主动配电网中微电网技术的应用分析

南京国电南自电网自动化有限公司 关学忠 刘 嘉 温富光

微电网作为当前运用较广泛的技术，能够实现单独运作和灵活控制，多以单点的形式提高对主动配电网的控制效果，同时利用其自身的互补性特征实现分布式电源和其他设备的合理调配，面对日渐枯竭的不可再生资源，微电网的运作动力是可再生的资源，相比于传统的电力技术来说具备成本低、运行模式完善的基本特征，目前“微电网＋主动配电网”模式已经逐渐代替传统供电系统，成为主要的发展方向。

1 微电网概念论述

1.1 微电网的概念

微电网从性质上来看属于一种规模较小且系统齐全的电力系统，通过分布式排列组合为周边提供电力，在运作过程中消耗的电源大多都是可再生能源，将其应用于主动配电网中能够发挥其最大优势，实现可持续发展。

1.2 微电网特点

微电网技术能够同时进行能量储存与分布运行，在这里针对它的运行情况可以分为三个特点，其一是分布互补性，微电网在接入大型主电网时能够结合自身的吸收能源的优势实现对发电负荷的控制，从而将分布式发电能源的影响降到最低，从根本上减少对电网系统的损耗，实现高效率、低成本发电[1]。

其二是微电网技术的独立性，能够单独运行并向负荷传输电能。在微电网接入主动配电网共同运行时，若在给予负荷电能过程中电网出现短路、高温断路等故障，微电网会与主配电网断开，从而确保供电系统能够快速运行，大大降低了配电网的故障范围。

其三是为电网的存储性，以往在电力技术方面是无法实现电能存储的，随着人们日常生活对电能的使用情况越来越多，传统分布式电网已经不足以承担能源需求，而微电网的出现刚好能够弥补这一遗憾，所具备的存储特点能够实现供给与需求之间的平衡。

2 微电网接入主动配电网的设计与构造

2.1 规划设计

从目前的研究情况来看，微电网群在与主动配电网并行的过程还需要进一步优化，随着科技的进步和人们生产生活对能源需求量的提升，传统的配电网在规划上已经无法实现分布式与配电网共行，需要在现有基础上进行更新，科学调配资源实现合理运用[2]。当前主动配电网面临的局限性在于可控性较差和随机性强，因此在优化的过程中需要充分考虑到这两方面，并利用微电网消纳新能源和配电网支持分布式电源的两大基本优势，进而将其联合起来，促进资源互补实现综合发展。在微电网接入过程中需要考虑双层规划的指标问题，微电网的存储性和独立性能够使分布式电源顺利接入主动配电网，并实现网源双层结构，除此之外，在微电网中的电源种类相对较多，且具有一定的不可控性，其综合规划如1图所示。

图1 综合规划

2.2 基本构造

我国在主动配电网技术的研究方面主要结合了当前分布式供电系统的故障情况，并在原有的基础上进行优化，并将整体系统缩小化，以微电网的形式接入主动配电网，最终实现并网运行。微电网在主动配电网中的基本构造相对简单，通过单点接入配电网，同时对个微电网在运行的过程中与主动配电网进行有效联合，从而实现共同运作，不仅能够提高利用率，还能减少分布式电网对主动配电网的损耗影响，电能质量与运行水平都有所提升。

为了提高主动配电网的消纳能力，增强与微电网之间的互动，需要提升微电网系统对负荷的控制作用，协调分布式电源在发电过程中的特性，确保优质电能的供应效率，图2为微电网接入主动配电系统的结构图。

