葉舟，張菁菁

（國電南瑞科技股份有限公司）

技術(shù)與應(yīng)用Technology and Application

城市分布式能源及微電網(wǎng)接入關(guān)鍵技術(shù)研究綜述

葉舟，張菁菁

（國電南瑞科技股份有限公司）

隨著城市能源需求不斷增長，分布式能源及微電網(wǎng)接入將推動城市綠色、清潔能源的應(yīng)用發(fā)展，促進(jìn)節(jié)能減排的有效實(shí)施，而且還能為推動智能電網(wǎng)建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對改善電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。論文從容量配置、接入方式、運(yùn)行控制、配網(wǎng)技術(shù)等方面，對分布式能源及微電網(wǎng)接入的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行梳理。

分布式能源；微電網(wǎng)；儲能；配網(wǎng)

1 研究背景

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，能源安全問題日益突出，而且二氧化碳排放引起的全球變暖問題，已引起政府的高度重視，迫使我們反思城市的建設(shè)理念和發(fā)展模式，轉(zhuǎn)變社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，迫在眉睫。因此，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源備受關(guān)注，得到了快速發(fā)展并開始規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用。

分布式能源及微電網(wǎng)接入研究是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，不僅是新時(shí)期經(jīng)濟(jì)積極轉(zhuǎn)型之需，也是承擔(dān)社會責(zé)任的重要表現(xiàn)。分布式能源的智能集成，包括安全可靠的接入系統(tǒng)和靈活的微網(wǎng)，不僅將推動城市綠色、清潔能源的應(yīng)用發(fā)展，促進(jìn)節(jié)能減排的有效實(shí)施，而且對改善電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。

2 研究意義

2.1實(shí)現(xiàn)清潔能源的有效利用

綜合利用太陽能、風(fēng)能和燃?xì)饫錈犭娙?lián)供等多種形式的清潔能源，實(shí)現(xiàn)清潔能源的靈活接入和智能控制，提高清潔能源在終端能源消費(fèi)中的比重，支撐低碳城市的建設(shè)。

2.2全面提升供電可靠性

采用分布式發(fā)電接入、微網(wǎng)能量統(tǒng)一管理等先進(jìn)系統(tǒng)和設(shè)備，打造堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，全面提升供電可靠性和電能質(zhì)量，提供更可靠、更優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。

2.3提供雙向互動的用電服務(wù)

建設(shè)分布式發(fā)電、微網(wǎng)、智能家居、智能樓宇、能源管理系統(tǒng)，統(tǒng)一各系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的電力流、信息流雙向互動，為用戶提供全新的用電服務(wù)體驗(yàn)。［1］

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1分布式能源及微電網(wǎng)的容量配置

由于清潔能源屬于間歇性能源，受天氣等因素的影響很大，導(dǎo)致輸出電能波動也較大。通過對分布式能源及微電網(wǎng)各組成單元的容量進(jìn)行合理配置，可以綜合利用風(fēng)能和太陽能的天然互補(bǔ)性，以及發(fā)電單元與儲能單元的發(fā)儲互補(bǔ)性，既可以改善整個(gè)分布式能源及微電網(wǎng)的時(shí)間功率輸出曲線，抑制其接入對電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，還可以通過儲能系統(tǒng)的充放電，實(shí)現(xiàn)分布式能源及微電網(wǎng)的可調(diào)度和清潔能源的最大利用。

1）儲能電池可以解決分布式能源生產(chǎn)中的峰谷差難題，在負(fù)荷小的時(shí)候儲存電能，在負(fù)荷大的時(shí)候釋放電能，提高系統(tǒng)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性；

2）儲能電池連接在系統(tǒng)的交流側(cè)，通過儲能單元與發(fā)電單元的協(xié)調(diào)，可以平滑分布式能源的出力波動，減少其對電力系統(tǒng)的沖擊和影響，進(jìn)而穩(wěn)定地向用電負(fù)荷輸送電能；

