摘要：為了緩解近幾年來的供電壓力，城市在發(fā)展中不斷地加強對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，促進了電網(wǎng)系統(tǒng)的深化改革。在電力系統(tǒng)建設(shè)中引入新能源的概念，加大了電力系統(tǒng)的科技含量。主要介紹大力推進微電網(wǎng)建設(shè)的重要意義，而后對微電網(wǎng)新能源三種不同類型裝置的波動特性進行了分析研究。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng);新能源;分析

中圖分類號：:TM711

Analysis and Research of Micro-grid New Energy Fluctuation

ZENG Jian-xin

( Maoming Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation , Maoming 525000, Guangdong, China)

Abstract : In order to ease the power supply pressure in recent years , development of the infrastructure construction has been strengthened constantly in the city, which promotes the deepening reform of the power grid system. Introduction of new energy concept in the construction of power system increases the technology content of the power system. Mainly introduces the importance of promoting micro-grid construction greatly, and then analyzes the fluctuation acteristics of three different types of devices of micro- grid new energy.

Keywords: micro-grid; new energy; analysis

0 引言

隨著社會的不斷發(fā)展，電力需求量逐年增長，使得我國越來越重視電力企業(yè)的發(fā)展。特別是在2008年雪災(zāi)之后，南方電網(wǎng)系統(tǒng)遭到了雪災(zāi)的重創(chuàng)，給南方人民生活帶來了極大的不便。所以在對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，加大了電力設(shè)施的資金投入。不僅擴大了電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模，而且還將新能源和可再生能源的概念引入到電力設(shè)施建設(shè)中。微電網(wǎng)的出現(xiàn)緩解了電力企業(yè)分布過于集中、后臺控制性能差、運作靈活性差等缺陷。微電網(wǎng)在運行過程中，可以分為兩種方式，單獨運行和并網(wǎng)運行。這兩種運行方式能夠有效解決高峰期用電的壓力，對整個電網(wǎng)起到削峰填谷的作用[1]。同時微電網(wǎng)中對電力生產(chǎn)能量主要來源于風(fēng)能、光能等新型環(huán)保能源和可再生能源[2]。

1 微電網(wǎng)發(fā)展的重要性

微電網(wǎng)概念是由美國威斯康星大學(xué)R.H.Lasserter教授在2001年提出的，隨后在國際各大重要會議中均對微電網(wǎng)做出了定義。微電網(wǎng)是由微源、存儲設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、負荷、安全裝置等組成的新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時能夠自我修復(fù)、自我監(jiān)控和保護管理的自動化系統(tǒng)。電流運輸中不僅能夠獨立運行，還能連接外部電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)中電力電子設(shè)備的重要功能是為微電網(wǎng)提供電源、能量并加強對系統(tǒng)的控制。

相對于傳統(tǒng)的大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)是其中的一個子概念，是可操控的單元，能在極短的時間內(nèi)給予外部電能傳輸反應(yīng)，滿足輸配電的要求。同時負荷、微電源，也就是微電網(wǎng)中的分布式電源，常見的有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等。而微電網(wǎng)絡(luò)則是由一定量的分布式電源按照相關(guān)電力承載負荷構(gòu)成的，在運行時通過靜態(tài)開關(guān)控制整個微電網(wǎng)絡(luò)。大力開發(fā)和運用微電系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒎植际诫娫磁c新型能源進行連接，還能實現(xiàn)電力負荷能源的再利用，提高了電力企業(yè)電能供給量。對于負荷多種能源形式的可靠供給，是對電力系統(tǒng)改革的有效手段，也是傳統(tǒng)電網(wǎng)向微電網(wǎng)必經(jīng)的階段。微電網(wǎng)有著十分廣泛的發(fā)展前景。微電網(wǎng)不僅能夠在大電網(wǎng)系統(tǒng)下調(diào)節(jié)控制，平滑的連接進入大電網(wǎng)系統(tǒng)，還能在其內(nèi)部實現(xiàn)電能和電壓的統(tǒng)一運行。除此之外，微電網(wǎng)其自身規(guī)模較小、系統(tǒng)構(gòu)成較為分散，因此要運用先進的技術(shù)、采用新型的能源進行電力生產(chǎn)，有利于將提高施工效率、降低生產(chǎn)周期、節(jié)約生產(chǎn)成本以及滿足電力供給需求。同時微電網(wǎng)直接將儲能設(shè)備和電源連接在用戶側(cè)，減小了輸電走廊的占用面積[3]。

