对微电网新能源波动分析与研究

宫 俊 任国岐 李德强

(天津市电力公司滨海供电分公司 300450)

1 微电网发展的重要性

微电网（Micro-Grid）是一种新型网络结构，主要由微源、储能装置、控制设备、负荷、保护设备组成。微电网是一个拥有自我控制功能、保护以及管理的自治系统，既可以和外部电网并网运行，也可以独立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。 开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。

微电网能够实现内部电能和负荷一体化运行，并且可以通过和大电网的协调控制，平滑的并入大电网当中。此外，由于微电网采用的是规模较小的分散独立系统，具备先进的电力生产技术，可以将各种微电源，储能设备，直接连接在用户侧，不占用输电走廊，具有施工周期短、效率高、灵活性好等优点，能够很好地应对短期激增的电力需求，因此微电网有着非常广泛的应用前景。

2 微电网新能源波动性分析

微电网才用了现代化的电力生产技术，可以将风电、光伏以及储能装置等并在一起，在满足多种电能质量要求和提高供电可靠性等方面具有诸多优点，使它完全可以作为现有骨干电网的一个有益而又必要的补偿。但同时由于风电、光伏等依靠自然资源进行发电，使其具有不可控和不可预知性的特点，因此必须重点考虑发电功率的波动对于电压稳定性的影响。电压稳定性是指系统在满足负荷功率的条件下，受到一定的扰动后，各个负荷节点能够维持负荷电压在允许范围的能力。

本文主要针对含风电、光伏、储能装置三种不同发电类型的微电网，收集分析其运行数据，对微电网新能源波动性进行分析研究。

2.1 风电功率波动特性分析

波动性是风电功率固有特性之一，因此如何科学、准确的描述风电功率的波动特性，对于微电网的研究有着极其重要的意义。风电发动机与其他常规发电机无论是从工作原理，还是从技术结构上都有着本质上的差别，本文主要从以下两点对风电功率波动特性进行研究：

首先，由于风电发动机的输出功率受到自然条件的影响，具有随机波动性以及间歇性的特点，因此在通常情况下，风电发动机的出电力都会低于额定容量；其次，风电发动机机组分布较为分散。一个地区可能存在许多风电场，即一个地区风电场的分布是分散的，每一个风电场都是由数十台、上百台甚至几百台风电发动机组组成，而且每一台风电发动机组的容量都相对较小，分布范围广泛，这样一来，在不同风电场内各个风电发动机组也是分散分布的。因此为确保电网运行的安全性、稳定性以及可靠性，就必须通过预留足够的旋转备用来完成系统对波动能源的调节。电网可接纳风电容量主要取决于区域电网所具备的调峰、调频能力。现阶段，我国的电网结构中，火力发电在全部发电容量中的比重最大，但火力发电机组的调节速率较慢，无法及时的对风电进行快速调节，因此风电波动对不同的电网结构所产生的影响也不尽相同。

2.2 光伏功率波动特性分析

光伏发电与风力发电类似，同样具有随机波动性以及间歇性的特点。光伏系统发出的能量波动不定，当光伏系统的输出功率波动性较大时，会给电网规划、调度以及运行造成诸多不便，例如光伏发电设备输出的功率波动会导致电网调度设备的频繁动作或者保护设备的误动作，这样一来，不仅降低了并网运行的经济性和可靠性，而且产生的电压波动还会给整个电网埋下巨大的安全隐患。因此，研究光伏系统设备输出功率的稳定性，是确保电力合理规划以及安全运行的必由之路。

对于光伏电站的输出功率进行时域波动分析，有助于电网调度部门统筹安排常规电源和光伏发电的协调配合，适时及时地对电力调度做出统筹规划，更加合理的安排电网运行方式，一方面能够有效地削弱光伏接入对于整个电网运行造成的负面影响，提高电力系统运行的安全性和稳定性；另一方面还可以最大限度的降低电力系统的旋转备用容量和运行成本，以充分利用太阳能等可再生资源，帮助电力生产企业获得更大的经济效益以及社会效益。

2.3 储能功率波动特性分析

储能装置在微电网中有着非常重要的作用，它具有动态吸收能量以及适时释放的特点，能够有效地弥补风电、光伏发电的间歇性、波动性缺点，起到削峰填谷的作用，最大限度的提升了间歇式电源输出功率的可控性，从整体上提高了微电网输电的可靠性和稳定性。此外，在微电网中选者合适的储能设备，还能有效的提升风电机组的低电压穿越.功能、增加电力系统的风电穿透功率极限、改善电能质量以及优化系统经济性。

在微电网中引入储能设备以后，不仅可以有效地平滑负荷、减小甚至消除昼夜峰谷差，以便达到对需求侧的有效管理，而且还能够更加合理的利用各种电力生产设备，降低供电企业的生产成本，提高企业的经济效益。另外，通过积极发展可再生能源以及清洁能源，还有助于提高电力系统运行的稳定性，作为调整电网频率、补偿供电负荷波动的手段。因此，对于储能功率波动特性的分析研究是非常重要的一个环节。

3 结束语

综上所述，现代社会的发展以及经济的快速增长对于能源的依赖程度越来越高，但是伴随着传统化石能源的日益枯竭，能源危机不断加剧的同时，让我们更加清醒的认识到了发展系能源的重要性和紧迫性，尤其对于我国目前正处于高速发展的关键时期，发展可再生能源，走多元化洁净能源，更是我国社会可持续发展的必经之路。为此，文章研究了风电、光伏、储能装置三种不同发电类型的微电网，研究各自的功率波动特性，以便将剩余电量持续稳定的并入大电网，进一步推动我国电网建设的快速发展。

[1]闫立伟.微电网中光伏发电动态特性研究[J].重庆大学，2010年.

[2]刘海龙.新能源技术与微电网能量管理研究[J].太原理工大学，2011年.

[3]段玉兵.微电网潮流分析与柔性控制技术研究[J].山东大学，2011年.

[4]胡三高、武珍.基于氢氧联合循环的分布式能源系统设计[J].陕西电力，2011年第05期.

[5]王成山、刘梦璇、陆宁.采用居民温控负荷控制的微网联络线功率波动平滑方法[J].中国电机工程学报，2012年第25期.