分布式发电与微电网技术在电网中的应用

分布式发电与微电网技术在电网中的应用

杨睿 张春辉 乔连留 张昱

云南电网公司玉溪供电局 云南省 玉溪市 653100

摘要：目前，全世界积极探索新的发展路径以及新的节能产品，希望能够实现能源利用的可持续发展。在这种背景下，美国专家学者R.H Lasseter 教授于21世纪初提出了微电网运行理念，作为一种典型的可再生能源发电装置，不仅仅能够实现发电，还能够将电能存储并输送到整个电网中。将微电网技术和目前配电网络对接，可以和配电网络共同运行，当配电网络发生故障时，微电网还能够单独进行，其具有典型的灵活性特征，能够支撑分布式电源和电网。

关键词：分布式发电；微电网技术；电网；应用

1分布式发电

1.1 分布式发电的定义

分布式发电（DU）通常用于发电功率从几千瓦到数百兆瓦（也有研究者认为限定范围应当在30～50MW以内）的小型分散式、模块化、可靠性较高以及配置在用户周围的具有较高运转效率的发电单元。分布式发电主要是依靠可再生能源以及清洁能源，来实现发电的一项非常重要的技术。其最主要的优势在于其能够对各种相对较为分散的能源进行聚集，包括本地取用相对较为方便的可再生能源和化石类燃料，故能够较好地实现对能源利用率的有效提升。与此同时，还能够脱离主干电网实现独立运行。

1.2 分布式发电的特点

分布式电源主要是与低压配电系统或者中压配电系统接入，有着非常显著的随机变动以及分散等特性，通过接入大量的分布式电源，能够促使配电系统的安全稳定运行受到较大的影响。分布式电源绝大部分都能够借助并网设备来实现与电网的有效连接。分布式发电因本身的电能质量相对较高、污染相对较小、安装地点较为灵活以及能源利用率相对较高等优势，通过与主网相互作为备用供电，能够更好地促使供电稳定性、可靠性的提升。但分布式发电同样具有诸多的缺陷：其安装运行成本相对较高，并且很难实现对主网的有效控制，极易给主网带来冲击。

2微电网

2.1微电网的定义

微电网属于一种新型的网络结构，也被人们称为微网，该网络结构主要表现出规模小、分散性和独立性高等特性，由负荷、微电源、储能控制装置等共同组建成所需要的系统。该系统在实际的运用中展现出较强的自我保护性和控制管理功能，具有独立运行和外部联网运行 2 种功能。微电网的概念提出主要建立在传统大电网基础上，采用专门的拓扑结构将不同的分式电源和负载组合在一起，形成新的网络结构形式。

2.2微电网特点

微电网技术已在电力系统中得到了全面推广应用，并且表现出以下几大特点：①因微电网主要是通过分布式发电系统组合而成，为此，分布式发电继承了所有独立分布式发电系统的优点，用户能够结合实际情况来做出相应的控制，具有较高的安全性和可靠性。微电网的运用能够充分弥补大电网在安全稳定上表现出的不足。当意外情况发生时，能够继续保持供电，同时微电网还可有效降低对环境的污染，促使能源利用率的提升，更好地满足电力可持续发展的各项要求。②在主网出现扰动或者故障等情况下，微电网能够从与主网并网运行的模式调整为独立运行模式，继续维持正常供电，从而有效提升供电的可靠性，更好地实现无缝切换和即插即用的要求，有着显著的独立运行效果。③微电网是一个独立在整体配网系统之外的模块，但不会给主网的运行带来较大的变动或者调整。④微电网操作简单方便，具有较好的调峰特性，因参与运行的系统相对较少，故启动和停止的反应速度都非常快，能够更好地实现全自动化。⑤能够对分布式发电进行合理运用，用户能够根据实际情况合理调整控制，有效避免大范围的停电，因此具有非常高的运行可靠性，还可对大电网安全稳定性表现出的不足进行弥补，实现对电能质量的改善。

