微電網技術在主動配電網中的應用

夏文杰

（南京國電南自電網自動化有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

當前，電力事業迅猛發展，涌現出很多新型技術，其中微電網技術作為一項代表性技術，表現出分布式電源特點，加快此項技術在主動配電網（Active Distribution Network，ADN）中的應用，有助于實現可再生資源的開發利用，在提升配電網建設質量的同時，實現電網節能降耗的作用。隨著現代社會發展，配電網運行和控制等領域的技術得到了長足進步，有助于創設有利的微電網技術應用環境。因此，為了最大限度上提升ADN的運行質量，應明確微電網的技術優勢，結合實際情況合理化運用到實處，全方位保障電網長久運行的穩定性。

1 微電網技術概述

1.1 微電網的特點

在經濟的迅猛發展下，電網運行負荷隨之增加，為了保證電網運行安全、穩定，國家在研究中投入了大量精力，極大地促進了微電網技術的升級發展。結合現有研究成果來看，微電網主要是為區域提供持續的電能支持。有別于傳統電網，配電網獨立性更強，也是降低電網運行負荷的主要發展趨勢。

就微電網的特點來看，表現在以下幾點：（1）微電網基于單點接入到大電網，基于微電網控制發電單元，發揮分布式電源特性來提高能源利用率；（2）并網狀態下，微電網可以為某區域提供持續的電能服務，但電能發生質量問題時，微電網能夠及時停止；（3）微電網的運作慣性小，分布式電網難以滿足電能需求，而微電網技術的有效應用具有存儲電能、平衡能量的作用。就微電網和傳統電網之間的差異來看，其對比分析如表1 所示。

表1 配電網對比分析

1.2 接入ADN 的結構

從微電網技術原理和配電網結構來看，主要采用單點接入方式，整合分布式電源和傳統儲能電源于一體，構建智能配電網。微電網與ADN 的安全可靠連接下，能夠實現動態、智能化控制電源負荷，在降低系統運行壓力的同時，提升電力系統運行穩定性，對于實現電網的節能降耗運行具有重要作用。

1.3 ADN 系統控制方式

為了實現清潔資源安全接入配電網，國家對于清潔能源開發的力度逐步增大，眾多微電網群也應運而生。為了提升微電網系統的優化升級、增強ADN運行的安全性，需要對ADN 控制系統進行優化改進。微電網主要基于ADN 系統約束控制，包括分散式控制、集中式控制以及微電網群協同控制幾種模式。其中，集中控制模式主要用于電網信息處理、電力調度計劃和電力接入等方面，如圖1 所示。通過收集的電力數據進行深入分析，編制出合理的電力控制方案，便于保障微電網順利接入ADN。對于微電網的建設和運行，需要充分發揮ADN 電網控制系統的作用，采用合理的控制模式和控制方案，從而實現微電網的優化升級與運行安全性的提升。但隨著電力事業的飛快發展，電力數據規模逐步擴大，不可避免地增加了ADN 電網智能調度控制難度。分散式控制模式可以實現自動化控制ADN，微電網可以轉化清潔電力資源，在電網控制前科學預測不可控負荷，根據具體結果來動態調整和完善電網調度方案。基于此種方式，能夠精準化控制微電網控制系統，促進分布式電力資源高效回收與利用，最大限度上保障配電網運行安全[1]。ADN 電網系統分布式控制模式有助于微電網安全接入鄰近配電網群，協同運行下提升電力調度水平。

圖1 ADN 集中控制模式

2 ADN 中微電網技術應用的效益

2.1 提升分布式能源利用率

微電網技術具有分布式電源特點，在ADN 中應用，能夠有效解決系統的兼容問題，動態調節配電網功率、雙向流動方向，實現分布式能源的柔性消納。充分發揮微電網技術的優勢，智能化調節分布式電源功率，在提升電力資源利用率的同時，減少電網不必要的能耗。

2.2 減少配電網運行損耗

基于微電網技術的有效應用，聯合分布式電源，能夠為某區域持續供電，并減少供電過程中不必要的電能損耗。配電網的無源網絡在分布式電源影響下轉化為直流混合有源網絡，優化配電網潮流分布。但電源布局不合理，不可避免地影響配電網潮流，增加能耗。鑒于此，微電網技術接入配電網，實現分布式電源的有效利用，降低配電網的運行損耗[2]。

2.3 增強ADN 可靠性

分布式電源并網運行狀態一般會對配電網的運行可靠性造成很大的影響。但是，采用微電網和ADN 協同運行的方法能夠顯著提升供電質量。當系統出現故障問題時，能夠自動切斷，轉變為獨立運行狀態，利用分布式電源來滿足連續供電的需求，并轉移電力負荷。此外，為了確保配電網的安全穩定運行，必須實行協調供電。通過微電網技術的有效應用，能夠更加靈活地調整分布式電源，從而顯著降低分布式電源的控制難度，為電網的安全穩定運行提供堅實保障。

