淺談微電網(wǎng)技術(shù)與離散型風(fēng)力發(fā)電

曹 德 友，　夏　正

(四川能投會東新能源開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都　610015)

淺談微電網(wǎng)技術(shù)與離散型風(fēng)力發(fā)電

曹 德 友，夏正

(四川能投會東新能源開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都610015)

摘要：隨著中國風(fēng)力發(fā)電近幾年來的迅速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機組裝機容量已迅速超過其他國家，躍居世界第一。但我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)起步晚、機組性能較差，風(fēng)力發(fā)電機組脫網(wǎng)對電網(wǎng)產(chǎn)生了較嚴(yán)重的后果，特別是超大型風(fēng)電場事故跳閘、電能質(zhì)量問題及氣候原因產(chǎn)生的脫網(wǎng)。風(fēng)力發(fā)電機分散式接入電網(wǎng)和微電網(wǎng)相結(jié)合能夠較好地解決上述問題，將風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的影響降低。

關(guān)鍵詞：會東風(fēng)電；風(fēng)力發(fā)電；微電網(wǎng)技術(shù)；離散型風(fēng)力發(fā)電

1概述

分散式接入風(fēng)電是國家新確定的風(fēng)電重點開發(fā)方向，在“十二五”期間，國家初步規(guī)劃分散式接入風(fēng)電將達(dá)到3 000萬kW的裝機規(guī)模，并將在未來很長一段時間與大規(guī)模集中并網(wǎng)風(fēng)電一起主導(dǎo)中國風(fēng)力發(fā)電市場；國家能源局從調(diào)整風(fēng)電發(fā)展布局思路出發(fā)，開始規(guī)劃發(fā)展小規(guī)模、低電壓、近消納、直接接入配電網(wǎng)系統(tǒng)的分散式接入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。與大規(guī)模集中風(fēng)電項目相比，分散式接入風(fēng)電規(guī)模小，更適合于靠近用電負(fù)荷中心的內(nèi)陸地區(qū)就地并網(wǎng)和消納。隨著我國技術(shù)、經(jīng)濟各方面的迅猛發(fā)展，能源與電網(wǎng)相應(yīng)承載了許多前所未有的壓力，不可避免地在節(jié)能減排、能源結(jié)構(gòu)、能源分布、電力調(diào)配、防災(zāi)能力、供電可靠性等方面存在諸多問題。目前，我國的一次能源與用電需求分布極不均衡，而智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)技術(shù)將為解決我國電網(wǎng)的快速發(fā)展與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱的矛盾做出貢獻(xiàn)，并為設(shè)備制造商、電力企業(yè)和電力用戶提供新的機遇與挑戰(zhàn)。

2微電網(wǎng)

微電網(wǎng)(Micro-Grid)也譯為微網(wǎng)，為一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，其既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，是指多個分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。 開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負(fù)荷為多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，可視為傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。

3微電網(wǎng)的功能及特點

微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃?xì)廨啓C、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

微電網(wǎng)具有控制、協(xié)調(diào)、管理等功能并由以下系統(tǒng)實現(xiàn)。

(1)微電源控制器。微電網(wǎng)主要靠微電源控制器調(diào)節(jié)饋線潮流、母線電壓級與主網(wǎng)的解、并網(wǎng)運行。由于微電源具有的即拔即插功能，其控制主要依賴于就地信號且響應(yīng)為毫秒級。

(2)保護協(xié)調(diào)器。保護協(xié)調(diào)器既適用于主網(wǎng)的故障，也適用于微電網(wǎng)的故障。當(dāng)主網(wǎng)故障時，保護協(xié)調(diào)器要將微電網(wǎng)中重要的負(fù)荷盡快地與主網(wǎng)隔離。在某些情況下，微電網(wǎng)中的重要負(fù)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(wǎng)不與主網(wǎng)分離。當(dāng)故障發(fā)生在微電網(wǎng)內(nèi)，該保護應(yīng)在盡可能小的范圍內(nèi)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(yù)先整定值對系統(tǒng)進行調(diào)度，相應(yīng)時間為分鐘級。

