分布式发电与微电网技术在电网中的应用

张浙波 叶飞宇 赵申轶

摘   要：近年来，伴随科学技术的飞速发展，我国电力行业开始全面推广和使用分布式发电和微电网技术。鉴于此，本文首先介绍了这两种技术的定义和特点，其次结合实例分析了其应用需求，最后对二者在电网中的实际应用展开探讨。旨在为相关人员提供参考，为提高我国电力水平贡献力量。

关键词：分布式发电  微电网技术  电网

电力行业要想实现可持续发展，必须加强分布式发电与微电网技术的应用。因为其在电网中不仅能避免负荷过度依赖大电网，缩短电力运输距离，减少电力系统运营过程中的开销，还能有效提升电力系统应对突发性灾难的能力，保证供电的稳定性与安全性。

1  分布式发电概述

1.1 基本定义

所谓分布式发电，具体是指通过使用不同分散存在的、可用的能源，如本地可直接获得的化石类燃料、可再生能源来供电的一种技术。其电源为独立电源，电功率较小，一般在几千瓦到数百兆瓦之间，以分散的方式放置在客户周围。鉴于其发电规模比较小，所以经常接入配电网。

1.2 主要特点

第一，容量较小，在几十千瓦和几百兆瓦之间。第二，具有分散性，能在客户周围就近输电，降低高压供电网络资金投入。第三，具有可控性，可以为客户供应优质、稳定的电能。第四，易被天气因素干扰，有一定的波动性与随机性。第五，某些系统可进行热、电、冷联供，有效提升能源使用率。第六，多种并网形式和一次能源方式，可提高诸多可再生能源的利用率，如燃料电池、太阳能、水能等等。当然，缺点也是有的，如安装成本高，不易控制主网[1]。

2  微电网概述

2.1 基本定义

其是一种新兴的网络结构，由各种装置（能量转化装置、保护装置、储能装置）、系统（管理系统、有关监控与负荷）以及分布式电源共同组成，属于小型发配电系统。微电网不仅能独立运行，还能和外界电网并网运行，做到电、热、冷三联供。

2.2 主要特点

第一，不仅保留了每个独立分布式发电系统所具备的长处，还添加了集成各种分布式电源的新模式。第二，微电网可独立运行，这便决定了其并不会对大电网造成不良影响，因此无需改变后者的运行策略。第三，可采用不同的方法连接和断开分布式电源，确保其和大电网顺利完成并网和切离的转换。第四，若上级电网出现问题，可独立运行持续输电，有效提升供电稳定性。第五，加大系统容量，同时搭配储能系统，增加其惯性，以防出现电压闪变与波动情况，保证电能质量。第六，可处理某些调峰与备用问题，满足不同地区、不同季节的电力需求，确保供电系统的安全性和经济性满足客户要求[2]。

3  分布式发电与微电网技术在电网中的应用

3.1 应用需求

3.1.1 分布式发电技术的应用需求

以我国某地区为例，其距大陆较远，还未实现和大电网并网运行，虽然此地区对电力并没有过高的需求，但要是把电力系统引进此地区，将会花费大量成本。分布式发电在此方面却没有过多要求，而且敏捷性较好，只需耗费一少部分成本便可依靠本地的自然资源完成发电。现阶段，此地区具有大量分散性的海岛风能源，应用此种发电方式是最佳选择。另外，若出现季候风，还能依靠布置在附近的分布式电源进行输电，这样不仅能满足用电量较大的客户用电需求，还能保证为用电量较小的客户持续供电。

3.1.2 微电网技术的应用需求

某地区电网中共有139座中小水电并网运行，一旦设备设施或110kV电网出现问题，现阶段采用的处理方法是隔离和限制小电源，这样能降低其对大电网的不良影响，以防非同期并网。此方法并没有兼顾到和主网断开后小水电独自运行的稳定性，导致部分电网稳定性下降。此时，微电网的重要性凸显出来，可通过其来正确配置小水电和其负荷，组成一个县级的独立自主的微电网系统，在此系统中利用负荷与电源的互动性和可控性，为客户提供优质电能。主网在断开状态下，微电网一边并网一边运输负荷，哪怕主网出现运行问题其也能自行转换到独立运行状态。针对主网而言，微电网象征着一个主体单元，能顺利连接到主網共同运行[3]。

鉴于并网线路运输容量有限，汛期电网弃水问题非常恶劣，采用微电网技术，把其中剩下的电能在网内就近输送给本地用电量较大的客户，不仅能改善弃水问题，还能确保地区电量送电均衡，保持内部供需平衡，有助于避免在电网汛期发生窝电状况。

3.2 主要技术

现阶段，利用率较高的分布式发电技术有以下几种：一是风力发电;二是光伏发电;三是储能电池。不同类型的发电形式，存在的技术难点也大相径庭，应用时要做到具体问题具体分析。