3）儲能電池可補(bǔ)償本地交流負(fù)荷所需的無功功率和負(fù)荷電流諧波，抑制電壓波動和閃變等，節(jié)能效果顯著。

3.2分布式能源及微電網(wǎng)接入方式

根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，從諧波、電壓波動、電壓不平衡度、功率控制、電壓控制等，對分布式能源及微電網(wǎng)的接入方案和并網(wǎng)控制技術(shù)的合理性及可行性進(jìn)行研究和論證。

3.2.1接入方式

分布式能源及微電網(wǎng)一般采用分布發(fā)電、集中并網(wǎng)的接入方式。在集中并網(wǎng)方面有兩種接入方式，一種是直流母線匯流，各分布式發(fā)電單元發(fā)出的電能經(jīng)過控制變換后在直流母線匯集，然后通過逆變器將直流轉(zhuǎn)換成交流，供給用電負(fù)荷，適用于規(guī)模較小的分布式能源或微電網(wǎng)；另一種是交流母線匯流，各分布式發(fā)電單元發(fā)出的電能經(jīng)過控制變換后，通過各自的逆變器在交流母線匯集，供給用電負(fù)荷，適用于規(guī)模較大的分布式能源或微電網(wǎng)。

3.2.2并網(wǎng)控制技術(shù)

目前，并網(wǎng)控制技術(shù)有電壓源型并網(wǎng)控制技術(shù)和電流源型并網(wǎng)控制技術(shù)［2］。電壓源型是通過對輸出電壓的調(diào)節(jié)間接控制并網(wǎng)電流，控制策略較復(fù)雜，同時(shí)并網(wǎng)電流的質(zhì)量取決于電網(wǎng)電壓諧波檢測，對電網(wǎng)電壓的參數(shù)變化比較敏感，同時(shí)動態(tài)響應(yīng)較慢；電流源型控制策略比較簡單，并網(wǎng)電流的質(zhì)量主要取決于電流控制器的性能，動態(tài)響應(yīng)較快，對電網(wǎng)電壓的參數(shù)變化能夠快速調(diào)節(jié)。

3.3分布式能源及微電網(wǎng)運(yùn)行控制

3.3.1分布式能源運(yùn)行控制技術(shù)

分布式能源有兩種運(yùn)行方式：一種是分布式能源與主網(wǎng)共同向負(fù)荷供電，分布式能源發(fā)出的電能不能滿足負(fù)荷的需求，需要主網(wǎng)補(bǔ)充不足部分；另一種是分布式能源單獨(dú)給負(fù)荷供電，這種運(yùn)行方式下還有兩種情況。一是分布式能源發(fā)出的電能足以滿足負(fù)荷的需求，此時(shí)分布式能源不斷開與主網(wǎng)的聯(lián)結(jié)，多余的電能用來給蓄電池充電或通過泄荷裝置消耗；二是主網(wǎng)故障，分布式能源斷開與主網(wǎng)的聯(lián)接，孤立運(yùn)行，單獨(dú)給負(fù)荷供電，并根據(jù)發(fā)電量和負(fù)荷情況對負(fù)荷進(jìn)行投切管理。

3.3.2微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)

微電網(wǎng)的運(yùn)行控制以就地為主、遠(yuǎn)程為輔，分為配網(wǎng)調(diào)度層、集中控制層、就地控制層3個(gè)層面［3］。配網(wǎng)調(diào)度層主要在調(diào)度側(cè)對微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視控制。集中控制層管理微電網(wǎng)內(nèi)部各分布式能源和各類負(fù)荷，在微電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，充分按照風(fēng)光互補(bǔ)和發(fā)儲互補(bǔ)的原則，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)最大化利用可再生能源并優(yōu)化微電網(wǎng)運(yùn)行；在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與主網(wǎng)的互補(bǔ)運(yùn)行，并根據(jù)各類負(fù)荷的用電情況調(diào)節(jié)各分布式能源出力，以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)安全運(yùn)行；就地控制層主要由各分布式能源控制器和負(fù)荷控制器組成，負(fù)責(zé)各單元的獨(dú)立控制。

