含多分布式电源独立微电网的混合控制策略分析

2019-01-16吴胜聪

通信电源技术 2019年8期

吴胜聪，吴峰

（1.三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌 443000；2.武汉南瑞电力工程技术装备有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

独立微电网指的是和外部大电网之间不进行直接连接，处于独立运行状态的电网。通常，独立微电网具有两种构成方式：（1）不和外部大电网进行连接，是一种孤岛式的电力网络；（2）经由公共连接点的静态开关和大电网进行连接，同时能够实现独立运行的电力网络。目前，经过实践已经充分证实，含多分布式电源的独立微电网可以提升电力系统运行的可靠性，同时能够使电力运行成本进一步降低。因此，这种方式不仅能够有效解决偏远地区的供电问题，而且对于保障供电可靠性具有重要意义。

1 新能源发电技术的特点

环保、可再生是新能源发电技术最重要的特征。目前，新能源发电技术指的主要是利用太阳能、潮汐能、海洋能、地热能、风能以及生物质能等资源进行发电的方式。新能源发电具有如下优势：环保可再生、分布范围广泛及储备量巨大等。但该发电方式也存在一些不足，如地区差异较为明显、能源产量不稳定以及密度较低等。目前，新能源发电中最常见的是风力发电和太阳能发电。太阳能是一种清洁新能源，分布极其广泛。利用太阳能的发电方式主要是使用太阳能电池，当接受阳光照射时，在光伏效应下将其变为电力。我国较为重视分布式的光伏发电系统的建设。分布式的光伏发电系统不同于集中式的光伏发电系统，能以较为分散的形式建设在用户侧，除了满足本地用户的用电需求外，其发电余量还能够直接入网，在发电量不足时，又可以利用电网电力维持运转。分布式的光伏发电系统的特点如下。（1）输出功率小。通常，分布式的光伏发电系统容量以千瓦计，但其发电效率并不会因规模小而降低，可以保证投资收益。（2）环保性。在分布式光伏发电系统运转过程中不会产生较大的噪音污染，对周边环境的影响小。（3）缓解用电压力。由于分布式的光伏发电系统占地面积受到现场的限制，一般较小，因此能量密度低，只是缓解了一小部分的用电压力。（4）就近使用。分布式光伏发电系统可以发电，并为周边的用户提供电力；采用了接入配电网的方式，不需要升压后长距离传输电力，减少了能能量损失。

2 分布式发电的意义和必要性

新能源分布式发电与传统的发电方式具有较大的差异性。分布式电源主要在用户的附近进行发电处理，进而供用户使用，其发电功率相对较小。这一方式可以进一步缓解用电高峰期时的用电紧张情况，还可以提高整体电网运行的可靠性与稳定性。如果电力系统中发生了一些不可避免的情况，保障措施上可以将一定量的分布式电源用于用户用电处理，还应对分布式电源进行必要的控制，以提高整体电网运行的稳定性。同时，分布式电源在实际应用中对周围环境产生的污染影响较小，进一步体现了节能减排的理念。分布式电源的实际应用能有效地降低配电系统中产生的不必要的能源消耗，降低建设成本。

3 配电网的安全性受分布式新能源发电并网的影响问题

分布式电源对配电网发展的影响主要集中在3个方面。第一，分布式电源对配电网中系统电压的进一步影响。这是因为在传统的配电网系统中，整体系统呈辐射状的形式发展与运行。但是随着分布式电源的发展与接入，使得配电网系统的整体运行状态产生了较大的变化，并开始朝着多电源网络的方向发展。这种发展形势使得分布式电源会对整体的配电网系统产生一定的影响。需注意，分布式电源带来的影响还包括对配电网上的馈线分布电压的影响，容易引起电压在传送中产生不必要的波动。第二，分布式电源对配电网中的电能质量的进一步影响。分布式电源在具体接入到配电网的过程中，较容易造成电网间的非线性发展中的负载增加，而在较为频繁地打开电网和关闭电网的过程中，容易造成开关附近形成一定的谐波分量。这会给整个电网或是用户产生一定的谐波污染，进而影响整体电能质量。因此，在分布式电源被接入到配电网的过程中，应加强对和谐波污染等相关问题的重视。第三，分布式电源对配电网中的系统保护的进一步影响。由于传统配电网主体结构通常是辐射状，整体的电能流向是单向的。当分布式电源正式介入后，电能的整个流动呈混乱发展，影响到配电网自身系统的自我保护能力的进一步发挥[1]。究其原因，主要是分布式电源中的整体电流值相对较小，起不到保护装置的既定作用，且在故障出现时也不能进行自动化的开启。因此，只有将分布式电源的具体输出容量和继电保护装置的整体容量保持一致，才能够做好整体电网系统的自我保护工作。

