摘要：為了緩解近幾年來的供電壓力，城市在發(fā)展中不斷地加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，促進(jìn)了電網(wǎng)系統(tǒng)的深化改革。在電力系統(tǒng)建設(shè)中引入新能源的概念，加大了電力系統(tǒng)的科技含量。主要介紹大力推進(jìn)微電網(wǎng)建設(shè)的重要意義，而后對(duì)微電網(wǎng)新能源三種不同類型裝置的波動(dòng)特性進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng);新能源;分析

中圖分類號(hào)：:TM711

Analysis and Research of Micro-grid New Energy Fluctuation

ZENG Jian-xin

( Maoming Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation , Maoming 525000, Guangdong, China)

Abstract : In order to ease the power supply pressure in recent years , development of the infrastructure construction has been strengthened constantly in the city, which promotes the deepening reform of the power grid system. Introduction of new energy concept in the construction of power system increases the technology content of the power system. Mainly introduces the importance of promoting micro-grid construction greatly, and then analyzes the fluctuation acteristics of three different types of devices of micro- grid new energy.

Keywords: micro-grid; new energy; analysis

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電力需求量逐年增長，使得我國越來越重視電力企業(yè)的發(fā)展。特別是在2008年雪災(zāi)之后，南方電網(wǎng)系統(tǒng)遭到了雪災(zāi)的重創(chuàng)，給南方人民生活帶來了極大的不便。所以在對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，加大了電力設(shè)施的資金投入。不僅擴(kuò)大了電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模，而且還將新能源和可再生能源的概念引入到電力設(shè)施建設(shè)中。微電網(wǎng)的出現(xiàn)緩解了電力企業(yè)分布過于集中、后臺(tái)控制性能差、運(yùn)作靈活性差等缺陷。微電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，可以分為兩種方式，單獨(dú)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行。這兩種運(yùn)行方式能夠有效解決高峰期用電的壓力，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)起到削峰填谷的作用[1]。同時(shí)微電網(wǎng)中對(duì)電力生產(chǎn)能量主要來源于風(fēng)能、光能等新型環(huán)保能源和可再生能源[2]。

1 微電網(wǎng)發(fā)展的重要性

微電網(wǎng)概念是由美國威斯康星大學(xué)R.H.Lasserter教授在2001年提出的，隨后在國際各大重要會(huì)議中均對(duì)微電網(wǎng)做出了定義。微電網(wǎng)是由微源、存儲(chǔ)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、負(fù)荷、安全裝置等組成的新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)能夠自我修復(fù)、自我監(jiān)控和保護(hù)管理的自動(dòng)化系統(tǒng)。電流運(yùn)輸中不僅能夠獨(dú)立運(yùn)行，還能連接外部電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。微電網(wǎng)中電力電子設(shè)備的重要功能是為微電網(wǎng)提供電源、能量并加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的控制。

相對(duì)于傳統(tǒng)的大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)是其中的一個(gè)子概念，是可操控的單元，能在極短的時(shí)間內(nèi)給予外部電能傳輸反應(yīng)，滿足輸配電的要求。同時(shí)負(fù)荷、微電源，也就是微電網(wǎng)中的分布式電源，常見的有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等。而微電網(wǎng)絡(luò)則是由一定量的分布式電源按照相關(guān)電力承載負(fù)荷構(gòu)成的，在運(yùn)行時(shí)通過靜態(tài)開關(guān)控制整個(gè)微電網(wǎng)絡(luò)。大力開發(fā)和運(yùn)用微電系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒎植际诫娫磁c新型能源進(jìn)行連接，還能實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷能源的再利用，提高了電力企業(yè)電能供給量。對(duì)于負(fù)荷多種能源形式的可靠供給，是對(duì)電力系統(tǒng)改革的有效手段，也是傳統(tǒng)電網(wǎng)向微電網(wǎng)必經(jīng)的階段。微電網(wǎng)有著十分廣泛的發(fā)展前景。微電網(wǎng)不僅能夠在大電網(wǎng)系統(tǒng)下調(diào)節(jié)控制，平滑的連接進(jìn)入大電網(wǎng)系統(tǒng)，還能在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)電能和電壓的統(tǒng)一運(yùn)行。除此之外，微電網(wǎng)其自身規(guī)模較小、系統(tǒng)構(gòu)成較為分散，因此要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)、采用新型的能源進(jìn)行電力生產(chǎn)，有利于將提高施工效率、降低生產(chǎn)周期、節(jié)約生產(chǎn)成本以及滿足電力供給需求。同時(shí)微電網(wǎng)直接將儲(chǔ)能設(shè)備和電源連接在用戶側(cè)，減小了輸電走廊的占用面積[3]。