3.4含分布式能源及微電網(wǎng)的配網(wǎng)技術(shù)

在分布式能源或微電網(wǎng)接入配網(wǎng)以后，配網(wǎng)從一種嚴(yán)格垂直的輻射式網(wǎng)絡(luò)變成一個(gè)遍布電源的水平網(wǎng)絡(luò)，需要對分布式能源及微電網(wǎng)對配網(wǎng)的影響進(jìn)行研究，配網(wǎng)自動化、需求側(cè)管理、以及分布式能源及微電網(wǎng)的控制和調(diào)度也都需要重新研究。具體的研究內(nèi)容主要包括：含分布式能源的配網(wǎng)建模及重構(gòu)、含分布式能源及微電網(wǎng)的饋線自動化、含分布式能源的配網(wǎng)智能優(yōu)化調(diào)度、分布式能源的發(fā)電預(yù)測、含分布式能源的新型配網(wǎng)規(guī)劃、含分布式能源的配網(wǎng)供電可靠性評估、含分布式能源的配網(wǎng)無功優(yōu)化等［4］。

4 結(jié)束語

常規(guī)能源隨著世界能源消耗的與日俱增必將枯竭，新能源的投入必將優(yōu)化全球的能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)全球能源的可持續(xù)發(fā)展。通過分布式能源及微電網(wǎng)接入關(guān)鍵技術(shù)研究，可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

1）最大限度地利用可再生能源，有效提高微網(wǎng)內(nèi)可再生能源的發(fā)電量；采用合理的運(yùn)行協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)各種發(fā)電資源互補(bǔ)、發(fā)儲互補(bǔ)以及微網(wǎng)與主網(wǎng)的互補(bǔ)；提高對關(guān)鍵負(fù)荷的供電可靠性，減少微網(wǎng)接入主網(wǎng)后對主網(wǎng)的不利影響。

2）利用新能源接入形成智能微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力公司與用戶的雙向互動，最大限度滿足用戶的用電需求；提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，不斷提高客戶滿意度，開拓電力市場，促進(jìn)電力銷售，擴(kuò)大電力消費(fèi)占終端能源消費(fèi)的比重，最終達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3）實(shí)現(xiàn)綠色新能源無障礙接入配電網(wǎng)，使電力公司獲得光伏、儲能接入系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，并積累微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)，通過光伏發(fā)電+儲能結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)研究，為推廣微電網(wǎng)做好技術(shù)準(zhǔn)備。

［1］楊永標(biāo)，李逸馳，陳霜，王金明.雙向互動服務(wù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)與總體構(gòu)架［J］.廣東電力，2015（8）：28-32.

［2］查曉明，劉飛.光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展（上） ［J］.變頻器世界，2010（2）：37-42.

［3］沈洋，趙志剛.智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理及運(yùn)行控制分析［J］.沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2014（4）：336-340.

［4］姜淼，高賜威，蘇衛(wèi)華.含分布式能源的配電網(wǎng)規(guī)劃綜述［J］.華東電力，2014，42（5）：865-872.

Research on Key Technologies of Urban Distributed Energy and Micro Grid Access

YE Zhou， ZHANG Jing-jing

（Nanri Technology Co.， Ltd.）

With the growing urban demand for energy， distributed energy and micro grid will promote the application and development of urban green and clean energy， promote the effective implementation of energy-saving emission reduction， but also to promote smart grid construction and lay a solid foundation， to improve the safe operation of power grid has important significance. In this paper， the key technologies of distributed energy and micro grid access are sorted out from the aspects of capacity configuration， access method， operation control and distribution network technology.

distributed energy； micro grid； energy storage； distribution network