微电网规划设计关键技术分析与展望

王西

摘要：为保障微电网运行稳定性，在并网运行的状态下有效控制其能量转换不稳定、负荷波动大等因素对配电网络的影响，需要基于人工智能技术，使用计算机软件构建分析计算模型，对微电网规划设计的主要参数进行科学的预测、分析和决策，并且通过计算机模拟电力系统运行来优化微电网的组网模式、网络拓补结构等。本文基于对微电网运行与规划设计要求的阐释，探讨了其中的关键技术应用，并展望了微电网的规划设计技术研究方向。

关键词：技术应用;规划设计;微电网;趋势展望

引言：

由于利用风力、小型水力以及太阳能等做为能量来源受到地理环境制约，因此生产地点高度分散，而且大型清洁能源发电设施位于极其偏僻的地区。因此为减少能量传输过程中的损耗以及提高其利用率，建设微电网做为清洁能源输配网络独立运行，或者以点接入形式与传统配电网络并网运行，是实现能源有效利用和合理分配的最佳方案。

一、微电网运行与设计规划要求

（一）微电网构成

不同国家对微电网有着不同的定义与设计规划标准，但其基本上都由能量调配控制系统、能源负荷、系统自我保护与储能装置以及分布式发电设施等要素构成。由于清洁能源转换量受到能量来源不稳定的影响，因此微电网的电能供应存在更多不确定性，要想保证供电质量与微电网运行的可靠性，需要利用储能技术与复杂的系统内部调控机制。近年来随着我国清洁能源装机容量与并网需求的增长，微电网自身的负荷变化、能量转换以及应用场景呈现多元化的趋势，并且越来越多种类的分布式能源、不可控负荷通过微电网接入传统配电网络，因此微电网的规划设计要求更具技术难度。

（二）微电网运行与设计规划要求

微电网虽然覆盖面与容量相对较小，但是其能源转换量、负荷大小等均具有很大不确定性，并且涉及到多种能源综合利用、多个配电网络之间电能调度与控制的问题，因此其规划设计需要解决很多复杂的问题[1]。首先需要根据地区分布式能源转换条件、用户的负荷大小和特点，确定微电网的运行电压、配电方式等，负荷分析计算与微电网运行所需设备各项参数的评估是十分复杂的工作，需要利用计算机软件进行建模和分析。其次通常微电网之间要组网进行集群运行或者与常规配电系统并网运行，因此必需保障各个配电系统的运行稳定性，这就要求对微电网、微电网集群以及接入微电网之后配电网络的运行状态和风险因素进行预测和科学评估，基于对已有电力系统运行状况、微电网设计目标等进行智能化分析和模拟推演，优化系统设计并保障各个部分能够可靠的协同运行。

二、关键技术应用

随着光伏、风力等分布式小型发电场越来越多，部分城市绿色社区、大型公共建筑等纷纷通过安装太阳能、地热等能量转换装置达到节能目的，因此为了提升新能源的利用率，需要通过规划设计微电网，让这些分布式能量转换系统实现并网运行。而为了确保并网后的电力系统运行安全和可靠，就必需依靠计算机等关键技术来评估设计方案的合理性与可行性，确保系统之间能够相互适应，还要从新能源利用的长远视角，保障配电网络的可拓展性。

（一）构建数学模型进行运行参数的分析计算

微电网设计首先需要根据负荷大小、特征以及分布式电源的分布，初步确定网络架构和运行方式，原则上应保证其既可以与常规配电网络并网运行，让电能在更大范围内进行调配和利用，又确保微电网具备独立运行的条件，可以为特定范围内的用户提供稳定的高质量能源，并且在条件允许的情况下实现热、电与冷量供应系统的一体化运行[2]。其次要在此基础上构建数学分析模型，对微电网在独立或并网运行情况下的各项技术参数进行计算和优化设计方案，基于达到能源转换效率、运行稳定性以及经济性等多元化设计目标，对各项数据进行反复计算和优化后确定最终的设计参数。

（二）模拟电网运行优化和确定组网方式

由于微电网的电力负荷相对复杂、应用场景多变，加之系统本身由多个相对独立的子系统构成，因此当其处于不同运行模式时，能量转换调配、系统自适应和保护等系统及装置的工况、对常规配电网络的影响等，都需要在设计和规划过程中进行准确评估和预测，才能够通过不断的优化设计，保障投入使用的微电网可靠运行。而运用了机器学习、仿生学等人工智能技术的软件系统，是完成上述工作的最佳选择[3]。基于微电网与配电系统的数字化模型，可以通过输入各项主要运行参数来模拟电力系统在不同情况下的运行状态，对其可靠性进行科学的评价和对组网方式必要的优化。

三、未来的微电网规划设计方向

（一）构建与完善微电网设计标准体系

虽然微电网运行条件、应用场景等复杂多变，但系统的运行与设计规划目标具有很多共性，因此着力构建和完善相关设计标准体系，是未来一个时期的重要研究方向[4]。首先目前业界部分科研人员致力于实现微电网设计的标准化与模块化，探索具有普适性的清洁能源接入传统配电系统的解决方案，简化微电网设计和规划过程并节约建设成本。其次通过构建完备的技术标准体系，能够为未来更大规模的微电网建设和运维提供设计规划依据，更好的保障电力系统之间的适应性并实现新能源利用目标。

（二）将微电网设计纳入配电网络规划当中

基于提升新能源使用比例的能源战略，微电网必然会成为既有配电网络的常规组成部分，而仅仅从微电网设计规划角度保障其与现有电力系统的适应性，不仅会制约微电网的并网使用，还会给电力系统运行增添潜在风险。因此未来的微电网设计会纳入配电网络规划当中，综合考虑二者的相互适应性、统一规划系统的安全防护与监控系统设计，并且逐步实现微电网集群、微电网与配电系统的大范围协同运行。

四、结束语

利用计算机进行微电网设计参数的分析和优化，是微电网规划设计的核心技术，而人工智能技术则是对充满不确定性的微电网运行状态进行预测评估的关键，未来微电网规划设计实现标准化也有赖于这些技术的合理应用。

参考文献：

[1]赵波. 微电网优化配置关键技术及应用[M]. 科学出版社， 2015.

[2]迟震. 微电网关键技术研究与应用[C]// 2015年全国智能电网用户端能源管理学术年会. 0.

[3]王有春， 文闪闪， 秦跃进， et al. 微电网规劃关键问题与运行仿真[J]. 现代电力， 2015， 32（1）：8-12.

[4]赖清平， 吴志力， 崔凯， et al. 微电网规划设计关键技术分析与展望[J]. 电力建设， 2018.