分布式發(fā)電、微網(wǎng)與智能配電網(wǎng)的發(fā)展思考

劉珅

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，智能配電成為電網(wǎng)配電的趨勢，其中微網(wǎng)技術(shù)能夠在不依賴大電網(wǎng)支撐下正常運(yùn)行，有效地解決分布式電源大量介入配電網(wǎng)難題。與此同時(shí)，分布式發(fā)電也是日常生活中較為常用的一種方法，技術(shù)發(fā)展相對前兩者也更加成熟。由于政府頒布相關(guān)政策支持，分布式發(fā)電技術(shù)在我國得到了更為廣泛地應(yīng)用。但是，分布式發(fā)電如何并網(wǎng)運(yùn)行一直是電力行業(yè)需要解決的難題。文章對分布式發(fā)電、微網(wǎng)、智能配電網(wǎng)技術(shù)的概念、運(yùn)行特性、技術(shù)問題及其發(fā)展的意義等方面進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；微網(wǎng)；智能配電；配電網(wǎng)

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0109-02

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代。分布式發(fā)電技術(shù)在政策的支持和電能生產(chǎn)價(jià)格不斷下降的情況下得到了廣泛的應(yīng)用。新的并網(wǎng)發(fā)電分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了挑戰(zhàn)，而系統(tǒng)運(yùn)行人員也往往對部分分散的小容量分布式發(fā)電電源視而不見，相反，一些大型的集中性分布式發(fā)電電源又總是不易控制的。

分布式發(fā)電是指一種充分利用各種分散存在和可用的能源來進(jìn)行發(fā)電和供能的技術(shù)。微網(wǎng)發(fā)電技術(shù)一般應(yīng)用于小型發(fā)配電系統(tǒng)，其組成結(jié)構(gòu)往往根據(jù)實(shí)際需求而不同，不過一般包含分布式電源、自動(dòng)檢測設(shè)施和儲能設(shè)施等。智能輸電相對前面兩者網(wǎng)的整體穩(wěn)定性和可靠性更高，在應(yīng)對緊急事故是更加具有優(yōu)勢。智能輸電網(wǎng)在能源利用方面具有一定優(yōu)勢，可以對可再生資源進(jìn)行大范圍集中性開放，并且實(shí)現(xiàn)能源廣域性優(yōu)化。

1 分布式發(fā)電技術(shù)

1.1 分布式發(fā)電現(xiàn)狀

分布式發(fā)電是利用多種分散能源來進(jìn)行發(fā)配電的技術(shù)。這里的分散能源所包含的種類繁多，可再生能源和不可再生能源都被包括在內(nèi)。太陽能、風(fēng)能、潮汐能等都是分布式發(fā)電所利用的主要能源，而一些地區(qū)不具備相應(yīng)條件，一般使用煤炭和天然氣進(jìn)行發(fā)配電。

分布式發(fā)電的規(guī)模范圍較廣，發(fā)電量可以從幾百千瓦到兆瓦級，我國目前通常使用的是中小型的分布式發(fā)電。分布式發(fā)電不僅在我國得到廣泛應(yīng)用，歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家也對分布式發(fā)電投入了大量的人力物力進(jìn)行相關(guān)研究。

歐盟連續(xù)在以“能源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展”為主題的第五、六、七框架計(jì)劃支持了一系列與分布式發(fā)電接入技術(shù)和可再生能源有關(guān)的研究項(xiàng)目。與此同時(shí)，美國在分布式發(fā)電研究上投入的經(jīng)費(fèi)更多。美國政府為了促進(jìn)分布式技術(shù)發(fā)展，不僅在國家有關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)部分開展分布式發(fā)電研究項(xiàng)目，而且在各大高校和電力企業(yè)投入大量資金來全面推廣分布式發(fā)電技術(shù)。

我國在分布式技術(shù)相關(guān)研究上起步較早，在2009年就成立相關(guān)分布式發(fā)電技術(shù)研究所，并且配備了科技含量較高的研究設(shè)施和技術(shù)水平過硬的科研人員。我國在分布式發(fā)電技術(shù)上的相關(guān)研究，不僅是分布式發(fā)電逐漸發(fā)展成熟的關(guān)鍵基礎(chǔ)，也為分布式發(fā)電推廣應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