图2 微电网接入配电系统的结构图

3 主动配电网中微电网技术应用优势分析

现阶段，随着经济的发展，人类社会对资源的需求量不断增加，导致很多自然资源可用率不断下降，能源危机问题日益严重。当前各行各业及社会大众对电力的需求不断增加，电力几乎与人们的生活、工作有密不可分的联系，以往的被动式电网已经难以承载大众的需求，因此合理转化电网使其成为主动式的电网至关重要，从而更好地吸纳间歇式电源。在主动配电网中合理运用微电网技术，可更好的控制和管理能源利用率。从而积极推动配电网建设。因此，全面探究主动配电网中微电网技术的应用，可促进电力事业高效发展。

3.1 有效促进分布式能源利用率的提高

在主动配电网中，应用微电网技术可以更好地利用分布式能源，从而促使分布式电网的拓展和兼容问题得到有效解决。通过微电网技术灵活地调整配电网的流向及电量大小，从而确保柔性消纳分布式电源的最终目的得到有效实现。分布式电源的功率可以通过微电网技术进行调节，从而确保最大化利用能源，例如生活中热电微型汽轮机较为常见，此种机器在运行过程中便是利用微电网技术实现最大化效率应用能源的目的，利用微电网技术向配电网中输送多余的能源，此种方式不仅可以保证配电系统正常发挥作用，还能实现合理利用电力能源的目标。因此，积极推动微电网技术在主动配电网中实现应用有重要作用，可有效促进分布式电源的应用，最大化提高利用率。

3.2 积极利用微电网技术提升配网质量

在大量的储能装置存在于主动配电网中，配电网的分压状态变化较强，同时这种变化不具有规律性，变化程度较为复杂，所以难以明确找到配电分压的规律。另外受到分布式电源的影响，从而导致配电网的电压稳定性较弱，不具备良好的稳定性，且在电网运转过程中，介入和退出会直接影响电压质量，进而影响设备使用寿命，缩短配网设备的使用时间，这对于电网运转存在不利影响。所以，采取合适方式，合理地调控主动配网中电压不稳定的情况对提升配网质量有积极作用，利用微电网技术，合理发挥微电网的优势，在解决电压不稳定的问题上发挥了重要作用，可以有效解决配网电压不稳的问题，还可以有效提升分布式电源并网运行的可靠性。当前已经有应用电压协调功能来控制分布式电源和储能装置的技术，同时当前的平滑切换技术也可以有效提升电压的稳定性，从而实现配网质量提升。

4 微电网技术在主动配电网中的应用分析

随着经济全球化发展，势必会迎来新时期的科技革新，在能源与电力系统方面，越来越多的国家开始将发展目光放在能源利用与技术革新方面，致力于开发新技术，进而实现资源的高效利用与可持续发展[3]。在国际电网会议中，主动配电网技术的发展得到认可，并明确提出拓补结构，实现对主动配电网的控制与管理，利用大电网在运行过程中的支撑作用，将配电网和微电网进行结合形成一个完整的一体化运行模式，进而确保供电系统的稳定性，同时降低损耗，实现能量可持续性发展和双向流动，提升用户的体验感。

4.1 提升对能源的利用率

微电网以其自身的存储性特征，对可再生资源的利用率较高，将其进行针对性优化后接入主动配电网，并充分发挥微电网的消纳功能，对实际的运行工作起到整合作用，实现对整体分布能源的管理与控制。在接入后运行的过程中，分布式电源与主动配电网的联运效果不佳，由于分布式电源对能源的消耗作用会使得主动配电网的消纳作用不明显，供电系统由于谐波污染和潮流随机变化而出现供电不稳的现象。微电网形式的介入有效缓解以上问题，加强主动配电网的接纳能力，利用微电网技术整合存储与负荷功能，灵活操控部分系统的运行效率，提升对能源的利用率，实现柔性消纳。除此之外，微电网除了控制系统外还具备一定的可调节性，主要针对内部的分布式电源，进而提高分布式电源的可控性进行全面调节，实现精准规划与管理，提升整体利用率。

