分布式能源及独立微网容量配置与运行优化研究

黄晓洋 常娟娟 白玮 杨芳 朱晨光 卓会丹

【摘 要】论文研究的主要内容是分布式能源及独立微网容量配置与运行优化。论文针对当下能源的使用和发电的规律问题进行有效的整合，探究其中各项元素之间的关系，并且选择具有代表性和重要性的形式进行电力传输与控制，通过对其中各项元素之间的协调和配置，实现独立微网系统的优化运行，以及对生态环境的有效保护。

【Abstract】This paper studies the main content of the capacity allocation and operation optimization of distributed energy and independent microgrid， according to the current energy use and power law problem for effective integration， to explore the relationship between the various elements， and select a representative and importance of power transmission and control， based on the coordination between the various elements and configuration， can achieve independent microgrid's optimal operation， and the effective protection of the ecological environment.

【关键词】分布式能源;独立微网;容量配置

【Keywords】distributed energy; independent microgrid; capacity allocation

【中图分类号】TE09                                            【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069 （2020） 01-0191-02

1 引言

近年来，国家电网在自身经营和发展中深化改革，对独立微网信息化技术的使用也在逐渐深化。分布式能源及独立微网具有更新速度快、操作简单便捷、功能全面高效、作用完善具体等特点。实现独立微网变电站的优化设计，应当从高压断路器的控制方面着手，有效避免断路器在使用过程中出现异常现象，影响电网的正常运转。在使用过程中，应当采用可靠、环保、统一、先进的方式对变电站的高压断路器进行设置，对信息进行有效的整合和处理，做出正确的判断，最终实现自我调节和整合的功能，避免高压断路器工作过程中出现的异常现象。

2 独立微网功能特点分析

2.1 独立微网定义

独立微网是一种具有微网化的组件，能够在自身运行过程中链接有效的光纤和设备，并且实现信息的有效传递和整合。由于自身具有一定的微网化特点，在运行过程中能够有效整合当下设备的运行情况，对出现的问题及潜在隐患进行全面深化的处理，规避设备运行中存在的故障因素，保证设备运行的有效性和稳定性。

2.2 独立微网功能分析

2.2.1 信号采集功能

微网设备具有开关量（DI）和模拟量（AI）两种信号采集功能，能够根据工作的环境和具体情况进行相应的调整，保证信号采集的有效性和稳定性。在信号接收和输出环节中能够进行灵活的调整和配置，满足当下环境的工作需求，推进工作的顺利完成。

2.2.2 通信功能

微网化设备能够实现信息的实时传递功能，并且有效整合信息内容和传输流程，实现信息的无条件传输。对设备中出现的故障和指令，能在短时间内进行信息的整合和判断，分析问题和指令出现的位置和方向，可以进行自身的检验和处理，进而对存在的问题和故障进行有效的判断和维修。在问题较为严重的情况下，能够进行有效的终端控制，降低设备故障对整体运行的影响。

2.2.3 断路器控制功能

微网设备能够根据现阶段工程进行的具体情况设定不同的控制环节和模式，保证电路系统中的各个环节能够得到分段有效的控制，在运行过程中出现问题及时进行分闸和合闸控制，进而保证各环节运行良好，降低消极影响。

3 分布式能源及独立微网容量配置与运行优化研究概况

近年来，我国电网中存在的问题已经引起了相关部门的重视，随着事故发生的频率逐渐提高，产生的影响也在不断扩大，对人们的生产生活造成了极为严重的影响。电力使用是国民经济生活中不可或缺的一部分，对我国的经济建设具有重要意义。同时，我国经济建设与电力发展之间关系紧密，但又各自有獨立的发展规划系统。电力经济是我国生存和发展的命脉之一，电力行业的发展一直受到社会各界的广泛关注。首先，在大互联电力系统中，局部事故极易扩散，引发连锁反应，导致大面积停电甚至灾难性后果;其次，对于偏远地区的负荷，互联大电力系统不能进行理想的供电。许多偏远地区远离负荷中心，且自然条件较恶劣，建设常规输配电系统，投资大而收益小，效果不理想。并且随着社会各界的用电需求正在逐步提升，电网中承担着更为庞大的用电负担，降低了电网运行的稳定性和有效性。

