新能源微电网发展概要

张翔

【摘要】：电网规模日益扩大，受端电网对外来电力的依赖程度也不断提高，超大规模电力系统难以满足用户越来越高的可靠性要求以及多样化的供电需求，人们开始考虑新能源微电网的建设。《试行办法》将有力推进电力体制改革，切实规范、促进新能源微电网健康有序发展，建立集中与分布式协同、多元融合、供需互动、高效配置的能源生产与消费体系。

【關键词】：新能源微电网；发展；研究

引言

电力作为重要的二次能源，具备安全、经济、生产使用便利等优点，推动着当今社会的发展进步。作为集中式发电的有效补充，近年来分布式发电技术日趋成熟，其应用日益受到关注。然而分布式发电联入电网引起的一系列问题往往限制其在生产生活中广泛的应用。为协调大电网和分布式电源的矛盾，“新能源微电网”的概念应运而生。作为“网中网”，新能源微电网既可以并网运行，也可以在主网发生故障或其他情况下与主网解列而进入孤岛运行模式。

1、新能源微电网的概念和典型结构

1.1概念

新能源微电网是指由分布式电源、负荷单元和储能装置依照特定的拓扑结构构成的具有独立管理、维护、操控能力的集约化新型电力网络。新能源微电网有两种运行方式：并网运行和独立运行。在联网运行模式下，新能源微电网从主电网输入或输出电力。一旦主电网出现任何扰动，新能源微电网就转换到独立模式，并且保持对优先级负荷的供电可靠性。

1.2结构

新能源微电网的典型结构主要有：交流型新能源微电网、直流型新能源微电网和交直流混合型新能源微电网。在交流型新能源微电网中，输出交流电的分布式电源通常直接或者经AC/DC/AC转换装置连接至交流母线，输出直流电的分布式电源必须经过DC/AC逆变器连接至交流母线。直流网络结构中，分布式电源、储能系统和各类负荷均经过电力电子设备连至直流母线。同交流型新能源微电网相比，直流型新能源微电网更多需要关注的是电压控制与不同分布式电源间的环流抑制控制。交直流混合型新能源微电网即可以直接向直流负荷供电，又可以向交流负荷供电，降低了电力变换带来的能量损耗，更高效，更具灵活性，发展最具潜力。

1.3分类

①燃料电池、飞轮储能、储蓄电池等直流电源；②小型燃气轮机、小型风力发电等高频交流电源，这种电源通过整流、逆变转化为交流。由于第二类电源在微电网中具有明显的优势，因此未来的逆变电源将会发展的十分迅速，与常规电源相比，它的电压调整和控制方式比较特殊，因此需要制定相应的控制策略，来实现大规模微电源并入电网。目前，我国采用的分布式能源发电形式很多，相应的运行模式也不尽相同，因此对微电源建模研究，可以为电网进行有效的规划和控制奠定良好的基础。

2、微电网技术

微电网是由许多分布式储能和分布式发电系统组成，这些系统共同给负载供电，上级网络与微电网之间通过公共节点，例如断路器相连，进行电能的交换，两者互为备用，从上级网络的角度看来，整个微电网是一个整体。微电网中的能源形势是多种多样的，例如可以是风能、光能、微型燃气轮机以及柴油发电机，还可以是冷热电联产、热电联产，也可以直接给用户提供热能和电能。因负荷需求等方面的不同，微电网结构会有些差别，但其基本单元相同，主要有储能装置、微能源、负荷以及管理系统。为了确保微电网独立运行的可靠性和柔性，电网和很多微能源的接口一般都是基于电子电力的标准接口。微电网具体的拓扑结构如图1所示。

3、微电网的研究发展状况

目前，国际上关于微电网相关技术的研究日益深入，结合理论和技术实践的开展，很多国家建设了相关的实验示范系统，有的已经投入了市场化运营。美国学者最早提出了“微电网”的概念，并对其组网方式、控制策略、电能质量改善措施等专题进行了长期深入研究。此后，在美国建成了包括一些大学校园微电网在内的数十个实际微电网工程。

4、新能源微电网的发展展望

新能源微电网技术在中国的发展，与国外新能源微电网差距仍然较大。由于我国大多数可再生能源分布式发电成本还较高，在与集中式电站规模发电的竞争中处于劣势。所以，为了全面提高新能源微电网的运行水平，提出以下几点建议：

1）确定完备的规划设计思路，根据负荷结构和用户需求量，合理确定电源的类型及容量，使能源的应用和转换达到最优。

2）新能源微电网设计与运行中最根源的问题是能量平衡控制。微电源具有的多种特性使其在运行中应根据气象条件和负荷预测结果提前制定微电源发电计划和电网购电计划，保证新能源微电网在两种运行模式下都能维持功率平衡，并使新能源微电网总体运行成本最小。

3）可靠的安全保护机制。研究适应新能源微电网特点的安全保护装置和故障检测设施，形成同时满足新能源微电网两种运行模式的保护措施。

4）目前我国还没有建成可再生能源消费的稳定市场，缺乏需求和投资市场的刺激，而且新能源微电网建设成本较高，推广速度缓慢；因此，新能源微电网的发展除了需要在技术上的不断进步，还需在政策上大力扶持。

结语

新能源微电网有效地整合了间歇随机的可再生能源，构建了全新的能源技术公平竞争体系，促进了电力技术改革与电网规划技术的发展，在提高供电稳定性、降低温室气体排放的同时为主电网提供了必要的支撑辅助服务，为电力系统稳定、安全、高效、快速的发展提供了新思路，具有长久的经济、技术、环境和社会效益，是实现智能电网和能源互联网的关键环节。未来的电网将是交直流混合、新能源微电网与主电网共存、各种可再生能源合集的动态智能系统，随着时间的推移，新能源微电网技术的优势与效益将被充分发掘，越来越多的用户也会因此受益。

【参考文献】：

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[2]国海，苏建徽，张国荣.微电网技术研究现状[J].四川电力技术，2009，32（2）：1-6.

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