微電網技術研究與發(fā)展

(3)微電網可以提高供電可靠性和電能質量，有利于提高電網企業(yè)的服務水平。微電網可以根據終端用戶的需求提供差異化的電能，根據微電網用戶對電力供給的不同需求將負荷分類，形成金字塔形的負荷結構。負荷分級的思想體現了微電網個性化供電的特點，微電網的應用有利于電網企業(yè)向不同終端用戶提供不同的電能質量及供電可靠性。

(4)微電網可以延緩電網投資，降低網損，有利于建設節(jié)約型社會。傳統(tǒng)的供電方式是由集中式大型發(fā)電廠發(fā)出的電能，經過電力系統(tǒng)的遠距離、多級變送為用戶供電的方式，即“就地消費”，因此能夠有效減少對集中式大型發(fā)電廠電力生產的依賴以及遠距離電能傳輸、多級變送的損耗，從而延緩電網投資，降低網損。

(5)微電網可以扶貧，有利于社會主義新農村建設。微電網能夠比較有效地解決我國西部地區(qū)目前常規(guī)供電所面臨的輸電距離遠、功率小、線損大、建設變電站費用昂貴的問題，為我國邊遠及常規(guī)電網難以覆蓋的地區(qū)的電力供應提供有力支持。

3.微電網結構

相對電力系統(tǒng)而言，微電網類似于一個獨立的控制單元，其中每一個微電源都具有尖端的即拔即插功能。對每一個微電源，最關鍵的是它本身的接口、控制、保護以及對微電網的電壓控制，潮流控制和維持其運行穩(wěn)定性。一個重要的功能是微電網的聯網運行和孤島運行方式間的平穩(wěn)轉移。在微網中，為了防止微電網與配電網解列時對微電網內負荷的沖擊，微電網的配電結構需重新設計，將不重要的負荷接在同一條饋線上，重要或敏感的負荷接在另外饋線上。接敏感負荷的饋線上裝有分布式電源、儲能元件及相應的控制、調節(jié)和保護設備。如此，在微電網與主網解列時，通過隔離裝置可甩去一些不重要負荷，但仍能保證一些重要負荷的正常、連續(xù)運行。

微電網具有控制、協(xié)調、管理等功能，并由以下系統(tǒng)來實現。

(1)微電源控制器微電網主要靠微電源控制器來調節(jié)饋線潮流、母線電壓級與主網的解、并網運行。由于微電源的即拔即插功能，控制主要依賴于就地信號，且響應是毫秒級的。

(2)保護協(xié)調器飽和協(xié)調器既適用于主網的故障，也適用于微電網的故障。當主網故障時，保護協(xié)調器要將微電網中重要的負荷盡快地與主網隔離。其某些情況下微電網中重要負荷允許電壓短時暫降，在采取一定的補償措施后可使微電網不與主網分離。當故障發(fā)生在微電網內，該保護應該在盡可能小的范圍內將故障段隔離。(3)能量管理器能量管理器按電壓和功率的預先整定值對系統(tǒng)進行調度，相應時間為分鐘級。

4.微電網的相關技術

微電網是一種新型的網絡結構微電網技術已經成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術。

(1)微電網的硬件研究

微電網的實現需要有先進的設備作支持。這包括微電網的發(fā)、輸、變、配、用各個環(huán)節(jié)。為此，需要開發(fā)智能電表、向量測量單元、廣域測量系統(tǒng)等，研發(fā)合適的硬件設備，使微電網具有即插即用的能力。研發(fā)新型的分布式能源控制器，以保證微電網的高效運行。

(2)微電網建模研究

開發(fā)可用于對逆變器控制的低壓非對稱微電網的靜態(tài)和動態(tài)仿真工具;建立微電網內部各元件的模型，包括分布式電源和負荷的模型;建立微電網整體模型，包括總體模型結構、等效靜態(tài)模型、等效電機模型等。

(3)微電網對大電網的影響研究

微電網的接入必然會對大電網造成影響，需要研究：微電網在并網和孤島運行下的穩(wěn)定性分析;微電網對大電網運行的影響，包括地區(qū)性的和大范圍的影響;微電網能給電網在供電可靠性、網絡損耗和環(huán)境等方面帶來的改善;微電網的發(fā)展對基礎電網發(fā)展的影響等。

微電網中的微電源，如風電、光伏發(fā)電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設備的引入很可能會帶來一些諧波方面的問題。對于微電網諧波問題需要做進一步的探討和研究。

(4)微電網的控制策略

微電網與大電網之間存在一種最優(yōu)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下微電網和大電網都能夠高效穩(wěn)定的運行。對微電網的控制的目標就是讓微電網實現最優(yōu)控制。為此，必須研究微電網控制技術，其中包括：各微電源之間的協(xié)調控制、電力電子設備的智能控制和最優(yōu)控制、微電網和主網之間的協(xié)調控制等，研究孤島和互聯的運行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動策略、基于先進通信技術的控制策略等;研究創(chuàng)造新的網絡設計理念，包括新型保護方案的應用等。

(5)其它

電網的實現還需要很多方面的支持：需要制定微電網在技術和商業(yè)方面的協(xié)議標準;需要做好各種微電網在技術和商業(yè)方面的整合;需要做好現有的小發(fā)電機組并入微電網的可行性分析;需要建立微電網示范工程及實驗測試系統(tǒng)等。

5.微電網的關鍵技術

微電網的出現將從根本上改變傳統(tǒng)電網應對負荷增長的方式，其在降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性等具有巨大潛力。目前，微電網技術已經成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術。

5.1微電網的控制功能

微電網控制功能基本要求包括：新的微電源接入時不改變原有的設備，微電網解、并列時是快速無縫的，無功功率、有功功率要能獨立進行控制，電壓暫降和系統(tǒng)不平衡可以校正，要能適應微電網中負荷的動態(tài)需求。微電網的控制功能主要有以下幾種：

(1)基本的有功和無功功率控制(P-Q控制)。由于微電源大多為電力電子型的，因此有功功率和無功功率的控制、調節(jié)可分別進行，可通過調節(jié)逆變器的電壓幅值來控制無功功率，調節(jié)逆變器電壓和網絡電壓的相角來控制用功功率。

(2)基于調差的電壓調節(jié)。在有大量微電源接入時用P-Q控制是不適宜的，若不進行就地電壓控制，就可能產生電壓或無功振蕩。而電壓控制要保證不會產生電源間的無功環(huán)流。在大電網中，由于電源間的阻抗相對較大，不會出現這種情況。微電網中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產生大的無功環(huán)流，使微電源的電壓值超標。因此要根據微電源所發(fā)電流是容性還是感性來決定電壓的整定值，發(fā)容性電流時電壓整定值要降低，發(fā)感性電流時電壓整定值要升高。

(3)快速負荷跟蹤和儲能。在大電網中，當一個新的負荷接入時最初的能量平衡依賴于系統(tǒng)的慣性，主要為大型發(fā)電機是慣性，此時僅系統(tǒng)頻率略微降低而已(幾乎無法覺察)。由于微電網中發(fā)電機的慣量較小，有些電源(如燃料電池)的響應時間常數又很長(10~200s)因此當微電網與主網解列成孤島運行時，必須提供蓄電池、超級電容器、飛輪等儲能設備，相當于增加一些系統(tǒng)的慣性，才能維持電網的正常運行。