分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展趨勢

蔣忠穎

（1.鶴壁煤業(yè)技師學(xué)院，河南 鶴壁 458030；2.鶴壁能源化工職業(yè)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

0 引 言

我國人口數(shù)量龐大，約占全球總?cè)藬?shù)的1/5，是能源需求大國。近年來，在社會經(jīng)濟迅速發(fā)展形勢下，人們對電力能源提出了更高的要求。從可持續(xù)發(fā)展的視角分析，我國一定要加快電能的循環(huán)開發(fā)，提高電力能源的利用率，這樣才會推動經(jīng)濟的長期、迅速發(fā)展。在這樣的背景下，智能電網(wǎng)的概念被提出，并且在全國很多地區(qū)實現(xiàn)了智能電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與推廣。新式電網(wǎng)系統(tǒng)的投入使用，需要新的發(fā)電模式的支持，進(jìn)而更好地帶動各個行業(yè)的運營與發(fā)展。分布式發(fā)電技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國家得到大量應(yīng)用，體現(xiàn)出良好的優(yōu)越性。因此，相關(guān)人員需強化分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展研究。

1 基本概念

1.1 分布式發(fā)電技術(shù)

在1978 年，分布式發(fā)電技術(shù)（簡稱DG）概念在美國被提出，它屬于電力設(shè)備布置技術(shù)的范疇。該技術(shù)指的是在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，通過直接設(shè)置的方式，或重點分布于負(fù)荷附近的發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、穩(wěn)定發(fā)電目標(biāo)。分布式發(fā)電技術(shù)選用了分布的發(fā)電電源，能夠在用戶住宅周邊進(jìn)行設(shè)置，為電力能源的輸送與供應(yīng)提供了極大的便利[1]。分布發(fā)電技術(shù)具有良好的靈活性、極強的可靠性、較高的經(jīng)濟性、環(huán)保性優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。

1.2 智能電網(wǎng)

在國際相關(guān)學(xué)界領(lǐng)域，智能電網(wǎng)的概念并未明確。通常的認(rèn)為，智能電網(wǎng)是以高級的傳感裝置作為中心，集成了各式各樣最前沿的信息技術(shù)，形成了自動化的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可對每個用戶、節(jié)點施予實時監(jiān)控，并利用電子終端系統(tǒng)，確保傳感器與發(fā)電廠的即時連接，以及用戶與電網(wǎng)部門之間的雙向通信。智能電網(wǎng)系統(tǒng)中集成了很多分布式智能技術(shù)、通信技術(shù)及自動化控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的自動監(jiān)控，可對電能的市場交易價格進(jìn)行實時、動態(tài)地協(xié)商，有效地實現(xiàn)了電網(wǎng)不同成員的實時溝通。從電力能源供應(yīng)商角度出發(fā)，智能電網(wǎng)技術(shù)在我國電能開發(fā)、配送、儲存等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效地促進(jìn)了電力系統(tǒng)在供電質(zhì)量、能源轉(zhuǎn)換、供電性能層面的優(yōu)化，為電力部門節(jié)約了運營成本。從電力用戶角度出發(fā)，智能電網(wǎng)的有效利用，可提供動態(tài)議價、信息互動等便利服務(wù)，用戶能夠自主地對用電計劃予以調(diào)整，進(jìn)而實現(xiàn)降低開支、節(jié)約電能的目的?？梢?，利用智能電網(wǎng)系統(tǒng)，能夠增強客戶用電的滿意程度，并為我國的電力行業(yè)從單一電能服務(wù)模式過渡到雙向的電能服務(wù)模式提供了可能，電力客戶可根據(jù)自身需求，進(jìn)行服務(wù)模式的優(yōu)化選擇[2]。

2 分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)融合面臨的主要問題

2.1 系統(tǒng)規(guī)劃

伴隨我國城鄉(xiāng)經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)的服務(wù)范圍大規(guī)模擴張，每天產(chǎn)生了越來越多的電力數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)信息實時發(fā)生改變，加大了數(shù)據(jù)處理工作的難度。尤其當(dāng)分布式發(fā)電技術(shù)接入智能電網(wǎng)后，不論電力數(shù)據(jù)的類型，還是產(chǎn)出方面，均會變得更加復(fù)雜。為此，相關(guān)人員亟需對現(xiàn)行的電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃布局進(jìn)行重新的調(diào)整，以便促進(jìn)各端口的規(guī)劃化、有序化管理，以免影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行?，F(xiàn)階段是我國分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)融合的階段，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃中，還需展開綜合性的統(tǒng)籌分析，有效地緩解信息處理的沖突。

2.2 電網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性

采用單一的智能電網(wǎng)，且設(shè)置與之相適應(yīng)的運行模式，能夠確保電力能源輸送的穩(wěn)定性能；同時，還可對電壓、潮流等重要參數(shù)進(jìn)行實時性監(jiān)控，促進(jìn)電網(wǎng)的管理的智能化發(fā)展。然而，把分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)有機地融合后，因分布式發(fā)電技術(shù)在光能應(yīng)用中，會產(chǎn)生較為復(fù)雜的發(fā)電電能、電壓，且管理端口極多，而單一的智能化管理手段難以做到全方位的智能化監(jiān)控，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行與處理效果造成不利影響。