中國對(duì)于微電網(wǎng)概念的認(rèn)識(shí)相對(duì)較晚，研究上也僅僅處于初級(jí)階段，所以在對(duì)新能源的研究上，中國已經(jīng)將微電網(wǎng)建設(shè)放在了一個(gè)重要的位置，先后在中國成立了多所科研院，并引起了相關(guān)部門對(duì)此問題的研究。而目前微電網(wǎng)已經(jīng)能夠滿足用戶對(duì)于電能的需求，并且還保障了供電的安全性、提高了能源的利用率、降低了能源發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染。微電網(wǎng)內(nèi)部電源采用了分布式，與傳統(tǒng)的集中式電源相比，不僅使大電網(wǎng)的電荷壓力大大降低，而且還提高了電網(wǎng)的可靠性。在供電區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電力網(wǎng)絡(luò)和用戶端緊密相連以及發(fā)電供熱、制冷等多種方案的實(shí)施[4]。而風(fēng)電、光伏等新能源的使用上還存在這一些不足之處，其中它們?cè)诎l(fā)電中波動(dòng)性、間歇性較大的特性影響著電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，無法給用戶帶來充足的電量供給，造成生活生產(chǎn)用電的不便。

微電網(wǎng)系統(tǒng)將風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能等現(xiàn)代化的裝置并聯(lián)在一起，不僅提高了電能生產(chǎn)的安全性和可靠性，而且還滿足生活、生產(chǎn)中對(duì)電能質(zhì)量的高要求?，F(xiàn)代化電力生產(chǎn)技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的不足之處。但是風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能裝置等在電力生產(chǎn)上，還因自然條件的制約和難以預(yù)知控制的特點(diǎn)。所以在運(yùn)用新能源技術(shù)時(shí)要重點(diǎn)對(duì)發(fā)電功率的波動(dòng)進(jìn)行研究，提高整個(gè)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。有效的控制高低峰時(shí)期的電負(fù)荷輸出值，維護(hù)各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓值。文章主要分析風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能裝置功率波動(dòng)的特性，采集分析三種不同發(fā)電設(shè)備在工作運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，并研究波動(dòng)性對(duì)微電網(wǎng)的影響[4]。

2 微電網(wǎng)新能源波動(dòng)性分析

微電網(wǎng)為了提高能源綜合利用率，發(fā)電工作中采用了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池等。而這些新能源波動(dòng)較大的特性影響著微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了能夠良好的解決的風(fēng)電、光伏發(fā)電中的波動(dòng)問題，本文進(jìn)行了詳細(xì)的分析。同時(shí)還對(duì)儲(chǔ)能裝置在微電網(wǎng)中起到的作用進(jìn)行研究，分析它在解決風(fēng)電、光伏波動(dòng)和間隙性等問題起到的作用[5]。