3.2.1 风力发电

此地区中部和沿海地区拥有大量的风能资源，西南部土地资源紧缺，加上近年来负荷成长速度过慢，风机布点需要经过很远的距离才能把电力供应到东部去，其布置在中部区域。为减少发电投入，同时兼顾到东部柴油发电机组调节能力与中东部以及中部的负荷能力，打算建设5*750W风力发电机组，4MW装机容量;机组连接10kV电压等级电网，把机组设立在地区中路偏南位置。通过运算可知，机组理论、实际年发电量分别为9730MWh、7128MWh，一年满发2020h。

3.2.2 光伏发电

由于此地光伏资源较少，相关设施庞大，因此不建议再建光伏电站，但要预留出并网接口。

3.2.3 储能电池

中部建设了风力发电站，为最大化的避免间歇性对系统造成的不良影响，在靠近风力发电的地方，建设了500kW×6h的储能电池，并配备了相适应的变流器，和中部10kV开关站相连接。结合电源计划的规模与之前的布置情况，制定出以下方案：在地区东南部建设一个柴油机发电厂，设立7台柴油发电机组（1000kW），并在机组内连接电压等级电网（10kV）。在中部偏南位置建设风力发电组（5×750kW），在其中连接电压等级电网（10kV）。在中部靠近风力发电机的地方，建设储能电池（500kW×7h）。

3.3 技术原则

3.3.1 不同运行模式优质转换

近年来，某地区智能微网使用的是孤立运行模式，日后将變成联网大电网运行模式。此项目利用新兴的通信技术与科学的控制对策，通过微网一体化智能系统完成不同运行方式间的优质转换，大大降低其对微电网的不良影响，从而提高系统的稳定性与安全性。

3.3.2 不同可再生资源的调控

采用高新的控制与通信技术，可实现并网协调不同种类的可再生能源系统，这样一来能大大提高再生能源的利用率。此外，由于此种资源具有多元性，能有效避免过去单一再生能源出现供电波动性、间歇性状况，让再生清洁能源充分发挥自身优势。

3.3.3 大容量储能技术的运用

关于智能微网工程，此地区安排了相应的储能系统（500kW×7h），通过普通蓄电池和新型储能电池联合使用的方法，来提高电能质量与资源利用率。不仅有效提升了系统的稳定性，还发挥了一定的技术带头作用。

3.3.4 需求侧管理水平与客户参与率的提高

为让电力企业和用户之间保持紧密联系，有良好的契合度，可采用智能调控用电负荷与建设AMI的方法，同时搭配高新技术（控制技术、传感技术等）来实现。比如：用户能按照自己的用电需求向电力公司反映实际情况，这有利于电力公司准确调节峰谷，不断提高需求侧管理水平[4]。

3.3.5 智能化、自动化运行微电网

今后微电网的发展方向将会以智能化与自动化为主，通过其来减轻工作人员的压力，做到无人看守。在建立过程中，不仅要使用各种高新技术，还要建设一个多电源的调控系统，以实现远程控制、远程观测等等，在各项工作中实现智能化。另外，建设智能系统是保证微网系统优质运行的有效途径，需拥有综合能量监管以及环境、微网、视频监控等功能，以确保系统更加稳定。

3.4 发展方向和优势

在我国智能电网发展过程中，配电网要实现被动式网络向主动式网络的转变。引进分布式发电，能把发电侧和客户侧完美衔接在一起，让二者都能积极参加到电力系统的完善过程中，再结合微电网技术，可以让主动式网络越来越优化。

把配电网运行和分布式发电联系起来，就好比在配电网运行过程中放入了分布式电源。将其和微电网联系起来，就好比供电系统间可以实现互联并列运行。分布式电源和微电网技术的融合，能充分发挥出前者智能性与敏捷性的优势，为不同分布式电源实现并网运行创造有利条件。毫不夸张的说，这是分布式电源效能最重要的运行模式。通过深入研究微电网和分布式电源技术可知，把再生能源融入其中，能提高负荷的多样性，进而确保电网更加稳定、顺利的运行[5]。

4  结语

综上所述，在电网中应用分布式发电和微电网技术，是时代发展的必然趋势。相关人员必须要对此予以高度重视，结合当地实际情况，有针对性的选用技术手段和应对措施，充分发挥出二者的优势，为用户提供更加安全、更加可靠的电能，不断提高电网建设水平。

参考文献

[1] 李晶，肖志斌，刘义友.浅谈微电网技术的发展及应用[J].科技创新与应用，2015（35）：161.

[2] 王玉胜.2015第四届分布式发电与微电网技术大会在内蒙古成功举办[J].电气技术，2015（8）：3-4.

[3] 苏萌.分布式发电技术在电力系统中的应用综述[J].价值工程，2019，38（27）：227-228.

[4] 胡桂军，王东利，李飞，等.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].通信电源技术，2019，36（9）：229，231.

[5] 闫玮袆.分布式能源接入电网影响研究[J].通信电源技术，2019，36（9）：252-253.