微电网技术在主动配电网中的应用探究

彭 皓

（广水市供电公司办公室（党委办公室），湖北 随州 432700）

0 引 言

众所周知，我国人口数量大，是能源短缺和环境污染现象比较严重的国家。将微电网技术应用于主动配电网，实现了控制和管理能源的目的。电网不仅可以单独运行，还可以同大电网并网运行，在促进我国电力实业可持续发展方面发挥着重要作用，已经被列入我国的重点研究对象。

1 微电网和主动配电网概述

1.1 微电网含义

微电网又可以称作微网，指的是一类小型的配电系统。在该配电系统中，包含能量存储装置、能量转换装置、分布式电源、保护装置、监控以及负荷等装置。微电网具有自我保护、自我控制、自我管理的目的，不仅可以单独运行，而且可以并外部网络运行。就目前我国电力行业发展现状而言，微电网的主要作用是合理分配传统分布式电源和发电模式，进而向周围持续提供热能和电力。微电网是实现主动式配电网的有效途径之一，实现了传统电网朝智能电网的转变[1]。

1.2 主动配电网含义

相比于传统的单向电力传输的稳定被动配电网，主动配电网的最大区别在于可以实现对储能设备、DG、可控负荷等电网的自主协调和控制管理。主动配电网通过试点电力网络结构的灵活转变，实现了控制网内潮流流动方向的目的，从而进一步优化调控主动配电网运行的目的，在提高绿色能源利用率的基础上，保证电力网络可靠、高效、平稳运行。

1.3 微电网、主动配电网、传统电网三者异同

微电网、主动配电网、传统电网三者异同，见表1。

2 微电网技术接入主动配电网结构

图1为接入主动配电网的微电网典型结构图。微电网通过单点接入的形式接入到主动配电网，和可控负荷、常规负荷、分布式电源和储能单元共同构成了包含微电网间的互联互供模式等多模式并存的智能配电网。将微电网接入主动配电网，能够实现各类负荷、电源以及储能设备的最大程度调控，还能够及时分析和管理电力传输和信息流通的方向，提高电网资源配置效率，保证公网的电能质量。

表1 微电网、主动配电网、传统电网三者异同

图1 微电网技术接入主动配电网结构

3 微电网技术在主动配电网中的设计规划和协调控制

3.1 设计规划

将微电网接入主动配电网时，首先需要解决微电网接入位置的选择、分布式电源种类选择、接入点功率交互约束等问题。因此，在设计规划时应该实现微电网和主动配电网二者的双层综合规划设计。设计规划时，应该划分长期规划和中期规划两种。在微电网中，分布式电源的规划包括技术方案设计和接入效益分析两个方面。在长期设计规划时，需要分析电网运行时需求的负荷、经济性、灵活性以及网络拓扑扩展等因素；在短期设计规划时，应重点分析电网运行成本、可靠性、环境问题、网络损耗等。技术方案中，需要对分布式电源的介入位置、储能配套、类型等问题进行分析；分析效益过程中，重点分析经济效益、社会效益以及环境效益。因为将微电网技术接入主动配电网后，构成的网络具有很强的互动性，如此便需要解决多模式、多层次、多约束方面的问题。在规划设计中只有解决上述问题，才能保证微电网接入的合理性[2]。

3.2 协调控制措施

伴随着越来越多的微电网被接入主动配电网，引起主动配电网发生了巨大改变。再加上微电网分布式特性的增强，微电网将更深地渗透到主动配电网中。在这种情况下，如果要想确保整个电力系统处于可靠运行状态，必须重视微电网群的协调控制。就当前而言，接入主动配电网的微电网控制方案有三类。第一，分布式控制。该控制方案涉及数个微电网控制中心，中心的主要职责是收集本地微电网信息，并控制本地微电网。分布式控制的优点在于确保电网系统运行的可靠性，但也存在微电网之间协同运行无法实现的问题。第二，集中式控制。集中式控制主要通过主动配电网控制中心控制各个微电网。主动配电网控制中心的主要职责是收集全部电网信息，然后制定发电计划，以此控制电网群的能量输出。虽然集中式控制可以优化调度电网，但是因为需要大量数据信息，因此必须具备一定的扩展性和兼容性。第三，集中-分散式控制。这里控制方式是由各个微电网控制中心控制微电网，然后由该中心整合所有电网信息，然后对各个微电网控制中心分配任务来控制整个电网。集中-分散式控制方案可以保证电网运行具有较好的扩展性和实时性。

