智能微网与柔性配网相关技术探讨

2017-03-09黄炎培

环球市场 2017年36期

黄炎培

泉州市宝洲电力建设有限公司

引言：

柔性配电网主要利用先进的电子电力技术，升级改造传统式配电网得到的产物。电力电子的装置具有较强的调节能力、较快的控制速度和多样化的控制对象，借助这些特点对传统配电网系统潮流、无功分布的状态等参数进行改变，从而使配电网系统运行的潜力、可控性和可靠性都得到有效提升。

1 .智能微网的内涵

为将分布式发电优势有效整合，尽可能降低分布式发电冲击电网，并造成负面影响，中国电气可靠性技术解决方案联合体提出了微电网，这一组织形式能够将分布式发电的潜能更好发挥出来。微电网被定义成微能源与一组负荷的集合，能以单个系统方式来运行，供给电与热。基本单位包括了负荷、管理系统、蓄能装置和微能源。

微电网属于供能系统并且是可以控制的。能与大电网平滑连接，也可以独立运行。在微网中有多样化转换能源的设备，包括了很多电力电子的有关装置、大量储能的装置，只有在并网的时候才能运行，同时也独立运行，和大电网之间互相作用，其行为非常复杂。

2 .应用智能微网的场景和模式

2.1 并网运行的模式

智能微网和大电网在运行时并列就属于并网模式，通过合理调度微电网内部的分布能源，对微电网与外网关系进行协调，实现对微电网内部资源设备的合理化应用，并且达到微电网为上层电网提供一些辅助服务的目的。这种状态中，微电网相对于大电网而言可以看成是可以控制的符合或者电源，调度电网中心需要调节微电网发电曲线或负荷。

2.2 离网独立运行的模式

微电网和大电网在解裂的状态下运行，就是离网独立运行的模式，微电网主要借助自身主电源构建自身频率和电压[1]。微电网中管理能量的系统通过管理储能系统的放电和充电，对分布式电源例如柴油发电机、燃料电池等的负荷侧控制、出力调度等进行调节，保证平衡微电网中的需求和实际发电，避免储能电池过放和过充，确保微电网能稳定地长期运行下去。微电网的离网独立运行模式在多个领域得到应用，比如关键军事区的供电、海岛地区供电、偏远地区的供电等，也可能用作后备电源，在大电网出现停电的时候提供短时供电。

2.3 并离网的切换过程

假如外部电网出现故障或者微电网要主动离网进行运行的时候，微电网能将开管网的开关迅速断开，从而脱离外部电网，进入离网独立运行的模式。在外部电网重新恢复正常供电或者微电网要主动并网运行的时候，微电网要重新并入到外部电网中。微电网主动脱离或主动并入外部电网的过程就是微电网并离网的切换过程。在确保微电网可靠供电、稳定运行的关键性内容就是微电网主动并离网的切换过程。微电网的并离网切换依据需不需要停电，可以划分成不停电无缝切换、短时停电有缝切换。

3 .柔性配电网的技术应用

借助电力电子的装置当做联络馈线的开关或者是可以将其称作软开关点，简称为SOP，在建立柔性配电网之后，能快速、精准地对馈线间功率流动进行调整，对网络潮流的分布实施有效控制，从而达到控制多种系统的目标。

3.1 提高接入分布式电源的能力

在实践应用中，分布式的新能源特别是分布式的光伏逐渐增多，代表了应用新能源的未来。一些研究证明，在配电网中介入分布光伏的发电装置后，会增加接入点和有关局部线路之间的电压，导致配电网内的局部电压出现越限问题。电压的增加幅度和接入位置、光伏发电的出力、用户负荷的大小、线路参数有密切的关系。因影响因素有频繁的变化，导致其治理复杂化，分布式的新能源想要提升渗透率就是受到极大限制[2]。出现这些问题的本质原因是新能源和就地负荷之间达不到匹配，通过将电力电子的接口装置借入，能对各个馈线之间和接入点中分段母线之间存在的潮流分布进行有效调整，防止出现电压越限的问题，使分布式电源渗透率得到有效提升，提供了广泛应用分布式光伏的可能性。

3.2 提高配电设备的利用率

智能配电网有丰富的负荷类型，其空间和时间分布出现动态的不平衡性，在不同馈线潮流之间有可能存在较大差异。在总体电压系统有充足配电容量的时候，会导致局部馈线超载，不得不升级改造设备或者是超载运行，存在较大的运行风险。通过接入SOP的开关、传统开关的开闭、馈线间的无开关等状况中，两条馈线负荷情况进行比较。借助传统母联的开关方式，馈线过载的问题能得到一定解决，但也仅仅能将部分问题解决，依然存在馈线间不平衡的问题。通过将电力电子的接口装置加装上，能实现馈线间负荷的完全平衡，尽可能降低运行过载的风险，有效提升利用配电设备的效率。

3.3 配网运行的损耗得到有效降低

现代化电网符合越发复杂化，其动态波动性也更强，并且接入大量的分布式能源，导致潮流变换越发复杂化，无法预测和控制分布的不均匀性，出现越来越多的网损问题。通过将SOP装置加装到关键节点位置，设定优化潮流分布、降低流动路径的目标，从而对馈线间潮流分布进行动态化调节，大大减少馈线上发生的损耗，尽管将SOP自身损耗考虑在内，在很多工况中综合效率依然较高，具有一定的应用价值。

3.4 紧急情况下的供电

在配电网中有复杂的工况，会频繁发生故障。通过对开关的仓常规化联络，在清除故障之后能对网络实施重新建构，从而恢复正常供电。然而因机械式开关开合需要一定的时间，因此一定会有段时间的停电情况。通过SOP装置的加装，配网的一些馈线在出现故障之后，能迅速恢复馈线的正常供电，在与快速开关比如电子开关配合的情况下，甚至能达到不间断供电。要想实现这样的功能，其设备容量和成本比较高，不过针对一些核心的关键负荷，有一定的实际应用价值。