中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：微電網(wǎng)主要是由以下5個(gè)部分組成，分別是分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、轉(zhuǎn)換設(shè)備、監(jiān)控保護(hù)設(shè)備以及負(fù)荷等，可以將其看作為一個(gè)小型的發(fā)電、配電和用電的系統(tǒng)。
微電網(wǎng)能夠有效地解決在電網(wǎng)系統(tǒng)中并入新能源和可再生能源以及規(guī)?；祟惸茉吹葐?wèn)題，是一種靈活性和有序性較強(qiáng)的可行性技術(shù)路徑。
分布式新能源發(fā)電經(jīng)由微電網(wǎng)的有效地整合之后，構(gòu)建出光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)體系，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的就地消納，不僅能夠有效地提升微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的互動(dòng)、控制和穩(wěn)定等性能，還能夠大幅提高電力系統(tǒng)的組合能效。
01 微電網(wǎng)技術(shù)概述
微電網(wǎng)概念分析
由于全球各個(gè)國(guó)家對(duì)于微電網(wǎng)的研究重點(diǎn)不同，因此每個(gè)國(guó)家對(duì)微電網(wǎng)的定義也存在一定的差異性。
根據(jù)我國(guó)對(duì)于微電網(wǎng)的研究，可以將其定義為，對(duì)當(dāng)?shù)刂行⌒蛡鹘y(tǒng)發(fā)電模式和分布式電源進(jìn)行分配，為當(dāng)?shù)厝藗內(nèi)粘Ｉa(chǎn)生活提供電能供應(yīng)的特殊電網(wǎng)系統(tǒng)。獨(dú)立性是微電網(wǎng)相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)最為凸顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
微電網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)
1、分布式發(fā)電。微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠以單元的形式科學(xué)合理地控制發(fā)電負(fù)荷，同時(shí)能夠有效地整合微電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中的分布式電源，并顯著提高其利用效率，從而促進(jìn)能源的充分消納，進(jìn)而最大限度地降低了電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式發(fā)電能源的不利影響。
2、電能儲(chǔ)存。主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)中引用微電網(wǎng)，能量的需要在不斷地變化，可以忽略微電網(wǎng)的慣性影響。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)難以滿足電能的需求，微電網(wǎng)的儲(chǔ)能特點(diǎn)也就凸顯出較為明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠保證電力能源的相對(duì)平衡，還能有效地解決了上述問(wèn)題。
3、獨(dú)立運(yùn)行。在并網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，微電網(wǎng)可以為負(fù)荷提供電能，也能夠在主配電網(wǎng)當(dāng)中吸取電能，若主配電網(wǎng)的電能質(zhì)量不合格或者出現(xiàn)異常時(shí)，微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我的獨(dú)立運(yùn)行，而且不會(huì)對(duì)主配電網(wǎng)的運(yùn)行造成任何不利影響。
微電網(wǎng)接入主動(dòng)配電網(wǎng)的構(gòu)造
1、主動(dòng)配電網(wǎng)。被動(dòng)型的配電網(wǎng)系統(tǒng)往往指的是以前單向的配電網(wǎng)系統(tǒng)，此系統(tǒng)已經(jīng)暴露出嚴(yán)重的不足，所以，建設(shè)新型的配電網(wǎng)系統(tǒng)勢(shì)在必行。我國(guó)當(dāng)前所建設(shè)的ADN電網(wǎng)系統(tǒng)，能夠有效地自動(dòng)化管理和控制電力能源儲(chǔ)能、DEG電力能源以及分布式電源系統(tǒng)。
在自動(dòng)化管理和控制的過(guò)程中，有效地優(yōu)化和完善了電力能源的協(xié)調(diào)調(diào)度工作。DEG電力能源接入主配電網(wǎng)及其運(yùn)行都在ADN系統(tǒng)的運(yùn)行中得以有效地提升，從而最大限度地保證了主配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。
2、主動(dòng)配電網(wǎng)引入微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。相關(guān)技術(shù)人員可以在完整且獨(dú)立微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幫助下，以靈活性較高的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行管理和控制，以有效降低對(duì)主配電網(wǎng)輸電造成的能源浪費(fèi)。