4微電網(wǎng)技術(shù)與離散型風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電的間歇性和波動性容易造成微電網(wǎng)電能的整體偏差。微電網(wǎng)根據(jù)系統(tǒng)需要選擇飛輪或電容器等儲能方式。孤島時，微電網(wǎng)儲能單元的不間斷供電可以彌補負(fù)荷與發(fā)電間的不平衡。但是儲能單元的容量、等級以及控制問題目前還處于研究階段。儲能單元的容量是有限制的，過度的充放電可能導(dǎo)致功率補償失敗，它的控制對微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行非常重要。

5微電網(wǎng)的發(fā)展

國外對于微電網(wǎng)的研究起步較早，在關(guān)鍵技術(shù)方面已取得一些突破，并在小規(guī)模微電網(wǎng)中得到驗證。其中美國、歐洲、日本及加拿大等建設(shè)了一批示范工程，為微電網(wǎng)的發(fā)展提供了一些經(jīng)驗借鑒，成為在微電網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的國家。目前，國外正在推動微電網(wǎng)向更高電壓等級、更大容量發(fā)展。

據(jù)《2013-2017年中國微電網(wǎng)行業(yè)深度調(diào)研與可行性分析報告》，國內(nèi)微電網(wǎng)研究處于起步探索階段，國家電網(wǎng)公司為微電網(wǎng)技術(shù)研究的主要機構(gòu)。2011 年8 月，國網(wǎng)電科院微電網(wǎng)技術(shù)體系研究項目通過驗收。該項目首次提出了我國微電網(wǎng)技術(shù)體系，涵蓋微電網(wǎng)核心技術(shù)框架、電網(wǎng)應(yīng)對微電網(wǎng)的策略、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策等，制定了我國微電網(wǎng)發(fā)展線路和技術(shù)路線圖，對我國微電網(wǎng)不同發(fā)展階段提出了積極的意見和建議。

負(fù)荷的持續(xù)增長、能源利用效率瓶頸、用戶對電能質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求以及越來越被關(guān)注的環(huán)境保護問題已經(jīng)成為電力工業(yè)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近日，福建省風(fēng)光儲充微電網(wǎng)實驗室建成投運，宣稱實現(xiàn)了電動汽車微型充換電站電力生產(chǎn)零排放，具備分布式電源接入配電網(wǎng)、微電網(wǎng)運行控制能力，可開展微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制、保護技術(shù)、電能質(zhì)量控制技術(shù)以及并網(wǎng)特性檢測等方面的研究。的確，微電網(wǎng)對分布式發(fā)電具備有效利用、靈活、智能的控制特點，對解決能源問題具有極大的優(yōu)勢。建設(shè)具有長遠(yuǎn)打算的微電網(wǎng)以及更大范疇的智能電網(wǎng)，可以增強我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，平抑風(fēng)電波動，為居民用電提供有效保障。推進微電網(wǎng)建設(shè)，將更好地服務(wù)地方建設(shè)和地方經(jīng)濟發(fā)展需求，是一項利國利民的民生大工程。

6結(jié)語

在可再生能源發(fā)電如火如荼的電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的今天，靈活、清潔、安全、經(jīng)濟的能源供需模式已經(jīng)成為必然之選，微電網(wǎng)這種新的技術(shù)領(lǐng)域勢必有其快速發(fā)展的空間，而且能較好地解決風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)問題。

曹德友(1978-)，男，重慶南川人，助理工程師，從事風(fēng)力發(fā)電運行及管理工作；

夏正(1985-)，男，湖北鄂州人，助理工程師，學(xué)士，從事水電及風(fēng)力發(fā)電運行及管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-03-08

文章編號:1001-2184(2015)04-0105-02

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TK89;TK01;TM7

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