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论面向主动式配网的微电网技术

摘要】在配电网中引进微电网技术,是建设智能电网的重要途径,也是未来电网建设的主要发展趋势。微电网技术的应用,给配电网的建设带来了更多的便利,不仅能够降低电网的供电成本,减少能耗,还能实现分布式电源的有效管理和对配电网有效调节与控制。因此,在主动式配电网中引入微电网,完善微电网相关工作有着重要的实际意义。本文主要阐述了微电网技术的优点,分析了其在主动式配电网中的应用情况。

关键词】微电网技术;主动式;配电网;应用

电力行业是我国国民经济发展的基础。而随着时代的进步,无论是生产还是生活方面,都对电力输送提出了更高的要求。在这种情况下,传统的配电网很难满足更多的要求。尤其是在对间歇式能源的吸纳方面,传统的技术显得无能为力。因而,将被动式电网转化为主动式电网,采用新的技术,实现对大量间歇式能源进行主动管理和控制,就成为了当前电力系统急需解决的问题。微电网技术作为一种新的技术,其可以有效满足配电网的这种发展需要。微电网技术在主动式配电网中的应用,不仅能够有效提高配电网的工作效率,也能有效减少能耗,是我国能源及电力发展战略的重要方向。

1.微电网技术概述

1.1微电网的概念

当前,不同国家对微电网的定义有着一定的差异。在我国,很多学者根据具体的国情,认为微电网主要是指具有分布式电源分派功能的特殊电网,这种特殊电网同时需要承担该地区的中小型发电模式。从微电网的定义看,其与传统电网的虽大区别,就在于其可以自主承担发电任务,因而具有独立运行的特点。

1.2微电网的特点分析

微电网主要通过分布式发电与储存能量的融合而实现的,因而这种技术主要具有以下几个特点:一是微电网接入大电网通常是以单点的方式接入。这样,在电网端,其就能对发电负荷和单元进行有效控制,并且可以充分利用分布式电源的互补性质,使得对能源吸收的效率大幅提高,同时也会使得分布式电源受大电网的影响更小;二是在并网运行的模式下,除了主电网可以提供电能之外,微电网也能提供电能给负荷。并且,当电网发生故障的时候,或者电能质量不高的情况下,主电网运行时,微电网就能主动断开,并能够作为独立的电网运行;三是微电网可以起到平衡能量的作用。微电网在运行过程中,其惯性很小,这样,当分布式电网不能有效满足实际电能需要时,通过储存电能,微电网就能实现能量的平衡。四是微电网的运行方式更加灵活。微电网的运行模式既可以是并网运行,也可以是孤岛运行。在并网模式下,对于负荷而言,其电能既可以来自上级电网,也可以来自微电网。而对于微电网而言,其不仅可以从上级电网获得电能,也能将电能输送给上级电网。此外,当电网电能质量不够,或者其发生故障,微电网就能主动与其断开,实现独立运行。五是微电网的经济效益好。微电网的主要优势之一就是能够减少能耗,其对能源的利用率很高。因此,从环保和节能的角度看,微电网的效果更好,投资成本、运行成本和维护成本都很低,且能满足用户对电能的需求变化,其发展前景很广阔,是电力行业发展的主要方向。

2.微电网技术在主动式配电网中的应用

2.1提高分布式能源的利用效率

微电网技术可以有效调节配电网中双向电流的大小和方向,因而能够对分布式电源进行柔性消纳。这种对分布式电源功率的有效调节,可以在保证正常供电的情况下,将多余的能量输送到其他电网中,也可以输送到负荷或者微电网系统中。这种做法的优点是,可以实现对电力资源的充分利用。因此,通过微电网技术的应用,主动式配电网可以有效提高分布式电源的利用效率,实现高效节能的效果。

2.2降低电网损耗

在传统的配电网线路中,由于长距离输电,往往会造成一定的电能损失。而微电网技术的应用,则可以降低电网的损耗。在配电网中,如果电源与储能装置分布不科学,就会影响到配电网潮流的分布,使得电量损耗很难得到控制。所以,对于主动式配电网而言,如何实现对分布式电源和储能装置,以及负荷的合理分布至关重要。微电网技术的优势在于,其可以对电网的运行模式进行优化,从而可以对潮流进行有效调节,进而实现降低配电网的电能损耗。

2.3提高配电网电压质量

在主动式配电网中,由于存在很多的分布式电源和储能装置,并且负荷也有很多,这就使得配电网的电压分布不稳定,处在不断变化的过程中。并且,多数情况下,这种电压的变化是没有规律的。这就容易导致电压质量不高,进而会直接影响到配电网中设备的寿命。所以,对主动式配电网的电压稳定性进行控制尤为重要。微电网技术的应用,可以具备电压协调控制功能,能够对分布式电源和储能装置的参数进行控制,使得主动式配电网接口处的电压得到有效控制,从而能够减少电压不稳定现象发生的概率。