微電網(wǎng)接入主配電網(wǎng)主要采用的是相關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)二者并行運(yùn)行。
主動(dòng)配電網(wǎng)中接入微電網(wǎng)需要注意的問(wèn)題
相關(guān)的技術(shù)人員要綜合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特性對(duì)主配電網(wǎng)的配置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加完整、更加合理。
微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行可以采用降低主動(dòng)配電網(wǎng)額外電能損耗的方式。此外，主動(dòng)配電網(wǎng)接入微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較特殊，其不僅保證二者連接非常緊密，而且還要保證對(duì)異種電源和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行有效地的調(diào)節(jié)和控制。
02 微電網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
分布式儲(chǔ)能容量配置技術(shù)
通過(guò)時(shí)序生產(chǎn)模擬方法，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行模擬計(jì)算，充分考慮了電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的各種約束條件的影響以及光伏的出力特性，提出配電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)的識(shí)別方法。
依據(jù)縣域電網(wǎng)分布式光伏并網(wǎng)接入方式、網(wǎng)架信息、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的地理位置信息和實(shí)際應(yīng)用需求，提出分布式儲(chǔ)能的布局方法。考慮到配電網(wǎng)促進(jìn)分布式光伏的就地消納、電網(wǎng)調(diào)峰、線路擁塞管理等多個(gè)典型場(chǎng)景的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，分別構(gòu)建其儲(chǔ)能優(yōu)化配置模型。
充電樁有序運(yùn)行技術(shù)
智能微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，依據(jù)微電網(wǎng)光伏發(fā)電實(shí)際狀況，構(gòu)建出光伏以及其他基礎(chǔ)用電負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備的微電網(wǎng)能量管理模型，此模型將光伏棄電量最低作為設(shè)計(jì)構(gòu)建目標(biāo)，并采用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)策略，對(duì)光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)進(jìn)行管理與控制。
基于電動(dòng)汽車接入充電樁時(shí)的剩余電量、電池容量、停車時(shí)長(zhǎng)、充電需求及充放電功率分析電動(dòng)汽車充放電行為，以電動(dòng)汽車充電成本最低及放電收益最大為優(yōu)化目標(biāo)建立電動(dòng)汽車充電負(fù)荷模型和用戶價(jià)格模型。
最后，通過(guò)微網(wǎng)光儲(chǔ)充放電控制策略制定的分時(shí)充電服務(wù)價(jià)格，將優(yōu)化后的充電時(shí)段劃分為引導(dǎo)峰時(shí)段、引導(dǎo)平時(shí)段和引導(dǎo)谷時(shí)段，在此基礎(chǔ)上解用戶價(jià)格響應(yīng)模型，建立引導(dǎo)后電動(dòng)汽車充電負(fù)荷模型，提出電動(dòng)汽車充電樁有序充電運(yùn)行策略。
光儲(chǔ)充就地協(xié)調(diào)控制技術(shù)
首先，綜合分析光伏發(fā)電情況、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行情況及電動(dòng)汽車充放電情況等多方面的運(yùn)行特性，提出考慮購(gòu)電費(fèi)用和蓄電池循環(huán)電量的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型。
一方面，需盡最大可能保證光伏發(fā)出的電量全部自己消納；另一方面，儲(chǔ)能在配合光伏進(jìn)行電量自消納時(shí)盡量減少儲(chǔ)能充放電循環(huán)次數(shù)以延長(zhǎng)使用壽命；
其次，考慮電動(dòng)車充放電的時(shí)間、電動(dòng)車電池充放電功率和電池所剩容量大小、市電網(wǎng)供電功率、系統(tǒng)負(fù)荷功率平衡的約束條件；結(jié)合非支配排序遺傳算法NSGA-Ⅱ算法對(duì)建立的多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解。光儲(chǔ)充就地協(xié)調(diào)控制技術(shù)路線見圖1
最后，結(jié)合具體算例，在不同光照和電動(dòng)車電池初始容量大小條件下，求解出多組最優(yōu)解集；從中選取具有典型性的調(diào)度方案，分析光伏各組件功率調(diào)節(jié)范圍的合理性，實(shí)現(xiàn)分布式光伏就地消納、削峰填谷，最大限度地利用光儲(chǔ)充一體化微網(wǎng)系統(tǒng)的價(jià)值。
