微电网关键技术研究

刘壮志

摘 要：由于微电网运行方式具有较高的复杂性和分布式电源多样性，在微电网运行调度、规划设计、保护控制等方面与传统电力系统有着一定的不同。该文笔者就微电网关键技术现状进行分析，以便于明确未来微电网研究方向，不断提升微电网系统的社会、经济意义。

关键词：分布式电源 规划设计 关键技术

中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0007-02

为了逐步提升微电子关键技术应用水平，提升微电网规划设计的科学性和合理性，实现电网的优化运行及相关问题的有效控制。下面我们就微电网关键技术加以总结分析，并从微电网数字仿真及实验研究等方面做出简要论述，提出更加有效的技术发展意见和建议。

1 微电网仿真

1.1 数字仿真

微电网常用的应用手段之一就是数字仿真，并就规划设计、运行机理、保护控制等问题进行了有力的技术支撑。对数字仿真方向而言，微电网就是热力学和化学等方面的耦合。由于微电网控制系统和设备存在一定的时间常数差异，微电网系统强刚性特点，该技术能够实现系统稳态运行和动态过程的整体仿真。微电网数字技术研究就是不断提升数字仿真性能，实现电网系统性能，满足电能供应需求。

1.2 建模技术

微电网建模有利于实现各个结构层面和时间尺度的划分，并根据不同研究目的和各种原件时间尺度仿真模型建设，更好地满足仿真模型建立要求，提高仿真建模技术的仿真效率和精度。微电网就是要提高仿真速度或是非线性部分，进而实现分布式电源非线性静态特性拟合化简。

1.3 数字仿真方法

基于微电网稳定性规划、仿真、调度进行微电网稳态分析，其特殊性主要体现在发电系统建模上。分布式电源就是要综合全面进行交直流混合微电网特点研究，提升交直流稳定性仿真水平。微电网特点就是要在解决过程中，逐步描述代数方程和微分方程，提升隐式算法计算量，实现对仿真速度的有效控制，优化系统稳定性和仿真速度。微电网使用过程中应合理选择仿真数据计算方法。微电网暂态仿真应逐步加强计算精度，以实现更加精确的仿真计算。对电子设备计算矩阵和精确求解等相关数值振荡和开关动作问题进行线性插值调整，以便于更好地实现非线性方程、精确求解过程。

由于受仿真计算速度的影响，微电网暂态仿真计算规模受到限制。常用的计算方法有并行仿真算法和高效稀疏技术，这可以极大地提升仿真计算效率。微电网特点有利于实现对电能控制系统求解过程的并行计算；从算法层面增加仿真速度，并从矩阵指数的角度实施数值积分算法，努力提升状态空间网络简化，通过维持算法稳定性逐步改善微电网电磁暂态仿真速度和计算精度。

如上图所示，微电网规划设计大致如此。相较于传统的输电网仿真，微电网实时仿真要结合诸多问题，合理选择研究环节或是部分仿真区域，微电网系统实时仿真就是最极端的状况。以微电网仿真技术手段进行仿真速度的控制，综合考虑成本影响因素和仿真实时性，进一步推动微电网仿真系统的发展。

2 微电网实验研究

微电网使用规模较小，与传统电力系统规模有着一定的差距，微电网实验研究可以通过真实物理装置实验增进对相关数据的了解，构建科学合理的微电网实验系统，更好地反映实验研究对象。微电网系统建设的意义和建立仿真实验室的根本原因在于以下几点。

笔者将微电网实验和仿真结果相对应，并进一步验证了仿真参数和模型的正确性，建立微电网仿真研究平台，满足电网能源供应需求。微电网实验运行研究能够及时提出有效的解决对策和意见，创造更加有利的调查研究条件。

实验系统研究能够加强微电网能量管理、控制、运行和保护、技术理论载体，笔者结合了数字仿真和物理模拟实验系统，综合仿真系统建设，更好地发挥实验研究作用，逐步扩大数字仿真实验系统，努力提升动模实验室仿真能力，促进微电网实验系统未来发展。

微电网实验平台建设已经成为近年来电力系统发展的主要趋势，但微电网实验平台在建设初期功能单一、结构简单、针对性较强。微电网实验平台最早建立是在欧洲，进而加深对微电网分层控制结构验证，电力可靠性技术研究，使得微电网概念更加明确，实现了微電网实验平台分布式电源建设。

微电网实验研究有利于提升分布式电源控制策略的有效性，验证了技术应用的效率，实现微电网暂态频率和电压的优化调整，增加了微电网孤岛模式与并网模式间切换的有效性。可再生能源实验室包括3个子微电网交直流微电网平台建设，并充分利用分布式发电系统可靠性测试和并网技术研究，积极加入微电网管理规则和分布式发电工作当中。

随着微电网应用范围的快速发展，大部分地区先后建立结构各异、类型多样的微电网实验平台，进而不断完善能量管理功能、实施微电网平台有效控制，丰富电源类型，提升微电网结构的合理性。微电网实验平台建设离不开相关技术的研究和应用，微电网实验平台建设具有以下几方面特点。

首先，储能种类与分布式电源较为丰富。常见的电网能源有燃料电池、风机、光伏、微型燃气轮机等几种分布式电源，储能设备有超级电容、锂离子电池、液流电池、压缩空气等。其次，微电网运行场景较为丰富、结构灵活多变。通过对工程测试和实验要求研究实现电网结构的合理化，并进行各种不同运行场景模拟。最后，完善能量管理、监测、保护和控制等方面的功能。微电网系统结构的优化需要实现分布式电源、储能协调控制、故障特性了解，逐步加强实验研究，进而取得更加有效的电网运行结果。

微电网技术的日趋完善极大地加快了微电网示范工程和实验平台建设，同时创造了更大的技术应用价值。结构复杂化将是未来微电网发展的主要趋势，例如：交直流混合型的微电网也十分常见，这也将成为微电网并网发展建设常态。微电网关键技术研究有利于分布式电源并网运行问题的进一步解决，技术研究有利于能源效率的优化，降低能源应用成本。

微电网从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题，同时，它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致，是智能配电网的重要组成部分。对用户，微电网除了提供电能外，还充分发挥其供冷、供热、供气的能力，进一步提高终端能源的利用效率；对电网，随着电力市场的完善、需求侧响应技术的发展，微电网将更多地参与配电网的调度，提供多种辅助服务。上述问题都将对未来微电网的规划设计、优化运行、控制保护等多方面提出新的要求。

3 结语

综上所述，微电网关键技术研究有利于满足整体结构的规划设计、控制保护、优化运行等方面的要求，提升配电网调度的有效控制，提升能源利用率，完善电力市场。

参考文献

[1] 杨柳，袁志，张晓冬，等.微电网技术进展及其对实现智能电网的影响[J].山东电力高等专科学校学报，2011（3）：4-8.

[2] 李磊，陈海牛，吕亚洲.微电网发电备用配置优化问题[J].华东电力，2011（8）：1253-1256.

[3] 陈鹏，周晖.微电网电力市场交易模型研究[J].电力需求侧管理，2011（4）23-29.