中國對于微電網(wǎng)概念的認識相對較晚，研究上也僅僅處于初級階段，所以在對新能源的研究上，中國已經(jīng)將微電網(wǎng)建設(shè)放在了一個重要的位置，先后在中國成立了多所科研院，并引起了相關(guān)部門對此問題的研究。而目前微電網(wǎng)已經(jīng)能夠滿足用戶對于電能的需求，并且還保障了供電的安全性、提高了能源的利用率、降低了能源發(fā)電對環(huán)境的污染。微電網(wǎng)內(nèi)部電源采用了分布式，與傳統(tǒng)的集中式電源相比，不僅使大電網(wǎng)的電荷壓力大大降低，而且還提高了電網(wǎng)的可靠性。在供電區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了電力網(wǎng)絡(luò)和用戶端緊密相連以及發(fā)電供熱、制冷等多種方案的實施[4]。而風(fēng)電、光伏等新能源的使用上還存在這一些不足之處，其中它們在發(fā)電中波動性、間歇性較大的特性影響著電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，無法給用戶帶來充足的電量供給，造成生活生產(chǎn)用電的不便。

微電網(wǎng)系統(tǒng)將風(fēng)電、光伏、儲能等現(xiàn)代化的裝置并聯(lián)在一起，不僅提高了電能生產(chǎn)的安全性和可靠性，而且還滿足生活、生產(chǎn)中對電能質(zhì)量的高要求。現(xiàn)代化電力生產(chǎn)技術(shù)的眾多優(yōu)點，能夠彌補現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的不足之處。但是風(fēng)電、光伏、儲能裝置等在電力生產(chǎn)上，還因自然條件的制約和難以預(yù)知控制的特點。所以在運用新能源技術(shù)時要重點對發(fā)電功率的波動進行研究，提高整個電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。有效的控制高低峰時期的電負荷輸出值，維護各個負荷節(jié)點的電壓值。文章主要分析風(fēng)電、光伏、儲能裝置功率波動的特性，采集分析三種不同發(fā)電設(shè)備在工作運行中的數(shù)據(jù)，并研究波動性對微電網(wǎng)的影響[4]。

2 微電網(wǎng)新能源波動性分析

微電網(wǎng)為了提高能源綜合利用率，發(fā)電工作中采用了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池等。而這些新能源波動較大的特性影響著微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了能夠良好的解決的風(fēng)電、光伏發(fā)電中的波動問題，本文進行了詳細的分析。同時還對儲能裝置在微電網(wǎng)中起到的作用進行研究，分析它在解決風(fēng)電、光伏波動和間隙性等問題起到的作用[5]。

2.1風(fēng)電功率波動特性分析

風(fēng)電功率最顯著的特性就是波動性，因此對風(fēng)電功率波動特性進行科學(xué)研究，有利于微電網(wǎng)對新能源利用的發(fā)展，同時也對微電網(wǎng)有著重要的意義。風(fēng)電發(fā)動機的工作原理與傳統(tǒng)發(fā)電機原理并不一樣，技術(shù)結(jié)構(gòu)和操作都存在著一定的差異。本文對風(fēng)電功率波動特性的研究主要從以下兩點進行：a)風(fēng)電發(fā)動機在工作運行時常常受到自然條件的制約，所以輸出功率存在間歇性和波動性的特點，使得發(fā)動機在電力生產(chǎn)上出電力都會小于額定負荷;b) 風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，風(fēng)電發(fā)動機機組因受到自然環(huán)境的影響在分布上不夠集中。而電網(wǎng)所接受的風(fēng)電容量大小，主要由地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰能力決定。風(fēng)力條件好的地區(qū)有可能存在多個風(fēng)電場，而每個風(fēng)電場內(nèi)配置了上十臺或是上百臺風(fēng)電發(fā)動機組，但風(fēng)電發(fā)動機的容量較小。所以為了提高風(fēng)電發(fā)電的功率，同一個地區(qū)的風(fēng)電場會選擇分散建設(shè)，其范圍也相對較廣泛。但是分散的風(fēng)電場不利于電力企業(yè)進行管理，降低了電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。所以在改善風(fēng)電系統(tǒng)的波動時，要在建設(shè)中預(yù)留充足的旋轉(zhuǎn)設(shè)備來對整個電網(wǎng)系統(tǒng)波動功率進行調(diào)節(jié)。

目前中國在能源發(fā)電上，風(fēng)電發(fā)動機機組的運用范圍十分廣泛，火力發(fā)電中也有所應(yīng)用，火力發(fā)電在中國整體電容量生產(chǎn)比重占有率較大。但由于其污染較大、發(fā)電機組的調(diào)節(jié)能力較弱、對風(fēng)電調(diào)節(jié)速度較慢，極大地影響了發(fā)電效率。因此改善發(fā)電功率的波動性，對提高風(fēng)電發(fā)動機組的工作效率是很有必要的。