2.4 為諧波治理和無功補償提供支持

微電網技術在ADN 中應用可以實現發電，具體包含了DC/DC、AC/DC、DC/AC 雙向變換器，并采用脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation，PWM）控制方式，不可避免地產生諧波電流，影響配電網運行的安全性和穩定性。為了減少諧波污染，可以充分發揮微電網技術的優勢，綜合治理諧波電流和無功補償問題，提供堅實可靠的技術保障。

3 微電網技術在ADN 中的應用

目前，主動配電網運行中尚存在一定的問題，如配套基礎設施滯后、缺乏新技術的應用等。結合實踐經驗發現，電力裝備設施無法滿足區域經濟發展的需求，不可避免地影響到經濟發展水平。主動配電網機械設備安裝與網點布局不合理，部分配電設備老舊、故障頻發，未能早早更換配電線路，以至于埋下了一系列安全隱患。部分有源配電網同軸電纜維護技術存在問題，保障范圍多表現在電力線路維護層面，旨在提升電網運行可靠性。而配電設備維護主要表現在同軸電纜維護層面，旨在快速排除常見故障。但實際上，現階段多數配電網重點考慮變電站設備的服役壽命和售電量，忽視了配電網通用，因此供電系統故障頻繁，亟待引入新技術予以完善。

3.1 ADN 結構中的應用

在ADN 結構中應用微電網技術，主要是基于拓撲結構動態管理ADN，并基于分布式能源有效管控，對于促進電能的合理配置與利用具有重要作用。對于發達國家而言，紛紛增加投入完善ADN 工程設施，對于微電網在ADN 中的廣泛應用具有重要作用[3]。在ADN 的具體運行期間，基于多個微電網創建整體運作系統，能夠有效增強系統運行穩定性，還可以減少分布式電源對系統穩定運行的干擾，并借助聯絡線實現多個微電網的互動運行，切實增強配電網運行的穩定性、可靠性。與此同時，主動配電網中微電網技術的應用能夠有效提升發電利用率。基于微電網技術，能夠動態、合理調整主動配電網流動性趨向和規模，促使分布式發電利用率大幅度提升。

3.2 ADN 規劃設計中的應用

信息時代背景下，涌現出很多先進技術手段，為新時期的ADN 運行提供了可靠支持。因為傳統ADN的規劃設計水平滯后，難以滿足當前微電網技術的應用需求，所以要尋找到微電網技術和ADN 的契合點，提升電網科技含量，確保配電網規劃更加科學合理。在ADN 運行期間，受到客觀因素的影響，可能出現電壓調整、繼電保護等問題，威脅到系統運行安全。對此，應對ADN 進行優化設計，將微電網、分布式電源緊密銜接在一起，最大限度上展現微電網優勢。將系統需求為設計準則，對設計方案內容進行動態調整和完善，并且制定合理的規劃方案，評估此種方案的實施效果，及時發現和反饋不足，為后續方案改進提供支持[4]。

實際上，分布式電源具有數量大、可控性低和隨機性等特點，在規劃設計中要依托于實際情況，綜合考量電力機制調節、負荷預測以及發電預測等內容，將其納入到設計范疇。同時，對于功率轉換設定可靠的功率調整方案，基于此種方式來最大限度上展現微電網技術優勢，提升ADN 結構設計的合理性。除此之外，微電網技術在主動配電網中的應用還可以提升工作電壓質量。究其根本，主動配電網分布式發電和儲能技術設備較多，變化較為復雜，電壓可靠性交叉的可能性較大，在接入和退出時影響到工作電壓質量，并進一步縮短配電網設備設施的服役壽命。因此，對于配電網工作電壓方面，合理化運用微電網技術可以集中控制分布式發電參數以及儲能設備裝置，實現工作電壓主要參數的合理化改進，最大限度減少線路發生故障的概率。

3.3 ADN 方案控制中的應用

微電網成功在ADN 中應用，直觀展現出微電網的分布式特點，有助于增強網絡滲透率，推動ADN結構的優化升級。就系統控制方式來看，主要有集中式控制和分布式控制等方式，借助微電網群來編制有助于系統安全的方案路線，提供堅實可靠的技術保障。集中式控制方面，ADN 中心主要負責微電網信息資源的傳輸控制，通過數據剖析來選擇最佳的發電形式，以此來動態控制微電網的電能輸出。借助多樣化方法來增強微電網的調度控制能力，賦予系統更強的兼容性，以便滿足系統控制中心的需求[5]。分布式控制中，通過微電網技術的應用，對數據的依賴度較小，能夠顯著提升系統運作效率，滿足供電需求。另外，為了避免諧波信號對微電網的運行干擾，可以在電網系統中安裝有源電力濾波器（Active Power Filter，APF），控制電網諧波。

4 結 論

在ADN 中合理化運用微電網技術，結合ADN系統的特性來選擇合適的運行方案，旨在增強ADN的運行穩定性和可靠性。基于微電網技術的有效應用，促進電力資源的合理化配置與利用。