4.2 提高用户对配电装置运行的满意度

随着人们物质生活水平的提升，对点能源的需求和质量都有所提升，为了确保提高用户的满意度则需要充分了解使用者的用电情况，再根据实际进行优化，以此为基础在供电系统方面做出改善。微电网技术的研究与开发能够有效改善人们的生活质量，首先需要明确传统分布式电源在并网和电子装置方面主要采用PWM 控制技术，在运行过程中会对电网造成谐波污染，这是造成供电质量下降的部分原因，微电网技术能够有效控制负荷，随时提供电力服务，通过专业设备对谐波进行综合治理。微电网的管控中心还能实时监测用户的用电情况，从而根据实际进行制定供电计划，确保基本电能质量的同时提高用户的满意程度。

4.3 提升主动配电网的稳定性

针对主动配电网与分布式电源的研究可以发现，二者在联合运行过程中存在一定的不兼容特点，导致整体运行效率处于不稳定状态，在微电网与分布式电源的比较下发现，主动配电网能够微电网形式下实现与分布式能源的结合，实现可调控的电源。由于主动配电网的电阻值较小，分布式电网在运行时会对其造成一定的压力，微电网能够有效维持整体电网结构的稳定，从而减小储蓄装置的压力，确保实时检测与调节[4]。除此之外，微电网具备独立运作的功能，当联合系统内部出现故障时会立刻检测到电压的变化，并自动断开与主系统的连接，同时运用储蓄能源实现持续性发电。为了保证系统的可操作性，还分别设置电子控制开关和固态控制开关，进而提高供电效率，满足用户的基本需求，还可以针对大型施工、全面检修、自然灾害以及主动配电网故障而造成的断电问题进行防控，确保重要设施的工作系统和负荷不受影响，提高整体运作的稳定性与可靠性。

4.4 降低主动配电网的网耗情况

在主动配电网系统不断优化与改良的过程中，研究人员发现随着各种装置、负荷设备的接入和分布式电源的融合，使得配电网的性质从原本的无源网络逐渐向混合直流网络转变，其潮流分布在联合的过程中也发生一定变化，操作中关于位置与容量的部分对配电网造成一定损害[5]。为了降低网耗情况，需要对分布式电源以及各种装置进行优化并实现合理布局，研究人员利用微电网的可操作性进行调控，将配电网的外部装置进行整合，并以单点接入的方式提高对功率的调控力度，进而优化运行策略，实现对能源和存储装置的柔性消纳，从而降低网耗。

4.5 降低控制难度

在针对电网问题的讨论时存在一个重要问题，即如何实现供电持续性并实时提供用电信息，由于部分电源装置和系统在运行过程中具有不稳定性，且位置分布情况较为分散，导致无法准确预测电力消耗情况和供电质量，在诸多因素的影响下，使得配电网的研究没有实质性的突破。为了有效解决配电网的相关问题，微电网能够利用分布电源完善中心控制数据库，大大提升了电网与客户之间的关系，结合自动化与计算机技术的支持，以智能单元点直接连接主动配电网，从根源处控制电力系统，降低管理难度。

5 微电网应用趋势探讨

随着主动配电网中微电网技术的融合使得电力行业在发展过程中出现的问题得到改善，在大范围内实现广泛运用，微电网技术能够有效提高控制能力，确保供电稳定性和安全性，在满足用户用电需求的同时也衍生出新的问题，对于分布式电源出现的损耗问题虽然得到有效控制，但不排除其他装置的间歇习惯影响。对于当前微电网技术的发展，需要根据实际情况进行实时优化，实现更高柔性、更强消纳、更低损耗的进步，同时提升协调作用，实现配电网对于附属联合装置的主动管理[6]。

综上所述，微电网在主动配电网中的应用已经成为当前电力行业发展的主要趋势，通过微电网技术自身的互补性、存储性、独立性特点，不仅能够降低电网损耗，还能提高对供电装置的控制作用，降低以往电力事业在技术革新中存在的环境污染问题，再带来经济效益的同时进一步实现可持续发展。