试论分布式能源系统微型电网技术

赵适宜 张屹丹

【摘 要】 分布式能源系统微型电网技术是电力系统的最新技术之一，本文将对分布式能源系统微型电网技术的技术方案及应用进行分析，希望能够对分布式微型能源电网技术的推广有所裨益。

【关键词】 分布式能源系统  微型电网  技术分析  能源

1 分布式能源系统微型电网概述

微型电网是在近几年兴起的一种新的理念。从某个角度上说，微型电网是独立于公共电网而存在的小型电力系统，能够在一定程度上维持建筑物的电能供应。但是微型电网又没有与公共电网完全隔绝，可以用公共电网来为微型电网提供能源。科学的微型电网的定义是产生和储存电能的系统。通常是在使用者的家中，利用燃气轮机、内燃机、太阳能发电和光伏电池、燃料电池、风能发电、生物能发电及储存控制技术。当然，由于是微型系统，因而功率并不会太大，只能供应一栋建筑或者很小的区域内的电能。微型电网一般能够实现对于热量的回收利用，利用发电的热量来用于制冷、制热和建筑物内的湿度控制，能源的利用率可以提高至90%。而由于能源的生产设备靠近用户，所以发电产生的电能和热能能够直接供给用户使用，减少了在传输过程中的能量的损失。而微型电网的最便利的地方在于前期的成本投入较少，占地面积也不大。而随着科学技术的发展，相信建设微型电网的成本将更加低廉，为将来开拓市场奠定基础。而微型电网对于偏远而不便于架设公共电网的地区来说是很好的选择。

2 分布式能源系统微型电网的技术方案

微型电网可以分为下列几种：（1）利用不可再生能源的系统：汽轮机、活塞式内燃机系统、微型燃气轮机系统、工业燃气轮机系统等。（2）利用可再生能源的系统：利用太阳能、电能、风能、生物质能等的可再生能源的系统。（3）其他系统：如氢氧燃料电池。

相较于使用不可再生能源的系统，一来利用不可再生能源的系统使用的能源不可再生，总有一天人们会耗尽所有的石化能源，改用其他的能源。再者使用化石能源来进行发电产生的灰尘和温室气体都是对于我们生存环境的破坏，因而在这里不做过多的描述。建设大型的利用可再生能源的发电厂只在部分地区能够实现，而且因为装机量大，前期投入巨大。但是微型电网系统则不用担心投入的问题，微型电网只是为了应急的需要，因此没有必要追求过大的装机量，前期的投资并不会太大。

目前太阳能发电正处于迅猛发展的阶段，是前景较为光明的高新技术产业之一。虽然太阳能发电受到外界的温度、光照强弱、光照时间长短的影响。其所处的温度越高，输出功率越大;所受到的光照的强度越大，输出的功率越高;光照时间越长，产生的电能越多。利用太阳能不仅能够发电，还能够收集热能为建筑供暖，形成建筑内的微型电网。

风能是除太阳能之外比较成熟的微型电网的电源之一，风很早就被人们用来作为机械动力，而现在人们更想将风能转化为电能。全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，由此可见，风能发电的前景还是非常可观的。风能发电及的定子与电网相连，通过风能来推动转子通过矩阵变换器来实现交流励磁，将风能转化为电能。但是风能对环境的要求高，需要有足够的风力才能运转，我国最适宜建设以风能作为微型电网能源的地区是东南沿海以及内蒙古和甘肃北部，这些地区拥有的风能巨大。像湖北地区，地处腹地，建设以风能为电源的微型电网并不合适。

3 分布式能源系统中微型电网技术的应用

3.1 微型电网的分布式电源及接入模式

由于单一的发电设施出现故障，因而一大片电网出现故障，造成大范围的停电。这种情况的频繁发生让人们意识到分布式发电的好处，因而分布式发电在新增的电源中占有很大的比例。微型电网的模式有两种。第一种是微型电网直接承受某一地区的电力，公共电网不再进行供电，减少了公共电网的负担，在夏季用电量巨大时益处显著。第二种是由微型电网与公共电网共同承受某一区域的供电，当微型电网的电能足够负担起该地区的电能需求时公共电网自行停止供电，当微型电网的供应的电能不足该地区的电能需求时则由公共电网负担多余的功率。分布式的微型电网系统是将负荷分散，并依据能源的地域性进行建设。对于其接入模式来说，微型电网产生的热能可以供给附近的建筑作为供暖或者供冷，而消耗不完的热量还可以收集起来产生电能反馈给公共电网。分布式的电源和其独特的接入方式将极大地缓解公共电网上的负荷，而现代技术的应用更可以帮助实现对于负荷和电压的实时控制，在公共电网负荷过大时提供多余功率，在电压不够时从公共电网上接入足够的功率。

3.2 微型电网的分布式电源并网技术

微型电网的分布式电源并网是技术要求最高的部分。主要包括对于电能的转换装置逆变与整流器，感应的同步发电机;系统的控制、电气设备的保护、稳态的控制以及辅助的设备等。并网技术作用是保证整个微型电网系统的稳定运用，电源、热能回收设备、电能传输设备以及电量的自动调整都需要调控，系统出现故障时也必须自动停止运行，以免发生危险。

生活中的电器都有额定的工作电压，而微型电网所创造的电力不一定是额定的电压，这时候就需要对微型电网的电压进行调控，调控之后才能并网。

4 结语

我国目前大部分的电力都是由火力发电厂进行供应，不仅电源唯一，而且燃烧的不可再生的能源给环境带来了极大的破坏。加快水力发电、太阳能发电、风能发电、生物质发电的建设是如今可持续发展的要求，而分布式能源系统微型电网技术则是在公共电网之外的另一个发展方向。公共电网停止运转可能造成大面积停电，分布式能源系统微型电网系统却不会，分布式能源系统微型电网将是未来世界能源技术发展的重要方向。

参考文献

[1]荆辉.分布式能源系统微型电网技术[J].黑龙江科学，2014（5）：73.

[2]方文弟.分布式能源系统微型电网技术[J].四川电力技术，2008（4）：1-9，49.

[3]孙佐.新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势[J].池州学院学报，2010（3）：31-35.

[4]刘青荣，阮应君，朱群志等.综合住宅区分布式能源系统导入的可行性[J].上海电力学院学报，2012（6）：525-528.