03 對(duì)配電網(wǎng)的影響
多智能體系在微電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用的影響
多智能控制系統(tǒng)從本質(zhì)上來(lái)講是一種分布式自愈系統(tǒng)，是由若干個(gè)智能原件組成的，各職能部門原件按照一定的規(guī)則組裝在一起，通過(guò)系統(tǒng)的鏈接，各原件之間互相配合，互相協(xié)作，并且能夠自主解決一些常見的問(wèn)題。
一般而言，多智能控制系統(tǒng)是由信息處理器、傳感模塊、通信模塊，交互模塊等組成，他們之間進(jìn)行有效的分工協(xié)作來(lái)處理問(wèn)題。智能單元通過(guò)傳感器來(lái)獲得信息，并且對(duì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的信息進(jìn)行更新處理，通信模塊則是將各職能部門之間的信息進(jìn)行有效的傳遞，實(shí)現(xiàn)信息貢獻(xiàn)，以此來(lái)更好地協(xié)作解決問(wèn)題。
交互模塊則需要按照指定的操作步驟來(lái)完成各項(xiàng)操作，并作出智能反饋。多智能系統(tǒng)是應(yīng)用在微電網(wǎng)中單個(gè)智能單元的有效整合。
經(jīng)過(guò)實(shí)踐的操作，我們發(fā)現(xiàn)微電網(wǎng)在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，多智能體系更能夠發(fā)揮出微電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。
微電網(wǎng)并網(wǎng)對(duì)三段式電流保護(hù)的影響
3段式電流保護(hù)主要是由電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)等3個(gè)部分組成的。
通過(guò)微電網(wǎng)在實(shí)踐運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，在微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中3段式電流保護(hù)其中重要的作用，能夠影響到微電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。
另外，通過(guò)微電網(wǎng)在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，微電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響有著一定的影響作用，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
1、導(dǎo)致本線路保護(hù)誤動(dòng)。當(dāng)微電網(wǎng)通過(guò)系統(tǒng)向配電網(wǎng)回饋電能時(shí)，如果一旦發(fā)現(xiàn)短路情況，微電網(wǎng)能夠通過(guò)能夠向故障點(diǎn)輸送短路電流，導(dǎo)致已經(jīng)出現(xiàn)故障的線路電流增長(zhǎng)，線路出現(xiàn)故障的概率會(huì)更大，停電范圍也會(huì)涉及更廣，造成的經(jīng)濟(jì)損失也會(huì)更大。
2、影響保護(hù)的靈敏感，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)的情況。微電網(wǎng)通過(guò)配電網(wǎng)輸送電能之后，配電網(wǎng)的電量會(huì)迅速加大，導(dǎo)致配電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，給配電網(wǎng)造成嚴(yán)重的安全隱患，而配電網(wǎng)的保護(hù)在微電網(wǎng)的作用下可能出現(xiàn)不動(dòng)作的情況，進(jìn)而造成嚴(yán)重的配電網(wǎng)故障。
3、導(dǎo)致相鄰電網(wǎng)出現(xiàn)故障，保護(hù)失效的范圍更大，涉及面更廣。究其原因，主要是微電網(wǎng)的電量突然增加，誘發(fā)本地電網(wǎng)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而出現(xiàn)電流過(guò)大，最終導(dǎo)致停電，影響當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的正常生活。
此外，其微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)積極地調(diào)試、修整方案，使其符合規(guī)范要求，確保用戶用電的穩(wěn)定性。
微電網(wǎng)并網(wǎng)對(duì)自動(dòng)重合閘的影響
電力企業(yè)在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中總結(jié)出，在配電網(wǎng)的故障中，有八成以上的故障是短暫性的。電網(wǎng)設(shè)置自動(dòng)重合閘能夠科學(xué)地避免暫時(shí)性，提高電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，能夠廣泛地推廣應(yīng)用。
