微电网规划设计方法探讨

（抚顺市电力经济技术研究所，辽宁抚顺，113000）

微电网规划设计方法探讨

赵 娜

（抚顺市电力经济技术研究所，辽宁抚顺，113000）

微电网的特点是能够产生多种分布式的电源，具有较多的负荷，因此在不同的时间段内，微电网能够具有不同的发电性能和用电性能。本文将阐述有关微电网的电力规划问题，通过相应的分析说明微电网规划的设计方案。

微电网规划；优化；算法

微电网是一种小型的配电系统，由分布式电源、能量的转化器、符合、检测和维护等装置组合而成，是能够进行自动化管理的系统。微电网虽然是小型的配电系统，但具有完整的发电和配电功能，并且能够进行自动化的管理、实现网内的能量转化和优化目标。在我国，微电网被广泛应在各个领域和各种地理环境中，包括偏远的海岛、山区上独立工作，同时又能接入到其他的配电网中使用，为配电网提供一系列的功率支持等服务。

在进行微电网建设时，需综合考虑技术、环境、经济等方面的问题，通过技术的可行性分析最终决定微电网的建立与否，而经济分析则是考虑微电网能够具备运营的基础条件，环境分析是从保护环境的方面思考微电网在建立后对环境的影响。微电网具有复杂的特点，与传统的电网相比，它更具有复杂性和不确定性。由于微电网的运行轨迹复杂，涉及的能源较多比如光、风、气等，能源配置和调度的程序较多，特别是目前微电网面临的一系列诸如技术不过关、经验不足、标准不统一、成本高等问题和挑战，这些因素综合使得微电网面临着严峻的考验。只有对微电网进行合理的规划，才能保证微电网取得最大程度的效益，从而推进电力系统的发展。

1 微电网的结构分析

微电网具有双重的结构，既有只有光伏发电系统和储能系统组成的简单结构，比如风力发电系统、光伏发电系统、用户极光/储微电网等都是利用了微电网的简单结构；也包括了负载的结构，如能够满足用户对冷、热的需求的冷热电联供微型燃气轮机发电系统的结构。在一个微电网中，通常还包含了其他若干个规模较小的微电网，因此，微电网内的分布式电源的接入模式、电压等方面也有所不同。

根据接入配电系统的方式，可将微电网分为3个形式的电网，分别是用户级、馈线级和变电站级微电网，这主要是依据微电网规模和结构而进行划分。用户级微电网利用的简单的结构，与外部的其他配电系统进行公开连接，有用户负责电网的运行怪了；而馈线级则是在进行中压配电系统连接时将某一馈线的分布式电源以及负荷等方面开展有效的管理模式从而形成的微电网；变电站微电网则是指在接入某个变电站后再出线处进行分布式的电源配置和负荷，实现有效管理的微电网。馈线级和变电站级微电网隶属于配电公司，是智能电网系统中的重要组成成分。

依据微电网内的网络供电形式，还可将微电网划分为直流型微电网、交流型微电网和混合型微电网。直流型微电网指的是利用直流主网架将分布式电源和储能系统连接起来，直流供电；交流型微电网则是将分布式电源和储能系统的输出方式由直流转变成交流，形成交流符合供电；混合型微电网则是不通过任何其他环节直接进行微电网供电，无需通过交直流功率转变。相对直流负荷而言，交流型微电网需通过电力电子的转化，使交流电转变为直流电后负荷供电。

2 微电网的规划设计方案

进行微电网的规划设计主要是为了满足负荷需求和构建高效的电力系统，其目的在于明确系统结构和设备装置，实现系统的效益性、节能性和环保性等优势，使得微电网有别于其他常规的电网规划，充分发挥微电网规划设计的特点。在进行微电网规划设计时，要综合考虑影响运行优化的因素，立足于系统生命周期内的运行数据和信息进行合理的规划和优化设计。

2.1 对可再生资源以及负荷需求情况的分析

为更好地进行微电网规划需对可再生资源和负荷需求情况进行分析，主要通过数据分析和概率统计两种方法对上述两方面进行详细的解刨。首先是数据分析法，主要是通过阅读历史数据获得有关微电网的详细资料，包括风速、光照强度、负荷等方面的数据。查阅数据后可对微电网的使用情况有大致的了解。数据查阅的方法能够获得小时级的历史数据，但对于偏远地区则相反，原因是偏远地区环境恶劣、设备落后。而概率统计方法则是利用风、光等自然条件进行统计分析，并结合蒙特卡洛方法对可再生资源的变化构建数据模型。在进行规划前要考虑各种复杂的情况，此时概率统计法正适用，能够增加微电网规划设计时的计算负担。

2.2 微电网规划设计构建模型的方法

对于微电网规划设计方案中建模的环节，应首先考虑用户用能需求，在满足了用户用能的需求后才从经济、技术、环境等方面选择科学的变量、函数、条件等建模因子。

进行变量选择时，应充分考虑分布式的电源、储能装置、冷热电联供电系统等方面的因素，根据微电网规划设计方案与策略，进行相关参数的转变。具体来说，有两种方法，一是把所有的变量都转变为同一目标函数下，二是将不同层次的变量区别对待，采用不同的建模阶段和目标函数。第一阶段是明确设备数量、类型、分布等，第二阶段是明确系统运行策略和参数。第二阶段还设计不同的可再生资源与负荷建模方式，包括序贯优化法和典型运行场景优化法。

2.3 进行算法和软件的优化

为了更好地进行微电网规划设计工作，应使用混合整数规划的数学方法开展规划工作，也可使用其他算法如粒子群算法、进化算法等。利用数学公式进行微电网的规划工作首先需对建立目标函数，限制并该算法对目标函数和约束条件所形成的严格要求。而只能算法一般不依附于任何一个具体使用问题，其建模的方法相对简单和宽松，能够及时、有效地应对信息变化的不稳定性。因此，智能算法在微电网规划中的应用最为广泛。

目前市场上有不少进行微电网规划的设计软件，比如HOMER软件、DER-CAM软件、PSDG软件等。其中HOMER软件的目标是实现微电网使用期内成本最低，一般使用虚观分析法来确定最优的分布式电源配置容量和运行的规划。DER-CAM软件是在设定的典型运行场景中以减少污染物排放为目标，运营混合整数规划的方法进行微电网优化规划设计。PSDG软件则是为微电网规划设计提供了两种模型和两个阶段，综合考虑了负荷的增长情况、设备折旧率等因素。

3 结束语

随着科学技术的不断发展，微电网规划不再属于实验室，而是能够广泛地应在实际当中。未来的微电网规划工作更加复杂，交直流混合型的微电网形式更加常见，多个用户级的微电网组合成为常态。微电网不仅从局部解决了分布式电源的一系列运行问题，还优化了资源配置、提高效率，对电力系统的发展具具有重大的作用。

王成山,武震,李鹏.微电网关键技术研究[J].电工技术学报. 2014(02)

Discussion on design method of micro grid planning

Zhao Na
(Fushun Institute of electric power,Fushun,Liaoning,113000)

Micro grid is characterized by a variety of distributed power supply,with more load,so in different time periods,the micro grid can have different power generation performance and power performance.In this paper,we will elaborate the power planning problem of microgrid,and analyze the design scheme of microgrid.

micro grid planning;optimization;algorithm