新能源电力系统中的智能微电网运行与优化研究

2024-05-17王思群

通信电源技术 2024年6期

王启，王思群

（1.山东新国华项目管理咨询有限公司，山东济南 250014；2.青岛越洋工程咨询有限公司，山东青岛 266024）

0 引言

新能源电站电网接入下的智能微电网是现阶段电力行业中一种新型的能源供应模式。微电网与电力系统中的主电网均是独立运行的，通过并网运行模式实现微电网与主电网的相互连接。在智能微电网运行过程中，需要做好能源的整合管理工作，并根据用户用电需求实现电力能源的统一调配，从而提升电力系统运行的安全性和稳定性。

1 新能源电站电网接入下的智能微电网发展趋势

1.1 多能源融合

新能源已逐渐成为电力行业能源供给的重要源头。传统火力发电不仅需要消耗大量的不可再生能源，还会严重破坏生态环境。而新能源发电方式能够有效改变电力行业发展现状。风能、太阳能等可再生能源产生的电力能源不仅能够满足部分用电需求，且对周边生态环境的影响较小。因此，智能微电网的多能源融合将显著提升电力能源的调配质量和供给效率。基于光伏的微电网结构如图1 所示。

图1 基于光伏的微电网结构

1.2 智能化与自动化

新能源电站电网接入下的智能微电网将朝着智能化与自动化方向发展。智能微电网在运行过程中会产生大量的信息数据，如何有效整合并分析这些数据非常重要。通过应用人工智能技术能够有效提高数据的分析效率和预测算法的精准性，同时电力企业应不断加强对智能微电网技术的创新和优化。例如，将储能技术与能源分配系统结合到一起，实现电力能源的有效协调和分配，在满足用户用电需求的同时，提高智能微电网的运行质量和效率，从而推动整个电力行业的快速发展。

2 新能源电站电网接入下的智能微电网关键技术

2.1 新能源智能评估与选择

新能源电站电网接入下的智能微电网需要全面评估与选择可利用的新能源资源。在评估过程中，微电网需要根据用户的用电需求合理分配不同发电方式的新能源电站。一方面需要尽可能充分利用可持续再生资源，另一方面要确保满足用户的用电需求，在降低微电网运行成本的同时，最大限度地提高微电网整体的运行质量和运行效率。

通过分析太阳能的辐射、风速及水流速度等方式智能评估与选择新能源资源，且在安装新能源发电系统时需要分析周边环境，结合地理位置和气候条件来确定新能源电站的发电方式、发电量等参数。例如，在太阳辐射时间较长、辐射强度较高的地方建设太阳能发电系统；在地势较高、风力较强的地方建设风能发电系统。此外，可以利用智能微电网将太阳能发电系统与风能发电系统接入电网，充分利用新能源，以推动整个电力系统的建设与发展。

2.2 多源数据采集清洗技术

多源数据采集清洗技术指从多个数据源中获取大量信息数据，并对这些数据进行清洗分析[1]。智能微电网需要将多种能源有效的结合到一起，而利用多源数据采集清洗技术能有效收集不同发电方式产生的信息数据。同时，多源数据采集清洗技术能够覆盖智能微电网中的变电站、用户终端、控制中心等位置，确保整合分析智能微电网中的所有信息数据，从而为智能微电网的稳定运行提供坚实的数据基础。

2.3 分布式储能技术

分布式储能技术指通过网络使用机器上的磁盘空间，并将这些分散的存储资源组合成一个虚拟的存储设备，实现数据的分散存储。分布式储能技术在新能源电站电网接入下的智能微电网中也有着重要的应用，分布式电源变流器与电网之间的功率分配计算公式为

