提高主動配電網(wǎng)對分布式電源的接納能力，并利用微電網(wǎng)技術(shù)整合各種分布式電源，不斷增強(qiáng)主動式配電網(wǎng)的實(shí)用性，推動當(dāng)前電網(wǎng)的全面發(fā)展[4]。

4.1 提升了分布式能源的利用率

利用微電網(wǎng)技術(shù)，整合不同種類的分布式電源的不同特點(diǎn)，使其不斷發(fā)揮出各自的優(yōu)越性，從而解決容易出現(xiàn)的拓展和兼容問題。將微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在主動配電網(wǎng)中，能夠?qū)β实碾p向流動進(jìn)行有效的控制。在這種情況下，能夠有效提升分布式能源的利用率，用最短的時間、最少的能源完成最多的任務(wù)。比如說從微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的可控電源來看，在研究的過程中首先就需要保障用戶的基本用電能力，并對微電網(wǎng)的基本能量管理體系進(jìn)行分析，利用網(wǎng)絡(luò)對電能的實(shí)際使用進(jìn)行有效的分析后，可以將多余的電能配送給其他的一些大電網(wǎng)，從而使整個系統(tǒng)的發(fā)展變得更加和諧。通過上述的介紹能夠了解到，當(dāng)前的微電網(wǎng)技術(shù)大幅度提高了主動配電網(wǎng)對常規(guī)能源和新電源的利用效率，有效提升了分布式能源的利用率[5]。

4.2 促進(jìn)了配網(wǎng)質(zhì)量的進(jìn)一步提高

由于在當(dāng)前的主動配電網(wǎng)中，存在著大量的分布式電源和各類的儲能裝置，這些也就在一定程度上加重了當(dāng)前主動配電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)和壓力。所以這也就帶來了一些電壓分布的復(fù)雜變化，嚴(yán)重影響到了當(dāng)前主動配電網(wǎng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。通過對電網(wǎng)中的電抗與電阻值的分析，發(fā)現(xiàn)這兩組數(shù)值相對來說比較接近。這也就意味著，在當(dāng)前的分布式電源中，有功功率和無功功率并不會對電壓造成太大的影響。相反，電壓的穩(wěn)定性反而受到了分布式電源的分散性、隨機(jī)波動性等的影響。而在當(dāng)前，微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也為整體的并列技術(shù)提供了更好的技術(shù)支持。利用微電網(wǎng)技術(shù)，有效地解決當(dāng)前配網(wǎng)質(zhì)量中出現(xiàn)的問題，尤其是電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定等問題。舉一個例子，比如說以微電網(wǎng)的平滑切換技術(shù)為例，在使用的過程中就能夠有效緩解傳統(tǒng)技術(shù)帶來的不利影響，能夠不斷提高電壓的質(zhì)量，保證電壓運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，給當(dāng)前人民的生活帶來更多的便捷[6]。

4.3 為主動配網(wǎng)運(yùn)行管理提供了便利

做好微電網(wǎng)各群體之間相互協(xié)調(diào)和技術(shù)支持，是相對來說比較困難的一件事。就目前我國的發(fā)展研究情況來看，這種情況并沒有得到有效的解決。尤其是在供電的過程中，必須要保證不間斷供電，為用戶提供實(shí)時的電價(jià)信息，都是非常困難的一個過程。所以在這種情況下必須要利用微電網(wǎng)進(jìn)行分布式電源的整合，通過這種方式，能夠不斷解決傳統(tǒng)配網(wǎng)運(yùn)行過程中的問題，尤其是將一些復(fù)雜的問題變得更加簡單，也減少了當(dāng)前技術(shù)人員的學(xué)習(xí)難度。同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)也給主動配電網(wǎng)提供了更多更有時效的信息，保障了整個系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

5 結(jié)語

通過上述對微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的研究，了解到了微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的概念以及特點(diǎn)，對主動配電網(wǎng)中微電網(wǎng)框架有了細(xì)致的了解，并了解到了微電網(wǎng)接入主動配電網(wǎng)的三種不同的控制方案，這三種控制方案各有優(yōu)點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況進(jìn)行有效的選擇。隨著當(dāng)前全球環(huán)境不斷惡化，不可再生資源變得愈發(fā)緊張，在電力運(yùn)行發(fā)展的過程中就必須要大力利用可再生資源，解決電力傳輸過程中的不確定性，以及在電力傳輸過程中可能出現(xiàn)的電網(wǎng)運(yùn)行受擾的問題。微電網(wǎng)接入到主動配電網(wǎng)中已經(jīng)成了未來發(fā)展的大趨勢，對于當(dāng)前我國的技術(shù)人員來說，也要不斷推動主動配電網(wǎng)管理技術(shù)以及控制技術(shù)的進(jìn)步。對于當(dāng)前我國的整體發(fā)展來說，仍然要不斷加大對微電網(wǎng)技術(shù)的研究，不斷推動整個技術(shù)的深入發(fā)展。