2.2光伏功率波動特性分析

第二種微電網(wǎng)新能源就是利用光伏進行發(fā)電。其特點與風(fēng)電發(fā)電相似，都具有間隔性和波動性的特點。由于光伏發(fā)電也具有功率波動不定，所以光伏系統(tǒng)在電能輸出時波動會比較大，對微電網(wǎng)有很大的影響，同時還給電網(wǎng)在進行調(diào)節(jié)、管理上帶來不便。比如在光伏系統(tǒng)中，會因為光伏發(fā)電輸出電能時存在功率大幅度的波動，導(dǎo)致整個電網(wǎng)管理設(shè)備對功率進行頻繁的調(diào)節(jié)。過多的動作，大大降低了微電網(wǎng)系統(tǒng)安全性能，并且還因電壓大幅度的波動給電力企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來影響。所以，改善光伏發(fā)電的穩(wěn)定性是微電網(wǎng)合理規(guī)劃的重要保證。

對于光伏功率波動特性進行分析，有利于電網(wǎng)企業(yè)中調(diào)度部門合理協(xié)調(diào)安排傳統(tǒng)電源和光伏發(fā)電之間的配合。對輸出功率時域進行分析，能夠及時對整個電力調(diào)度到統(tǒng)籌兼顧，使電力系統(tǒng)在運行時更加的規(guī)范化。這大大地降低光伏發(fā)電系統(tǒng)接入微電網(wǎng)后對電網(wǎng)正常運行帶來的負面影響，有效的提高電網(wǎng)運行時的安全穩(wěn)定性。光伏系統(tǒng)充分利用太陽能及其他可再生能源進行發(fā)電，不僅降低了系統(tǒng)運行成本，削減了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)模，而且還能促進電力企業(yè)迅速發(fā)展，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.3儲能功率搏動特性分析

儲能裝置能夠?qū)討B(tài)能量及時的釋放出來，彌補風(fēng)電、光伏發(fā)電中常出現(xiàn)間隔時間長、波動大的缺陷，所以對于整個微電網(wǎng)起著至關(guān)重要的作用。同時通過發(fā)電側(cè)或用電側(cè)的調(diào)度，將用電高峰期的負荷時段內(nèi)的部分負荷安排到低谷負荷時段內(nèi)，以便削減系統(tǒng)的尖峰負荷、增加系統(tǒng)的低谷負荷，提高負荷率，有效的對間歇式電源負荷率進行控制。不僅對微電網(wǎng)系統(tǒng)起到了削峰填谷的作用，而且還加強了整個輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 除此以外，在微電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中選用恰當(dāng)?shù)膬δ茉O(shè)備還能加強風(fēng)電發(fā)電的功率，有效的提高整個風(fēng)電設(shè)備在低負荷電壓時的穿透功能，提升穿透功率的極限值，還能在優(yōu)化電能質(zhì)量的同時提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

將儲能設(shè)備投放到微電網(wǎng)中使用，有效的緩解了波動性和間歇性對電力輸出的壓力，使其電壓值保持穩(wěn)定，減小了高低峰期用電負荷的差值，有效的對發(fā)電側(cè)和用電側(cè)進行管理。在使用過程中，能夠和諧的與其他發(fā)電裝置并聯(lián)，不僅起到了安全生產(chǎn)的效果，而且還降低了生產(chǎn)成本，保障了社會經(jīng)濟效益。此外，大力發(fā)展可再生的清潔能源，有利于緩解礦石能源需求的壓力，提高整個系統(tǒng)從生產(chǎn)到輸出的穩(wěn)定性。儲能功率波動是微電網(wǎng)系統(tǒng)中極為重要的一個環(huán)節(jié)，不但科學(xué)合理的對電網(wǎng)輸出功率進行調(diào)節(jié)，還是彌補供電波動的重要方法。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)的電力能源相比，微電網(wǎng)中所運用的新能源能夠在不需要建設(shè)大型電網(wǎng)系統(tǒng)的情況下，進行遠距離高效率的電流傳輸。不僅節(jié)省了電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)投資，而且功能上還有所增多。由于經(jīng)濟發(fā)展中對能源的過渡開采，使得礦石能源日益枯竭，加劇了能源危機，所以目前中國對于新型能源開發(fā)也越來越大。尤其是中國目前正處于社會經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型期，發(fā)展清潔、可再生的能源已成為中國發(fā)展的重點項目。因此微電網(wǎng)中所運用的風(fēng)電、光伏和儲能三種不同類型的發(fā)電裝置能夠不斷推動中國電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，因此要對其波動性進行分析研究。

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