式中：Vgird为电网电压；Egen为变流器端电压；Xs为电网电源与变流器之间的线路阻抗；θgen为变流器端电压的功率因素；θgird为电网电压的功率因素。

利用分布式储能技术能够提高电力能源的存储量和存储效率。在进行电力能源供给时，该技术遵循就近原则，优先使用需求点附近的电力能源进行供给，以提高用户用电满意度。

2.4 微电网频率和电压动态稳定技术

当新能源微电网处于孤岛运行状态时，由于缺少主网的支撑，需要采用具有模拟惯量和阻尼特性的控制策略，确保微电网频率和电压的稳定性[2]。微电网频率和电压动态稳定技术是一种对微电网频率和电压进行动态控制的技术。微电网具有独立的运行空间环境，利用微电网频率和电压动态稳定技术能够控制并网逆变器，以模拟微电网的促发频率和运行电压的变化情况。同时，根据微电网频率和电压动态稳定情况对电力设备的运行参数进行有效调整，以提高微电网整体的安全性和稳定性。

2.5 微电网群观群控技术

微电网群观群控指通过集中采集多个微电网的信息，集中协调并控制各个微电网的运行状态，从而实现微电网群的协调优化、能量互济等功能[3]。在新能源发电装置与增量负荷规模化接入配电系统的发展趋势下，微电网将会以集群的形式出现在配网中，给智能配电网的运行控制带来了新的挑战。如何统一协调多个微电网、实现功率互济和优化运行是微电网群运行与控制的关键。新能源电站电网接入下的智能微电网在群观观群控技术的作用下能够有效分配、调整新能源，确保所有的新能源系统均能满足用户的用电需求。同时，利用微电网群观群控技术能够及时解决微电网存在的负载问题，从而提升微电网运行的安全性和稳定性。微电网群观群控技术应用架构如图2所示。

图2 微电网群观群控技术应用架构

3 新能源电站电网接入下的智能微电网运行优化策略

3.1 能源管理策略

新能源电站电网接入下的智能微电网运行的核心是能源管理策略，即将风能、太阳能等新能源发电系统结合到一起，对所有的电力能源进行统一发协调管理，以充分利用可再生能源。能源管理策略是确保新能源发电系统与传统电力供给系统有效结合的关键[4]。一方面，利用能源管理策略将不同地区的用电需求量与供电量进行相互关联，并根据用电需求对能源进行合理调配。例如，先利用可再生能源进行供电，当供电不足时，再通过火力发电来满足剩余的电力需求。另一方面，通过能源管理策略可以动态调整电力能源的存储量和释放量。例如，在用电需求低峰期存储多余的电力能源，在用电需求高峰期释放存储的电力能源，以提高能源的供需平衡水平，提高智能微电网的运行质量和效率。

3.2 系统安全性优化

在智能微电网运行过程中，应不断加强对系统的安全性优化。因为新能源电站电网接入下的智能微电网在日常运行过程中会产生大量的信息数据，如果这些信息数据出现泄露、丢失等问题，不仅会对智能微电网的正常运行造成严重影响，还严重威胁着用户的个人隐私安全[5]。因此，电力企业在建设智能微电网时，应选择安全系数较高的电力设备和电力系统。同时，在进行多能源融合管理的时候，要加强对数据的监控和保护。这样不仅能根据电力设备运行数据的变动情况来判断其是否处于正常运行状态，还能利用防火墙等提升智能微电网的网络安全防护能力和系统安全性，确保整个电力系统的正常运行。

3.3 系统可靠性优化

可靠性是确保新能源电站电网接入下的智能微电网安全稳定运行的关键。新能源电站电网所涉及的能源类型多样且属性复杂，因此智能微电网需要通过有效融合多种能源，以提升整个电网运行的可靠性[6]。一方面，智能微电网需要协调好传统火力供电与新能源供电之间的关系，确保能够通过多能源互补满足用户的用电需求；另一方面，需要加强对智能微电网的预防性维护。例如，相关工作人员对微电网进行定期维护，以解决智能微电网存在的安全隐患问题，最大限度地提升智能微电网运行的安全性和稳定性。同时，在进行智能微电网系统可靠性优化时，不断加强人工智能技术等先进技术在智能微电网中的应用力度，提高微电网的信息化建设水平，确保智能微电网在未来的市场中继续占据有力的应用地位。