2.3 配電網(wǎng)的信息傳輸與管理

在單一模式的智能電網(wǎng)中，能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行有效地監(jiān)測與控制，結(jié)合系統(tǒng)實際的運行情況，動態(tài)調(diào)控運行模式，實現(xiàn)電力能源的統(tǒng)一化管理。而把分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)有機地融合后，會產(chǎn)生光能應(yīng)用的問題，無源放射形電網(wǎng)的性質(zhì)也會變化，電能的傳輸速率產(chǎn)生偏差，無法保證配電網(wǎng)信息的實時性、動態(tài)化的傳輸與管理，給后期的數(shù)據(jù)判斷與處理工作造成影響。此外，分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合，會使配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，萬一存在系統(tǒng)故障，會增加故障的排查難度，安全隱患可能埋藏在分布式發(fā)電技術(shù)體系，也可能在無源放射狀電網(wǎng)中[3]。

3 分布式發(fā)電技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 分布式發(fā)電接入智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)

為了降低配電網(wǎng)絡(luò)中線路的電能損耗，進(jìn)一步改善無功功率的分配與電壓分布情況，一定要充分地考慮分布式電源的發(fā)展與負(fù)荷增長的狀況，合理地調(diào)整分布式電源在電網(wǎng)系統(tǒng)中的接入容量及方位[4]。

3.2 智能電網(wǎng)中分布式電源的控制方法

在“即插即用”的電能質(zhì)量穩(wěn)定的條件下，關(guān)鍵是要對分布式發(fā)電技術(shù)并網(wǎng)運行進(jìn)行有效地控制、協(xié)調(diào)。基于多代理系統(tǒng)的控制，目前智能電網(wǎng)系統(tǒng)配電自動化系統(tǒng)的多代理系統(tǒng)由分布式發(fā)電代理、控制代理、客戶代理與數(shù)據(jù)庫代理等構(gòu)成[5]，如圖1 所示。

圖1 多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4 分布式發(fā)電技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展思路

4.1 強化標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)

在分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合期間，相關(guān)技術(shù)員應(yīng)強化對二者負(fù)荷變化、使用性能、分布情況的深度研究，再根據(jù)電力系統(tǒng)功能運行的標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)等情況，有效地在智能電網(wǎng)中并入分布式發(fā)電技術(shù)。同時，需清晰地設(shè)定接入的容量、位置，結(jié)合試運行狀況，展開動態(tài)的調(diào)整，可按照IEEEP1574 內(nèi)容，實施配置、選擇，不斷總結(jié)運行規(guī)律，強化智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)，維護(hù)后期系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4.2 強化技術(shù)融合的全程化管控

在分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)融合中，會存在很多很難控制的問題。相關(guān)人員可有效地探索新的技術(shù)，如引進(jìn)電力電子技術(shù)，以“即插即用”的手段對能量加以控制。需構(gòu)建電力電子耦合技術(shù)的并行電路，不僅能夠迅速地轉(zhuǎn)換接口，而且能夠限制短路電流，保證短路電流一直低于額定數(shù)值，即便發(fā)生電力故障，也可確保電路的穩(wěn)定運行。當(dāng)然，該技術(shù)也存在自身的缺陷，即當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)的電壓、頻率等無法恢復(fù)到正常狀態(tài)，影響了配電系統(tǒng)的通暢運行。對此，相關(guān)專家開發(fā)功率管理系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，能夠設(shè)置若干的控制模塊，可有效地控制并行電路中的有功、無功電力潮流，把其配置于電力電子耦合并行電路系統(tǒng)的終端，這樣即可對功率進(jìn)行全程化控制，增強電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。這種技術(shù)一般分為3 種控制手段，即制定電壓調(diào)整策略、調(diào)整電壓下垂的特性、校正電力潮流因子。有利于穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓，及時進(jìn)行電力潮流因子的校正，保證母線無功補償。這一技術(shù)也存在弊端，具體表現(xiàn)在自身的通信管理功能較差。為此，可引進(jìn)智能電網(wǎng)的高級故障管理技術(shù)，優(yōu)化通信功能，使得電力系統(tǒng)中一旦發(fā)生故障，即可借助通信系統(tǒng)，保證分布式供電系統(tǒng)的獨自運行，以免給整個電網(wǎng)系統(tǒng)運行造成影響[6]。

5 結(jié) 論

隨著社會的不斷發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)與大電網(wǎng)聯(lián)合已成為國家電力行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，由于我國分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合正處于嘗試階段，沒有充足的實踐經(jīng)驗，相關(guān)電力部門一定要加強研究與探索?？梢杂行У亟梃b發(fā)達(dá)國家的技術(shù)成果，加強對智能電網(wǎng)建設(shè)與規(guī)劃的重視，制定科學(xué)的保護(hù)方案，為分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的融合提供保障。