3屋顶分布式光伏发电应用

屋顶分布式光伏发电极大地发挥了光伏发电的就近使用优势，在城市发展不断加深的当代，大中小型城市中人口密集、寸土寸金，在用户附近单独划分出场地进行光伏发电明显不现实，将光伏发电设置在闲置的屋顶或外墙面上，可以有效利用起建筑物的无用空间，减少额外用地的成本，提高分布式光伏发电的应用效果。屋顶分布式光伏发电建立在屋顶或建筑物外墙面，距用户的距离非常近，可以有效降低在用电紧张地区建设输电设备或增设电网线路的建设成本，对于用户来讲，屋顶分布式光伏发电可以有效降低用电的成本。即使在冬季或阴天、夜晚无法进行太阳能转化的时间段，也可以使用外部电网进行供电，在节约成本和资源的基础上保证了用户用电的稳定性和可靠性。屋顶分布式光伏发电契合了用电高峰期的用电需求，通常情况下，城市中的用电高峰集中在夏季，建筑物内的用户使用了大量的制冷、控温设备，导致用电量飙升，但夏季同样是屋顶分布式光伏发电设备能够接受到大量太阳能的季节，有效保证了用户用电稳定性和可靠性的同时，降低了传统发电消耗的化学资源量和对水体的污染量，极大地缓解用电和资源紧张问题。且设置在屋顶和建筑外墙表面的分布式光伏发电设施有效阻隔了太阳光直射建筑物表面的概率，极大地降低了建筑物室内的升温程度，间接降低了室内用户对制冷、控温设备的依赖性，减少了对电能的消耗，可以空余出部分电能供应其他用户；避免大面积直射后，建筑物外墙的损耗程度也能够得到大幅度减低，充分节约了建筑物运维的成本和维修成本，对建筑物延长使用寿命亦有极大的帮助。

4分布式发电及微电网主要技术原则

4.1 实现微电网多种运行模式的平滑切换

智能微网近期采用微网孤立运行，远期采用联网大电网运行，具有孤网运行、并网运行和计划检修运行等多种运行模式。本项目采用先进的控制策略和通信技术，利用微网一体化智能系统实现多种运行模式的平滑切换，最大程度地减少运行模式切换对微电网的影响，保证了系统的安全稳定和可靠运行。

4.2 实现多种可再生能源的接入和协调控制

在现代先进的通信技术和控制技术支持下，可成功将多种类型的可再生能源系统进行并网协调控制，以此可大幅度提升再生能源的使用效率。同时由于再生能源应用的多元化，也可有效降低以往单一再生能源供电的间歇性和波动性问题，让可再生清洁能源运用变得更加稳定可靠。

4.3 大容量储能技术的应用

智能微网工程共配置 500 kW×6 h 的储能系统，拟采用新型储能电池和常规蓄电池相结合的技术方案，实现微电网中重要负荷备用、存储盈余可再生能源和保证电能质量，大大提高了系统的可靠性和运行经济性，起到了很好地技术示范作用。

4.4 需求侧管理程度和用户参与度的全面提升

通过高级量测体系(AMI)的建立和用电负荷的智能可调，再配以先进的传感技术、通信技术以及控制技术, 能够让供电企业与用电客户之间保持更加紧密的联系，使二者之间能够形成较好地配合。如用电客户可以根据自身用电需求向供电企业反馈实时信息，这有助于供电企业对电网的峰谷调节，使需求侧管理程度得到提升。

4.5 实现微电网的自动化、智能化运行

自动化、智能化是微电网发展建设的主要趋势，以此顺利实现微电网运行的无人值守。在实际建设中，主要以先进的信息技术、通信技术以及自动控制技术等为基础，构建多电源协调控制系统，实现远距离数据获取、观测、操控等，使智能化水平不断提升。此外，构建智能系统是有效确保微网系统高性能运转的重要举措，需具备微网监控、视频及环境监控、综合能量管理等功能，保证整个系统运行的安全可靠。

5结语

在未来很长一段时间内，我国在微电网方面将会不断完善，技术也将不断创新，可再生能源也将成为发展重点之一，但是针对资源短缺和成本升高问题，发展分布式发电以及微电网技术具有重要意义。

参考文献

[1]秦晓佳,邹刚,任曼曼,王蕾.微电网技术及在抗灾中的应用分析[J].中外企业家,2018(29):140.

[2]黄礼祥.面向主动式配网的微电网技术初探[J].电子世界,2017(21):89+91.