4 微电网技术在主动配电网中的应用优势

4.1 提高分布式能源的有效利用率

微电网技术根据各种分布式电源的特点，处理扩展和兼容问题。将微电网技术应用于配电网，能够调节配电网功率双向流动情况，主要是调解大小及方向。分布式电源在微电网运用中也可以调解其功率，如生活中经常看到的热电联产微型汽轮机，微电网电力管理系统可以在保障正常供电基础上，借助配电网将其余能力输送到其他电网系统中，显著提高能源利用率。

4.2 有助于提高配电网电压质量

主动配电网中有较多主动负荷集群、分布式电源以及储能设备等。配电网电压呈现出波动情况，在变化上有一定规律性。分布式电源具有随机波动特点，且具有分散性，在其影响下可能导致变压稳定性降低。另外，电压质量又受接入、退出过程的影响，对配电网设备使用时间有决定性作用。因此，需针对主动配电网电压不稳定情况制定针对性解决对策。将微电网技术应用于主动配电网中，确保了分布式电源等并网的有效运行。电压协调控制作用能够控制分布电源，且能够对储能设备参数实施控制作用，一定程度上提高主动配电网接口电压参数，显著提升配电网电压质量[3]。

4.3 有助于减少主动配电网网耗

在储能装置、分布式电源以及相关负荷的作用下，配电网内原有的无源网络会进一步转变成交直流回合使用的有源网络，重新调整配电网潮流分布。假如电源和储能装置的布局不尽合理，将会对控制电网潮流产生直接影响。在这样的情况下，若想降低网损，难度较大。对此，要确保储能装置、分布式电源以及相关负荷的合理分布。采用单点连接方式来连接主动配电网，便可以实现调节供电功率的目的。不仅如此，将微电网技术应用于主动配电网中，还有助于优化电网运行模式，进一步优化调节潮流。

4.4 有助于提高配电网可靠性

一般分布式电源并网会对其可靠性产生一定影响，进而影响用户用电使用体验，同时可能会造成功率双向流动提升，引起潮流分布稳定性降低，产生常规继电保护装置被误动的情况。在主动配电网中采用微电网技术，在电网常规运行情况下，微电网技术可以提升配电网可靠性，确保用户用电质量[4]。倘若在运行中出现问题，可将状态更改为孤岛运行，以此保障分布式电源的供电稳定、持续。同时，要对配电网进行重构，实现负荷转移，可以采用对电力电子固态开关进行调控的方式达到目的，确保为电网信息实现共享。另外，在主动配电网中采用微电网技术，还可以显著减少因电路发生故障而导致断电情况的出现，显著提升配电网可靠性。

4.5 有助于降低主动配电网的管理难度

对绝大部分的分布式电源而言，它的可控性能较差，且以分散的形式分布。微电网协调运行时需要对相关能源进行协调供电，从而增加了用户正常供电、可选择经济用电、实时电价信息发布等方面的难度，导致配电网能量信息无法控制。将微电网技术应用在主动配电网中，可以实现分布式电源和相关用户的整合。微电网技术以智能单元的形式接入主体电网中，降低了主动配电网对分布式电源和用户的控制难度。主动配电网作用下，微电网技术可以传递实时参数和运行状态信息，保证了电网运行的经济性和稳定性。此外，微电网可以根据天气情况、需求等，对分布式电源、储能装置和符合进行调节，从而保证微电网调度控制的有效性[5]。