2.4提高主动式配电网的可靠性

对于配电网工作,由于受到功率双向流动的影响,潮流分布存在很大的不确定性。同时,分布式电源并网使用,也会影响到配电网的可靠性。而当微电网和主动式配电网并网运行时,就可以对用电质量和用电需求进行有效保障。并且,当运行中发生故障时,微电网也可以转为独立运行状态,从而能够保证供电的连续性。此外,微电网也会避免因为检修或电网故障而引起的断电现象。所以,微电网技术的应用,也能提高主动式配电网的可靠性。

2.5降低主动式配电网的管理难度

由于分布式电源分布分散,控制性能又弱,因此,在保证对用户正常供电和经济用电等情况下,就使得配电网的运行管理难度加大,配电网的能量信息也很难控制。微电网技术则可以对分布式电源和负荷进行有效整合。而且,微电网可以作为智能单元接入主电网,从而能够降低对分布式电源和负荷的控制难度。此外,微电网还可以保证电网运行的稳定性,提高电网的经济性,并能对主动式配电网中的能量传输进行调控。只需要通过对微电网的监控,就能将信息传递给控制系统,这样就能有效降低主动式配电网的管理难度。

3.微电网的问题及解决对策分析

尽管微电网有着很多方面的优势,并且有着非常广阔的应用前景。但作为一种新的技术,微电网在应用中仍然会存在一定的问题。

3.1电能质量问题

微电网的电能质量问题主要表现在高电压、谐波污染和频率/电压闪变等方面。由于配电网上存在很多负荷,因此,沿着线路,节点电压会逐渐下降。而当馈线与分布式电源相接后,系统电压降落就会减小。尤其是在负荷减小的情况下,分布式电源接入处的电压就达到极大值,有时候还会超过电压允许波动的范围,这就会出现高电压的问题。对于这类问题,通常需要限制分布式发电系统的注入功率,并需要通过分布式发电系统的接口装置对出口电压进行调节。微电网中需要应用到很多的电子器件,而这些电子器件就会带来谐波,谐波的振幅就会对配电网中的电压稳定性产生影响,破坏原来的电压波形,造成谐波污染。针对这种问题,一般都是安装谐波补偿装置,或者开发出性能更好的电子器件。在微电网中,分布式电源存在不可控性和间歇性,同时,电子器件的大量使用也导致系统惯性降低。因此,当用户能量需求发生变化的瞬间,分布式电源就无法及时满足用户负荷需求。这种时候,就会出现频率/电压闪变,并对系统产生冲击。这种问题的解决措施,一般是对分布式电源进行独立回路供电或者安装分布式储能装置。

3.2微电网控制及管理问题

微电网控制及管控问题主要表现在并/离网控制和能量管理两个方面。对于微电网而言,对其合理控制是最大利用能源的有效保证,也是实现能量优势互补的重要基础。因此,在实际运用中,微电网应该保证无论是在并网模式下,还是在独立运行模式下,各个节点的电压和频率都应该具有很高的稳定性。并且,微电网控制也需要注意电源与负荷之间暂时功率的差额的平衡,并能根据系统需要,实现与主电网分离、并列以及过度运行的自主性。能量管理是微电网使用优势发挥的关键。随着技术的不断发展,微电网的能量控制多是采用分散式控制方法。这种能量控制方法尽管可以提高系统用电的灵活性,但是,对于微电网而言,其能量控制也还有很大的改进空间。一方面,微电网的能量管理需要综合考虑间歇性电源,也要考虑到可控负荷在时间和空间上存在的不确定性。另一方面,对于微电网而言,单一储能技术已经很难满足经济性和技术性的需要,所以,采用多种储能技术的配合使用成为了微电网能量管理的主要方向。而这也正是微电网能量管理的难点所在。

4.结论

微电网技术作为智能电网建设的重要技术,其在主动式配电网方面有着非常广阔的应用前景。微电网技术不仅能够提高主动式配电网的稳定性和可靠性,也能有效提高分布式电源的利用效率,减少配电网的电能损耗。所以,这种技术不仅具有成本低、管理便捷、可靠性高和灵活性好的优点,更是能够满足节能环保的发展需要,代表着未来电力技术发展的重要方向。未来,随着微电网技术的进一步改进和应用,其使用范围也将不断推广,并能有效促进我国电力行业的发展。

参考文献

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[3]李超,侯庆雷,崔大明.微电网技术在主动配电网中的实际运用[J].企业技术开发,2015(36):32-33.

作者:黄礼祥 单位:国网安徽省电力公司淮北供电公司 

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