4 分布式发电的技术存在的问题和相应的解决办法

分布式电源只有有效地接入到具体的配电网中，才能够降低其对环境的污染和对能源的消耗。这也充分体现了现代化配电网发展中人们对环保理念的重视。因此，分布式电源在配电网中应进行合理的规划，以促进其更好地发展。

4.1 分布式电源在配电网中的布点规划

分布式电源在具体的配电网中的有关布点规划主要指应对分布式电源的具体位置和容量进行必要的合理规划，进而使其对整个电网系统的正常运行发挥重要的促进作用。在位置的选择上，可以选择那些对整个电网系统产生较小影响且能为用户带来一定便利的位置。此外，还应考虑当地发展的自然环境，保证分布式电源在具体接入中的安全性与可靠性发展[2]。

4.2 分布式电源在配电网中的扩展性规划

选择完既定的布点后，还应对分布式电源进行整体规划，在追求低经济成本的基础上，尽可能地规划出最适合的方案。这个方案可以具体包括整体配电网的扩展与分布式电源的有序安装两个主要方面。因此，分布式电源应在配电网中进行扩展性的规划，还应具体考虑到整体的布局特点，保证具体规划的可实施性与科学性[3]。

5 MGCC的集中控制

独立微电网MGCC的集中控制是在充分考虑各种分布式电源自身控制特性及其控制策略的基础上，从系统全局的角度权衡优化系统中各台风力发电机组和柴油发电机组的解／并列、蓄电池储能系统的充放电等离散控制活动，实现各机组间的负荷优化分配，提高系统的优化运行能力，并实现价值最大化。MGCC实时监控系统中各分布式电源的控制状态、运行参数（有功功率、无功功率、电压、频率及储能系统荷电状态等）以及负荷侧的运行参数，通过MGCC的运算及功率分配模块进行优化运算，并做出决策，将解／并列指令发送给各分布式电源，实时满足系统的动态功率平衡，切实保障系统的经济稳定运行。

6 发电并网的发展方向

6.1 变换发电并网的高性能技术

分析新能源发电并网的发展趋势，需要最先分析研究高性能的电网变换技术。该技术是应用高性能的电网转换系统对电网模式的运行和彼此协调进行集合的关键，在此基础上统一控制变换器。使用这种模式能够减少电网运行时其内部的影响，而且还能控制系统方案的变换器进行协调统一。该技术有效调整了电网的成功率，能够优化电网整体性的运行模式，提高整体电网运行的保护措施。

6.2 电网友好的互动网源技术

在使用新能源电网时，逆计变器要符合电网友好这一新要求，以控制其电网的运行速度。根据扩展通信的办法来调整电网的使用情况，通过调整掌控无功与有功的相关功率数据，从而降低其有功的功率变化。

6.3 设计新能源电站的有关标准规范

我国根据新能源电网的应用规模进行合理设计，根据设计模式的标准要求对其进行分析研究，使电网的设计达到规范标准。需要累积丰富的电网运行经验，在进行规范电网设计时，利用评估的模式能够对新能源的电网进行概括和描述，使新能源电网的方案更加合理科学，形成设计规范化的评价体系；在进行电网的规范设计时，需要考虑新能源电站的成本和效率，从而确保新能源电网能够保持正常的运行模式，控制技术和信息能够实现可再生资源的相互转换。