微电网建模及并网技术的研究

李志敏

国网福建永春县供电有限公司

微电网建模及并网技术的研究

李志敏

国网福建永春县供电有限公司

微型电网技术是新型电力电子技术、分布式发电技术、可再生能源发电技术和储能技术的综合，服务于配电系统，可以运行在并网模式，孤岛(自主)模式，两种模式间平稳转换。微型电网可通过同步发电机、异步发电机或者电力电子器件接入大型电网进行并网运行，微网并网运行时，相当于配电网的一部份，具有配电网的特性。此时微网服从系统调度，在电压、频率允许，满足内部功率平衡时，一方面可利用微网内的分布式电源DG所发出的电能和从大型电网中吸取的电能，另一方面能在自身电能充足的情况下，向大型电网提供多余的电能。这种控制的灵活性允许微网对于电力系统来说是一个单独的可控的模块，满足本地负载的可靠性和安全性需要。从大电网一侧来看，微网就像电网中发电机或负载一样，是一个模块化的整体。

微电网；并网；研究；

1 微网国内研究现状

国内对微网的研究起步较晚，目前国内研究和示范处于起步探索阶段，但是随关键技术研发进速加快，将进入快速发展期。目前国内部分地区已经建成了微网示范工程，主要包括：佛山微网、珠海东澳岛微网、河南财专微网、河北承德微网。其中“河南光储联合微网运行控制综合研究和工程应用”，该项目是国家电网公司智能电网领域的试点工程。该项目以河南财政税务高等专科学校屋顶光伏项目为依托专科学校屋顶光伏项目为依托，项目包括380kWp光伏系统、200kVA/200kWh储能系统，开发和研制了储能系统和微网运行控制系统，建成了光储联合微网系统，实现了微网的并转离和离转并的平稳切换以及“黑启动”工程应用；研发了微网能量管理系统，实现了并离网工况下的能量管理功能；完成了分布式电源和负荷的统一调度，实现了微网与配电网的友好互动；同时结合该项目的实际运行数据实际运行数据，应用微观经济学理论应用微观经济学理论，从国家政策从国家政策、管理模式等方面研究了微管理模式，掌握了有参考价值的一手资料。

2 微网并网的定义及其意义

所谓并网运行是指微网与由大机组供电的电网并列运行，即与常规配电网在主回路上存在电气连接，连接点一般称为“公共连接点”(简称PCC)。与单一由大机组供电的电力系统主网相比，微网与主网并网运行时，可以相互支援，提高运行水平和可靠性。对主网而言，如果微网的数量规模达到一定水平，可以一定程度弥补主网电力不足，有效保证主网的经济运行。当主网受扰动，稳定运行受到威胁时，微网内的多个分布式发电系统可以局部向重要负荷提供电能和电压支撑，增强重要负荷抵御来自主网故障影响的能力，大大提高现有主网的供电可靠性。对微网而言，如果微网系统独立运行，多样化的微网电源难以保证快速跟踪微网内负荷的变化，难于实现微网内的供需动态平衡，对微网运行的安全稳定性及电能质量都会造成不良的影响。当微网与主网并网之后，网内电量不足部分由主网补充，富余的电量可以向主网输送，易于实现微网内的供需动态平衡，使微网内电源始终运行在比较稳定和经济的工况下，用户的用电质量也可以得到保障。

3 微网的并网方式

正是由于微网并网存在的特殊问题。微网的并网方式有单网并网，双网并网两种方式。

单网并网即微网通过负荷与由大机组供电的电网(本文称为大电网)连接，即与常规配电网在主回路上不存在电气连接。微网可以通过负荷向大电网输送多余的功率，见图1。

由于单网并网直接面对用户。通过用户给大电网输送多余的功率，因此当负荷出现故障时，微网孤岛运行，降低了系统的可靠性，因此建议给负荷并上一个储能元件，当微网的功率多余时，将能量储存在储能元件中。不需要迂回供电。提高了系统的经济性：当负荷大于微网的输送功率时，储能元件就近给负荷供电；当负荷发生故障或被切除时，微网将电能储存在储能元件中。提高了能源的利用率。改进的单网并网方式如图2所示。

图1 微网单网并网

图2 改进的单网并网方式

图3 微网双网并网

双网并网的连接方式如图3所示。微网与大电网并列运行，即与常规配电网在主回路上存在电气连接，微网可以直接向电网输送多余的功率。

4 两种并网方式对电网的影响及其选择

(1)电能质量。微网并入主网后，可能会引起谐波和电压的闪变。相对于单网并网而言。双网并网的微网依托主网。通过合理的控制策略。能够更好地集中治理谐波，更有效地提高电能质量。而单网并网的微网产生的谐波，需要自身来改善。加大了投资，并且难度加大。

(2)投资和运行。从负荷需求的角度来说。单网并网的微网直接面对用户。是一种基于用户技术选择和电能质量需求的供电结构。由于这种并网方式不需要通过主网，节省了设备和线路的投资。是双网并网所不能比拟的。从系统安全可靠的角度而言，单网并网的微网要求其负荷必须稳定，因为当负荷突然出现故障时，微网孤岛运行，无法给大电网的负荷供电，降低了系统的可靠性；而双网并网的微网在负荷出现故障时仍可以正常运行。他通过母线与大电网直接连接，给大电网的其他负荷供电。

(3)对网损的影响。电网的损耗主要取决于系统的潮流，微电网的接入使得配电网中各支路的潮流不再是单向的流动，因此会带来电网的损耗。使之不仅与负载等因素有关，同时也与微电网接入点的位置、容量及负荷的相对大小以及网络的拓扑结构有关。单网并网直接给用户供电，线路短，电压等级低，而双网并网的方式需要先接入主网。再给负荷供电，线路长，但电压等级高，因此网损的大小不能直接比较，需要根据具体实际网架而定。

[1]梁志鹏，谢正武.中国分布式发电的机遇和挑战[J].节能与环保，2004，(11)：11-13

[2]胡学浩.分布式发电(电源)技术及其并网问题[J].电工技术杂志，2004，(10)：1-5