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智慧能源新秀——智能微電網(wǎng)

中國電力網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2020-04-28 09:44:11  作者:王寧

  智能微電網(wǎng)是“智能電網(wǎng)”與“微電網(wǎng)”的結(jié)合。“智能電網(wǎng)”是一個(gè)自動(dòng)化的供電網(wǎng)路,能夠通過傳感器來對(duì)供電與用電設(shè)備起到實(shí)時(shí)監(jiān)控與收集整合,由控制系統(tǒng)來對(duì)電力系統(tǒng)起到優(yōu)化管理的作用。“微電網(wǎng)”是指由分布式能源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷及監(jiān)控組合而成的小型發(fā)電配電系統(tǒng)。智能微電網(wǎng)能夠在充分利用清潔能源的同時(shí),由智能電網(wǎng)解決分布式能源不穩(wěn)定的問題,同時(shí)還能對(duì)大電網(wǎng)起到“削峰填谷”的輔助作用。

  當(dāng)前,中國的能源與環(huán)境問題十分嚴(yán)峻,對(duì)于清潔能源的有效利用是世界各國都在探尋的重點(diǎn)研究課題。在我國電力方面專家長久的不懈努力下,智能微電網(wǎng)在逐漸投入了應(yīng)用,并在各個(gè)用電場景中進(jìn)行了試驗(yàn),獲得了不錯(cuò)的成效與一系列數(shù)據(jù)可供后續(xù)研究。同時(shí),由于智能微電網(wǎng)具有“并網(wǎng)”與“孤島”兩種自由切換的模式,智能微電網(wǎng)具有非??捎^的使用前景。我國的能源分布特點(diǎn)及其不均勻,而智能微電網(wǎng)則可以通過“孤島”模式,在能源豐富的偏遠(yuǎn)地區(qū)充分利用起譬如光伏、風(fēng)能等能源,自給自足,從而免去大量電纜鋪設(shè)的費(fèi)用。同時(shí),智能微電網(wǎng)在用電密集的城市之中,能夠借助分布式能源,減輕大電網(wǎng)的用電負(fù)荷,幫助大電網(wǎng)保持穩(wěn)定,并且利用峰時(shí)谷時(shí)的電價(jià)差,獲得一定的經(jīng)濟(jì)利益。

  經(jīng)典模式

  微電網(wǎng)中包含多個(gè)分布式電源和儲(chǔ)能裝置,聯(lián)合向負(fù)載供電,圖中展示了微型燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能光伏電池、燃料電池和蓄電池等多種 微電源形式,基本安裝在負(fù)荷附近,通過電力電子 裝置與饋線相連,既減少了線路損耗,又為饋線末端提供了電壓支撐。

  

 

  (經(jīng)典微電網(wǎng)模式)

  圖中饋線A上接有敏感負(fù)荷,安裝了燃料電池和具有熱電聯(lián)供能力的微型燃?xì)廨啓C(jī);對(duì)于連接在饋線B上的可調(diào)節(jié)負(fù)荷,采用兩種間歇式分布式能源即風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池,并配備大容量儲(chǔ)能裝置混合供電;饋線C上為非重要負(fù)荷,不設(shè)置專門的微電源,由上級(jí)配電網(wǎng)和其他饋線的微電源供電。微電網(wǎng)還配備了潮流控制器和保護(hù)協(xié)調(diào)器,在能量管理系統(tǒng)的統(tǒng)一控制下,通過數(shù)據(jù)采集,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)壓、控制潮流、饋線保護(hù)等多項(xiàng)控制措施。當(dāng)外部電網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電能質(zhì)量和供電可靠性不能滿足微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷要求時(shí),微電網(wǎng)可以通過主隔離開關(guān)在PCC處切斷與主網(wǎng)之間的聯(lián)系,進(jìn)入孤島運(yùn)行模式,此時(shí)由饋線A和饋線B上的分布式電源及儲(chǔ)能設(shè)備承擔(dān)微電網(wǎng)內(nèi)的全部負(fù)載。

  若微電網(wǎng)內(nèi)部微電源電力供給不足,可切除饋線C上的非重要負(fù)荷,保證對(duì)重要負(fù)荷和敏感負(fù)荷的持續(xù)供電。當(dāng)外部電網(wǎng)故障解除后,滿足并網(wǎng)條件時(shí),主隔離開關(guān)重新合上,微電網(wǎng)恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),通過有效地控制可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)在兩種運(yùn)行方式間平滑的切換。此外,微電網(wǎng)還配置了能量管理器和潮流控制器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)單體微電源及整體微電網(wǎng)的控制分析。

  智能微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

  與常規(guī)的集中供電電站相比,分布式供電具有以下優(yōu)勢(shì):

  (1)沒有或很低輸配電損耗,分布式電源布置在負(fù)荷附近,不存在輸送或只須短距離輸送,線路、配電損耗小。

  (2)無需建設(shè)變配電站,可避免或延緩增加的輸配電成本;

  (3)適合多種熱電比的變化,系統(tǒng)可根據(jù)熱或電的需求進(jìn)行調(diào)節(jié);

  (4)土建和安裝成本低,各電站相互獨(dú)立,用戶可自行控制,不會(huì)發(fā)生大規(guī)模停電事故,供電可靠性高;

  (5)減少環(huán)保壓力,分布式電源基本是 應(yīng)用可再生、清潔能源;

  智能微電網(wǎng)存在的問題

  智能微電網(wǎng)的出現(xiàn)一方面是隨需求而生,另一方面也是隨著分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。因此,作為一種新興能源利用方式,總會(huì)存在這樣那樣的問題。

  第一:分布式電源不是為并網(wǎng)設(shè)計(jì)的,并網(wǎng)時(shí)會(huì)引起電壓調(diào)整、繼電保護(hù)、短路電流水平、電能質(zhì)量、潮流等問題。

  第二:分布式電源主要以私人行為或局部行為,以滿足客戶個(gè)體需求為主,容易給電網(wǎng)帶來安全穩(wěn)定問題。

  第三:風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等分布式發(fā)電的隨機(jī)性以及個(gè)體發(fā)電的隨意性,使得接 入分布式電源后,增加配電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理的復(fù)雜性,使得配電網(wǎng)檢修施工風(fēng)險(xiǎn)加大。

  第四:對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃和經(jīng)營帶來負(fù)面影響。由于大量的用戶安裝分布式電源,使得配電網(wǎng)規(guī)劃人員難以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)負(fù)荷增長情況, 進(jìn)而影響規(guī)劃的合理性;同時(shí),對(duì)于自備分布式電源的用戶,電網(wǎng)企業(yè)為保證其自備電源停運(yùn)時(shí)仍能正常用電,需要為其提供一定的備用 容量,這就增加了供電企業(yè)的設(shè)備投資與運(yùn)行成本。

  從上不難看出智能微電網(wǎng)作為世界的新能源新秀,具有較大的發(fā)展前景,但也有多方面的相關(guān)限制。在我國這個(gè)世界第一人口大國中,由于有著基數(shù)較大的人口數(shù)量,以及不均勻的人口密度分布等特點(diǎn),在我國發(fā)展智能微電網(wǎng)有一定的困難,但也是很有必要的。從長遠(yuǎn)角度考慮,智能微電網(wǎng)存在著“清潔、低成本、方便調(diào)節(jié)”等優(yōu)勢(shì),在國家《“一二五”電網(wǎng)智能化規(guī)劃》、《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等眾多政策的支持下想必會(huì)有屬于自己的一篇廣闊藍(lán)天。

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