国内微电网示范工程及运行控制能效管理技术

曾波 吴昆霖

摘 要：随着社会不断发展，人们对电网用电的需求越来越高，于是就出现了微电网，并开展了微电网的示范区。这些区域主要集中在国内的偏远地区、海岛以及城市地区。要想使微电网快速发展，那么必须解决微电网运行中的能效进行管理和控制。本文就是阐述了国内微电网示范工程情况，以及介绍相关运行控制能效管理技术。通过笔者的研究可以为微电网下一步发展提供理论指导，为相关研究微电网的科研人员提供参考依据。

关键词：微电网；示范工程；运行控制；能效管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.126

1 引言

随着国家电网的发展，大电网基本已经满足人们的需求，但是为了平衡电网负荷，为用户提供更高可靠性的供电，于是微电网就应运而生。微电网的出现受到了國家和各界人士的推崇，发展迅速。微电网其实就是一个小型集发、配以及用电于一体的系统，能够进行自我控制和能量管理的智能系统，它应用灵活，既可以单独使用，也可以与大电网一同使用，不少专家学者对其不断进行研究，使微电网的发展更加深入。

2 国内微电网示范工程概述

社会的不断发展随之而来的就是对电的需求增加，日常生活中如果缺少了电将无法生存。实践中可知，大型电网的发展越来越显现出其缺陷，特别是一些可再生资源并网的发生，这给大电网带来巨大挑战，于是微电网就呼之欲出。微电网的作用不仅能够解决可再生资源并网问题，而且还能提高一些用户的经济收益。微电网的发展可以针对不同地域和电网的特点，提出了一些难题的解决方法。接下来分别针对偏远地区和城市微电网作为例子一一说明。

偏远地区微电网的特点为各项基础设施不完善，很难将大电网接入偏远地区，因为接入大电网存在成本巨大、环境恶劣等一系列问题。但是偏远地区拥有的可再生能源比较丰富，例如风能和太阳能等。以我国的西藏为例，西藏空气稀薄，太阳辐射强烈以及每天温差大等条件，于是微电网示范工程便瞄准这个地方，利用当地自然资源来弥补当地缺乏的大电网。

3 微电网运行控制

微电网运行控制技术主要包括三点，第一点是逆变器并/离网；第二点是集散式逆变器；第三点是T型三电平储能变流器。接下来逐个的对这些技术进行分析。

首先，逆变器并/离网控制技术被运用的原因是由于微电网存在这两种模式，这两种模式的策略都不相同。并网和离网控制策略分别是PQ和主从或者下垂控制策略，主从和下垂模式的区别在于有无互联的通信线。要想使微电网能正常进行运行，那么必须要包含并网和离网，在需要时，并网可以切换到离网，这种切换有主动方式和被动方式，主动情况比较智能，它主要是根据自身运行情况进行切换方式，此时电网中不一定出现大的故障问题。被动离网的方式是电网运行过程中真的出现了故障问题，所以迫不得已与电网分离才能保证正常供电。如果电网主动离网时，通过测量可知，整个逆变器的输出电流会不断增加，而大电网电流会随之减少，此时微电网主要是用来给负载供电，并网转换为离网，实现无缝对接。如果大电网出现被动离网现象时意味着大电网运行出现了问题，这时候也需要将大电网和微电网之间实现无缝衔接，此时最关键的便是使这无缝接入的时间尽可能短，当大电网电压恢复到原始状态后，微电网就进入了并网状态，大电网中电压的各项参数，例如幅度值、频率以及相位等，与微电网都是不同的，大电网和微电网中的相位一旦相差太大，就会出现较大的冲击电流，更有甚者会严重损坏设备。所以此时需要逆变器对电压相位即使做出调整，实现无缝并网。

对于集散式逆变器控制技术主要使用两种形式并网，分别是分散优化和集中并网方式，将组串和集中式逆变器的优点集合于一身。

4 微电网容量配置和能效管理技术

4.1 微电网容量配置技术

容量配置技术的实施主要是由电网分布式电源运行过程中所包含的特点和性质决定的，它是通过严密的逻辑推理得来的，特别可靠。然而，在实际中电网运行过程中储能会不断变化，所以在选择考核指标时也是经过精挑细选，最终确定的指标为负荷缺电率以及能量溢出率，通过实践证明这两个指标实用性很强。负荷缺电率是指负荷所需要的功率和微电网发电功率之间不能相满足的概率，在评价时间T内，可以用停供电量与总的负荷需求的比值表示，它的范围是0到1之间，这个概率分别为0或者为1时是表示极端情况，当概率为0时，表示微电网所发功率的电从始至终都满足负荷需求；当概率为1时，微电网发电功率从始至终都没有满足负荷需求。而能量溢出率指的是微电网溢出能量与总的发电能量之间的比值，从这个定义中很明显可知，溢出能量越小也就是能量浪费得越少且越好。

4.2 微电网能效管理控制技术

为了获得高效的能量管理，考虑的因素较多，首先，要考虑分布式能源中各种模型对微电网运行时的稳定性，其次，要结合微电网的特点，来完成微电网与网络通信之间模型的架构，从而实现包括协调控制系统异质、分散以及通信网络架构等对用电数据、电压与频率以及调度和发电计划等功能。最后，就是通过微电网能效管理控制技术 使整个电网在系统中更加安全、可靠以及稳定的运行下去。

5 结论

微电网是满足社会对用电形式多样化的需求，是未来社会发展的趋势，也是相应国家号召以及国家电网公司建设好智能电网的一项举措，再加上我国科技技术的提高，特别是对电能储存技术的发展及应用，其发挥的作用越来越大。在微电网控制能效技术方面主要是研究电源的控制，在对微电网设计时要考虑能源的随机性和波动性，使电网更加稳定的运行，微电网适合现代社会发展的需求，随着科技技术的进一步提高微电网的应用将会更加广泛。

参考文献：

[1]张丹，王杰.国内微电网项目建设及发展趋势研究[J].电网技术，2016（02）：451-458.

[2]李献伟，李保恩，王鹏.微电网技术现状及未来发展分析[J].通信电源技术，2015（05）：202-207.