供電可靠性下的微電網(wǎng)規(guī)劃研究

張志

摘 要：通過微電網(wǎng)應(yīng)對負荷增長，微電網(wǎng)具有降低能耗以及提高電力的可靠性的特點。微電網(wǎng)具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?。目前，很多國家不但對微電網(wǎng)技術(shù)進行研究以及開發(fā)，而且已經(jīng)建立許多微電網(wǎng)的測試平臺。我國的微電網(wǎng)技術(shù)研究取得相當大的成果。此外，國際研討以及交流為微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到推動作用。然而，微電網(wǎng)的監(jiān)控技術(shù)以及微電網(wǎng)對電網(wǎng)支撐存在相當多的問題。因此，微電網(wǎng)技術(shù)需要相關(guān)技術(shù)人員進一步加以研究。

關(guān)鍵詞：供電可靠性；微電網(wǎng)；規(guī)劃研究

0 引言

微電網(wǎng)可以看成小型的發(fā)電以及配電系統(tǒng)，微電網(wǎng)不但能夠應(yīng)用在比較偏僻的地區(qū)進行獨立運作，而且可以接入大型電網(wǎng)并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)的規(guī)劃應(yīng)當結(jié)合電網(wǎng)技術(shù)、當?shù)刭Y源以及經(jīng)濟效益進行分析。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，微電網(wǎng)的建筑更加復(fù)雜。此外，微電網(wǎng)規(guī)劃過程中存在許多不確定因素，尤其目前微電網(wǎng)運行成本過高、技術(shù)缺乏、標準缺失、市場機制不健全以及相關(guān)經(jīng)驗不足等，因此，對微電網(wǎng)技術(shù)規(guī)劃研究具有十分重要的意義。

1 微電網(wǎng)概念

微電網(wǎng)是指規(guī)模小以及分散的電力系統(tǒng)。微電網(wǎng)采用現(xiàn)代電力技術(shù)，將燃料電池、燃氣輪機、光伏發(fā)電、風電以及儲能等設(shè)備組合在一起使用。一般來講，微電網(wǎng)可以看作是電網(wǎng)的可控單元。能夠滿足配電網(wǎng)絡(luò)需求；對于用戶來講，微電網(wǎng)能夠滿足用戶的特定需求，如降低饋線損耗、增加電網(wǎng)可靠性以及保持電壓穩(wěn)定。微電網(wǎng)還可利用余熱提高能量使用效率以及保障不斷電等優(yōu)勢。此外，微電網(wǎng)以及大電網(wǎng)之間通過相關(guān)設(shè)備進行能量交換，從而保障供電可靠性。

2 微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃

微電網(wǎng)系統(tǒng)的科學規(guī)劃設(shè)計有利于降低電力系統(tǒng)運行成本。通過微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠提高社會資本用于電力系統(tǒng)的積極性，不但具有科學意義，而且具有相當大經(jīng)濟價值。微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計主要根據(jù)用電需求以及電力網(wǎng)絡(luò)狀況，從而確定電力系統(tǒng)建設(shè)方案。微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃促使電力系統(tǒng)運行費用減少。微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃研究的主要內(nèi)容包括儲能裝置以及分布式電源容量的規(guī)劃。首先，從供需關(guān)系角度對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計；其次，從最優(yōu)路徑以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化規(guī)劃；最后，已經(jīng)建立電網(wǎng)的地區(qū)，應(yīng)當根據(jù)當?shù)刭Y源重點進行規(guī)劃，在保障能源需求前提下，合理地設(shè)計電力供能系統(tǒng)。此外，相關(guān)的無電區(qū)域，應(yīng)當采取聯(lián)合優(yōu)化規(guī)劃措施。

3 微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理以及控制策略

從電源分布的角度，微電網(wǎng)的能量管理主要包括恒壓控制、恒功率控制以及下垂控制。從微電網(wǎng)能量管理策略以及控制策略的角度分析，相關(guān)技術(shù)人員提出了合儲能協(xié)調(diào)方法。主要研究內(nèi)容是保障電池長久運行以及多種能源之間互相協(xié)調(diào)。這有利于節(jié)約電池成本，從而增加經(jīng)濟效益。