通過(guò)微電網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，微電網(wǎng)存在并網(wǎng)運(yùn)行與孤島運(yùn)行兩種截然相反的狀態(tài)，在微電網(wǎng)中設(shè)置繼電保護(hù)器能夠有效保證微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和孤島運(yùn)行狀態(tài)下保持穩(wěn)定。在這種情況下，本地電氣量的傳統(tǒng)保護(hù)方式就顯得十分落后，而由于自動(dòng)重合閘技術(shù)的出現(xiàn)，有效地保證了本地電氣量在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。
在未來(lái)，隨著微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推廣，本地電網(wǎng)高效運(yùn)行也將能夠?qū)崿F(xiàn)，微電網(wǎng)中所設(shè)置的裝置也在本地電網(wǎng)中可以充分地進(jìn)行利用，以此來(lái)減少本地電網(wǎng)的故障率。
微電網(wǎng)技術(shù)在諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償方面的應(yīng)用
在分布式電源中，主要應(yīng)用的是逆變器以及電力電子裝置，通過(guò)這2種裝置并網(wǎng)發(fā)電，雙向變換器會(huì)產(chǎn)生諧波電流，且會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成一定的污染。
同時(shí)，非線性負(fù)荷和功率變換器的大量應(yīng)用也導(dǎo)致了諧波和廣義無(wú)功問(wèn)題的出現(xiàn)。微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，為不同用戶負(fù)荷提供相應(yīng)的定制電力保障，同時(shí)微電網(wǎng)中定制電力技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備和微電網(wǎng)靈活的并網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)，可有效解決諧波和無(wú)功問(wèn)題。
04 發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
目前，很多技術(shù)人員對(duì)于主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)分布式電源了解和掌握得還不夠，主要是對(duì)于主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)、光伏發(fā)電系統(tǒng)的波動(dòng)性等進(jìn)行充分的考慮和分析。
與此同時(shí)，在整體規(guī)劃主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的過(guò)程中，也沒(méi)有建立一個(gè)統(tǒng)一性比較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，種種原因?qū)е铝穗娏?jīng)濟(jì)效益不僅沒(méi)有上升，且出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。因此，對(duì)于此類問(wèn)題，相關(guān)的技術(shù)人員必須要對(duì)微電網(wǎng)群對(duì)于每個(gè)分布式電源的兼容性進(jìn)行切實(shí)針對(duì)性的研究，再根據(jù)分布式電源的具體特點(diǎn)，建立優(yōu)化模型，以有效地提高主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行性能。
除此之外，主配電系統(tǒng)應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)，還能夠?qū)θ肆趧?dòng)強(qiáng)度進(jìn)行有效的降低。相比于微電網(wǎng)技術(shù)，傳統(tǒng)的工作模式使得配電網(wǎng)系統(tǒng)中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息越來(lái)越多，極大地增加人力勞動(dòng)的工作量。
所以，微電網(wǎng)技術(shù)在主動(dòng)配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)的智能化和自動(dòng)化發(fā)展，還能夠整合分布式電源與電力用戶側(cè)為一個(gè)有機(jī)的整體，從而促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)健康可持續(xù)的發(fā)展。
05 結(jié)論
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力企業(yè)也在迅速發(fā)展進(jìn)步，微電網(wǎng)技術(shù)以其高可靠性、高靈活性和環(huán)保等特點(diǎn)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)階段我國(guó)電力工業(yè)的研究重點(diǎn)。光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源的就地消納，提升能源的利用率，提升供電、用電可靠性。
因此，從某種程度上來(lái)講，微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展技術(shù)代表著電氣企業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要方向和趨勢(shì)。