1.2 分布式發(fā)電特點(diǎn)

分布式發(fā)電系統(tǒng)由于工作需求而各不相同，不過一般分布式發(fā)電系統(tǒng)包含能源轉(zhuǎn)化設(shè)施、控制系統(tǒng)以及與外部電網(wǎng)相連的電器接口。分布式發(fā)電相對其他發(fā)電技術(shù)，其不僅在成本花費(fèi)方面具有優(yōu)勢，環(huán)境污染方面也得到了控制。然而分布式發(fā)電也有其自身缺點(diǎn)，其穩(wěn)定性較差，特別是一些利用可再生能源進(jìn)行發(fā)配電的設(shè)施。使用可再生能源發(fā)電時(shí)往往很難進(jìn)行大幅度發(fā)電量調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載發(fā)生較大變化或負(fù)載加大情況，分布式發(fā)電不穩(wěn)定性的缺點(diǎn)就體現(xiàn)出來。在實(shí)際使用中，可再生能源分布式發(fā)電往往不能單獨(dú)工作，需要外部能源或其自身內(nèi)部電源進(jìn)行搭配使用。

除此之外，分布式電力系統(tǒng)往往使用電子電力設(shè)施進(jìn)行并網(wǎng)，而電子電力設(shè)施在實(shí)際運(yùn)行中也具有動(dòng)態(tài)性，這就給分布式發(fā)電的電力控制系統(tǒng)帶來更大的挑戰(zhàn)。值得一提的是，分布式發(fā)電的應(yīng)用對當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件要求較高，這在一定程度上也限制了分布式發(fā)電技術(shù)推廣。

1.3 分布式發(fā)電的技術(shù)問題

從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析，具有并網(wǎng)功能的分布式發(fā)電電源不僅能夠發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)還可以節(jié)省大量經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。但是從技術(shù)方面出發(fā)，分布式發(fā)電依然有較多需要攻克的難題。

由于分布式發(fā)電的自身特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中不會(huì)隨外界載荷而進(jìn)行變化，只會(huì)通過調(diào)節(jié)外部能源消耗來控制發(fā)電量。這就給實(shí)際運(yùn)行帶來了技術(shù)難題，特別是夏天居民用電大幅度提升時(shí)，需要不斷進(jìn)行其他外界能源補(bǔ)給來滿足供電需求。

2 微 網(wǎng)

2.1 微網(wǎng)介紹

微網(wǎng)通常只能進(jìn)行小規(guī)模發(fā)配電，發(fā)電量難以與分布式發(fā)電相比。微網(wǎng)的組成與分布式發(fā)電相似，主要包含分布式電源、能源儲存和轉(zhuǎn)化設(shè)施以及相關(guān)的應(yīng)急保護(hù)設(shè)置。

微網(wǎng)不僅可以與外界聯(lián)系進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行，還可以做到內(nèi)部獨(dú)立運(yùn)行。

微網(wǎng)的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)具有負(fù)載的獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，將分布式電源與負(fù)荷有機(jī)結(jié)合在一起。微網(wǎng)雖然是小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)有具有，可以順利完成輸配電任務(wù)，并且對負(fù)載進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。

2.2 微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)意義

微網(wǎng)在實(shí)際使用中擁有十分大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，它可以將分布式電源與外部電網(wǎng)聯(lián)系在一起，從而最大程度上發(fā)揮出分布式電源的功效。

微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)意義不止如此，在實(shí)際運(yùn)行中不僅能夠?yàn)榉植际桨l(fā)電提供效率保證，在惡劣天氣中更能體現(xiàn)自身優(yōu)勢。例如在風(fēng)暴或大雨天氣，微網(wǎng)可以為一些重要設(shè)施提供供電保障，保證相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失。微網(wǎng)供電質(zhì)量較高，不容易受外界干擾，對用電設(shè)備壽命有間接保護(hù)作用。

2.3 微網(wǎng)的特點(diǎn)