分布式能源发电系统配备了电子解，能够保证电力往来的有效性和稳定性，即便是这种形式能够保障电力运行的稳定性，但是其中存在的问题也是不容忽视的。例如，接入时需要大量保护器件的协调配合，并容易给电网注入谐波，影响电网的正常运行，严重时甚至会造成电网的解列。这种情况的出现会直接影响电力运输的有效性和稳定性，并且会影响区域内人们在生产生活进程中的电力使用情况。解决上述问题的重要前提是建立独立电网形式的微电网[1]。

分布式能源系统主要以高效冷热电联产、就地式可再生能源系统、能源回收系统组成。分布式能源系统形式多元，如微型或者轻型燃气动力装置发电、风力发电、光伏发电、太阳能高热集热发电、燃料电池等独立电源技术手段，燃料电池——燃气轮机的复核循环，分布式冷热电联产系统等。

为了降低成本、实现资源优化配置，分布式发电（DG，Distributed Generation）技术近年来成为了一个新的研究热点。“十一五”规划中，我国已将积极推动和鼓励可再生能源的发展作为重点发展战略之一，分布式发电是应用于小规模电力生产的技术。因为DG发电系统不进行电力的远距离输送，所以它的损耗和成本相对较低。DG系统最小限度的损耗主要来自配电系统网络。相对于其他系统来说，DG发电系统的这些主要优点，也体现了DG发电系统在公共事业、独立发电公司和科研机构中的重要性。传统的电力生产区别于DG的是发电站距离负荷中心非常远。DG发电系统使用对象可以使用很少的分布网络来提供就近电源，在极其罕见的情况下可以使用输电网。

4 分布式能源及独立微网容量配置与运行优化措施

4.1 技术层面

分布式能源的建设和发展应当保证技术能稳定和可靠，能够平衡电力系统的使用和传输，并且能够将电能、动能、水能之间的关系协调配合。一部分老旧分布式能源在建设的过程中规模有限，并且设备的使用也存在一定的老化现象，发电的有效性和稳定性都受到相应的限制，造成了资源和能源的浪费，影响了企业的经济效益。

4.2 选型层面

在进行分布式能源扩展建设过程中，面临的水文条件存在一定的差异，在建设的进程中应当认识到不同区域位置的水文地质条件。在经济基础和科技建设并不发达的阶段，居民和企业的用电量不是十分庞大，简易的分布式能源能够满足区域内居民和企业的用电需求。众多分布式能源使用的都是一机一网的格局，其中存在大量的水能与机组选型不匹配的现象，出现了大量的电力资源被浪费的现象。

4.3 运行状态层面

在分布式能源运行过程中，水轮机的工作状态和工作能力对分布式能源的运行和发电效率具有重要影响。并且受到众多因素的影响，除设备自身的性能之外，也会受到环境和因素的影响。由于分布式能源的水轮机工作过程中基本上处于高度运转的状态，内部零件在工作过程中出现严重的磨损现象，在运行过程中效率会出现变化。在影响设备正常使用、导致设备故障的同时，也会造成资源的严重浪费现象。

4.4 外界环境层面

因为一部分分布式能源的地理位置较为偏僻，而且自然条件和基础设施不是十分完善，所以在分布式能源中的相关设备出现问题时不能及时得到有效的维修和整合。在设备出现严重磨损情况的同时，自身的运转能力也会有所下降，并且会对环境造成影响。在设备不能有效使用的基础上对自然资源的浪费现象也十分明显，不利于我国环境可持续发展。

5 结语

在上文的论述中能够明确我国分布式能源在当下使用进程中的重要性，能夠避免能源在使用进程中出现浪费现象，尽量减低我国在能源资源使用进程中对环境的污染程度，秉承着可持续发展战略进行经济建设和工业发展。在进行独立微网容量的优化配置环节中应当明确各项资源的运行效果和现实需求，并将其中的内在联系进行相应的整合和提升，促进资源的有效利用，减少不必要的资源浪费，给予当下居民更加稳定的能源供给，建设具有现代化和环保化的空间环境。

【参考文献】

【1】郑雪阳.海岛微网分布式电源容量优化配置及运行控制策略研究[D].武汉：华中科技大学，2014.