3.1 功能系統(tǒng)控制策略

微電網(wǎng)系統(tǒng)中，選取供能系統(tǒng)控制策略主要取決于本地的可再生資源以及燃料費用等情況。運行控制策略有效地降低了微電網(wǎng)系統(tǒng)的建立以及運行成本。此外，通過高仿真軟件，微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理以及控制具有多種方案，如美國HYBRD軟件針對微電網(wǎng)系統(tǒng)制定出多種能量管理以及控制策略，主要可以歸納為兩類：首先，柴油發(fā)電機主要功能是負荷跟隨，電池處于浮充狀態(tài)，從而作為微電網(wǎng)系統(tǒng)備用；其次，柴油發(fā)電機以及電池輪番使用滿足微電網(wǎng)系統(tǒng)的凈負荷需求。

3.2 能量管理策略

現(xiàn)階段的微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)當研究微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理策略。微電網(wǎng)系統(tǒng)分布式電源相對獨立又具有耦合關(guān)系，因此，應(yīng)當注重各種能源以及設(shè)備的協(xié)調(diào)關(guān)系，并對各種能源以及設(shè)備進行合理科學的分配，從而實現(xiàn)多種能源綜合利用的效果。例如，對柴油發(fā)電機以及電池管理應(yīng)當應(yīng)用多種運行策略。根據(jù)柴油發(fā)電機的發(fā)電成本以及儲能電池充放電的成本，從而確定柴油發(fā)電機以及儲能電池的優(yōu)先權(quán)。選擇性價比高的能量管理策略從而增加經(jīng)濟效益，節(jié)約用電成本。運用類似方法，柴油發(fā)電機、電解水制氫、光伏發(fā)電、電化學電池以及風力發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)，按照成本原則進行設(shè)備組合，均可以起到節(jié)約成本以及提高經(jīng)濟效益的效果。如圖1所示。

4 微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃研究

4.1 微電網(wǎng)多目標規(guī)劃方法的研究

微電網(wǎng)系統(tǒng)各子單元不但保障能源供給而且存在耦合關(guān)系。首先，重點研究微電網(wǎng)系統(tǒng)中的能量管理，根據(jù)用戶的能源需求、市場環(huán)境以及可再生資源進行規(guī)劃；其次，研究多種供能單元的多目規(guī)劃；最后，研究數(shù)學規(guī)劃理論進行合理的微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃。

4.2 微電網(wǎng)評估方法以及措施研究

微電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、故障類型、運行方式以及能量管理策略保障了微電網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性。因此，應(yīng)當對規(guī)劃做出具體評估并且采取相應(yīng)措施進行完善。首先，重點研究可再生能源、負荷需求以及儲能系統(tǒng)的運行方式；其次；對可再生能源設(shè)備采取調(diào)整功率等策略保障供電可靠性。

4.3 微電網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合規(guī)劃研究

微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)當滿足可靠性指標、負荷需求以及網(wǎng)絡(luò)運行，選擇最佳決策變量。因此，應(yīng)當開展以電源規(guī)劃以及電網(wǎng)規(guī)劃組合而成的聯(lián)合規(guī)劃。微電網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合規(guī)劃主要包括網(wǎng)架規(guī)劃以及接入容量優(yōu)化。由于微電網(wǎng)系統(tǒng)求解復(fù)雜，因此主要采取多層規(guī)劃方法，通過規(guī)劃模型轉(zhuǎn)化為容易解決的子問題，從而有效降低解題難度。

5 結(jié)語

綜合上述，供電可靠性下的微電網(wǎng)規(guī)劃研究具有十分重要的意義。由于目前我國的微電網(wǎng)技術(shù)研究并不深入，微電網(wǎng)系統(tǒng)運行成本高、經(jīng)驗不足等導(dǎo)致我國相關(guān)技術(shù)人員面臨一系列挑戰(zhàn)。因此，合理科學地進行微電網(wǎng)規(guī)劃能夠保障微電網(wǎng)用最低成本創(chuàng)造最大價值。研究合理的微電網(wǎng)規(guī)劃有助于微電網(wǎng)建設(shè)。

參考文獻

[1]徐迅，高蓉，管必萍，等.微電網(wǎng)規(guī)劃研究綜述[J].電網(wǎng)與清潔能源，2012，（7）：25-30.

（作者單位：國網(wǎng)四川省電力公司宜賓供電公司）