微網(wǎng)的特點(diǎn)是它具有雙重身份，在實(shí)際電網(wǎng)中既可以當(dāng)作發(fā)電設(shè)施，也可以充當(dāng)負(fù)荷的角色。

因此，在微網(wǎng)運(yùn)行時(shí)就可以展示其兩方面的特點(diǎn)，一是以封閉系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)作，二是接入到電網(wǎng)中發(fā)揮作用。不過與分布式發(fā)電類似，微網(wǎng)在實(shí)際使用中也具有較大的不穩(wěn)定性。微網(wǎng)的電力能源主要是風(fēng)能、太陽能等，輸出能量雖然以電能為主，還包括熱能、光能等。兩方面的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)也增加了微網(wǎng)的不穩(wěn)定性，給控制人員帶來更多的困難。

微網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行需要考慮的動(dòng)態(tài)因素較少，容易進(jìn)行操控。但是一旦微網(wǎng)與電網(wǎng)并行運(yùn)行時(shí)，整個(gè)電力系統(tǒng)將會(huì)變得復(fù)雜，需要涉及到多方面調(diào)控。微網(wǎng)的發(fā)配電能力有限，無法滿足大負(fù)載設(shè)備，這也阻礙了微網(wǎng)的推廣使用。

3 智能配電網(wǎng)

3.1 智能電網(wǎng)介紹

智能電網(wǎng)是通過對電網(wǎng)系統(tǒng)宏觀調(diào)控來實(shí)現(xiàn)電力資源的充分利用，使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為廣大居民用戶提供安全可靠的電力供應(yīng)。智能電網(wǎng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其對整個(gè)電力系統(tǒng)的控制，有效避免大規(guī)模停電現(xiàn)象出現(xiàn)。

同時(shí)在對可再生能源利用上，智能電網(wǎng)可以從全局出發(fā)，對資源進(jìn)行高效使用和集中性開發(fā)。智能輸電網(wǎng)的建設(shè)為實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)，為智能配電網(wǎng)的持續(xù)性發(fā)展提供了保證。

智能配電網(wǎng)與智能輸電網(wǎng)一樣，在實(shí)際使用中可以運(yùn)用發(fā)達(dá)的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，對電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化控制。智能電網(wǎng)可以對用戶用電信息進(jìn)行整合分析，在電網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信息化，進(jìn)一步加強(qiáng)電力系統(tǒng)的發(fā)配電控制。智能電網(wǎng)還可以根據(jù)市場需求開發(fā)新產(chǎn)品，可以兼容各種分布式發(fā)電電源和儲能設(shè)備，從而根據(jù)不同的需求提供不同質(zhì)量的電能。

3.2 智能配電網(wǎng)的技術(shù)問題

商業(yè)需求的拉動(dòng)和技術(shù)上的推動(dòng)為智能配電網(wǎng)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力地動(dòng)力來源。隨著人們生活趨近于科技化，電力資源是人們生活中不可替代的必需品。

同時(shí)從技術(shù)角度出發(fā)，供電技術(shù)和電子信息技術(shù)的高效結(jié)合，為智能電網(wǎng)的快速發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。但是目前智能配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展尚未完善，在許多細(xì)節(jié)方面仍需努力。

在實(shí)際使用中往往利用微網(wǎng)將分布式發(fā)電與電網(wǎng)相連，這也給智能配電網(wǎng)正常運(yùn)行帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)。

首先，微網(wǎng)作為連接兩者的關(guān)鍵紐帶，微網(wǎng)的穩(wěn)定性需要得到保證。

其次，由于分布式發(fā)電與微網(wǎng)共同存在，電網(wǎng)系統(tǒng)中的電流就會(huì)具有雙向性。而分布式發(fā)電技術(shù)在電流故障判斷上發(fā)展不成熟，電流保護(hù)裝置配備面臨難題。

最后，智能電網(wǎng)包含著整個(gè)電力系統(tǒng)，其復(fù)雜程度也是電力管理系統(tǒng)要解決的問題。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，需要電力系統(tǒng)做好維修人員的調(diào)度管理工作，及時(shí)對故障類型做出判斷而制定維修計(jì)劃。

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