2.1風(fēng)電功率波動(dòng)特性分析

風(fēng)電功率最顯著的特性就是波動(dòng)性，因此對(duì)風(fēng)電功率波動(dòng)特性進(jìn)行科學(xué)研究，有利于微電網(wǎng)對(duì)新能源利用的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)微電網(wǎng)有著重要的意義。風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)原理并不一樣，技術(shù)結(jié)構(gòu)和操作都存在著一定的差異。本文對(duì)風(fēng)電功率波動(dòng)特性的研究主要從以下兩點(diǎn)進(jìn)行：a)風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)在工作運(yùn)行時(shí)常常受到自然條件的制約，所以輸出功率存在間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在電力生產(chǎn)上出電力都會(huì)小于額定負(fù)荷;b) 風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)組因受到自然環(huán)境的影響在分布上不夠集中。而電網(wǎng)所接受的風(fēng)電容量大小，主要由地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰能力決定。風(fēng)力條件好的地區(qū)有可能存在多個(gè)風(fēng)電場，而每個(gè)風(fēng)電場內(nèi)配置了上十臺(tái)或是上百臺(tái)風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)組，但風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)的容量較小。所以為了提高風(fēng)電發(fā)電的功率，同一個(gè)地區(qū)的風(fēng)電場會(huì)選擇分散建設(shè)，其范圍也相對(duì)較廣泛。但是分散的風(fēng)電場不利于電力企業(yè)進(jìn)行管理，降低了電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。所以在改善風(fēng)電系統(tǒng)的波動(dòng)時(shí)，要在建設(shè)中預(yù)留充足的旋轉(zhuǎn)設(shè)備來對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)波動(dòng)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

目前中國在能源發(fā)電上，風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)組的運(yùn)用范圍十分廣泛，火力發(fā)電中也有所應(yīng)用，火力發(fā)電在中國整體電容量生產(chǎn)比重占有率較大。但由于其污染較大、發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)能力較弱、對(duì)風(fēng)電調(diào)節(jié)速度較慢，極大地影響了發(fā)電效率。因此改善發(fā)電功率的波動(dòng)性，對(duì)提高風(fēng)電發(fā)動(dòng)機(jī)組的工作效率是很有必要的。

2.2光伏功率波動(dòng)特性分析

第二種微電網(wǎng)新能源就是利用光伏進(jìn)行發(fā)電。其特點(diǎn)與風(fēng)電發(fā)電相似，都具有間隔性和波動(dòng)性的特點(diǎn)。由于光伏發(fā)電也具有功率波動(dòng)不定，所以光伏系統(tǒng)在電能輸出時(shí)波動(dòng)會(huì)比較大，對(duì)微電網(wǎng)有很大的影響，同時(shí)還給電網(wǎng)在進(jìn)行調(diào)節(jié)、管理上帶來不便。比如在光伏系統(tǒng)中，會(huì)因?yàn)楣夥l(fā)電輸出電能時(shí)存在功率大幅度的波動(dòng)，導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)管理設(shè)備對(duì)功率進(jìn)行頻繁的調(diào)節(jié)。過多的動(dòng)作，大大降低了微電網(wǎng)系統(tǒng)安全性能，并且還因電壓大幅度的波動(dòng)給電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來影響。所以，改善光伏發(fā)電的穩(wěn)定性是微電網(wǎng)合理規(guī)劃的重要保證。

對(duì)于光伏功率波動(dòng)特性進(jìn)行分析，有利于電網(wǎng)企業(yè)中調(diào)度部門合理協(xié)調(diào)安排傳統(tǒng)電源和光伏發(fā)電之間的配合。對(duì)輸出功率時(shí)域進(jìn)行分析，能夠及時(shí)對(duì)整個(gè)電力調(diào)度到統(tǒng)籌兼顧，使電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)更加的規(guī)范化。這大大地降低光伏發(fā)電系統(tǒng)接入微電網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行帶來的負(fù)面影響，有效的提高電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全穩(wěn)定性。光伏系統(tǒng)充分利用太陽能及其他可再生能源進(jìn)行發(fā)電，不僅降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，削減了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)模，而且還能促進(jìn)電力企業(yè)迅速發(fā)展，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3儲(chǔ)能功率搏動(dòng)特性分析

儲(chǔ)能裝置能夠?qū)?dòng)態(tài)能量及時(shí)的釋放出來，彌補(bǔ)風(fēng)電、光伏發(fā)電中常出現(xiàn)間隔時(shí)間長、波動(dòng)大的缺陷，所以對(duì)于整個(gè)微電網(wǎng)起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)通過發(fā)電側(cè)或用電側(cè)的調(diào)度，將用電高峰期的負(fù)荷時(shí)段內(nèi)的部分負(fù)荷安排到低谷負(fù)荷時(shí)段內(nèi)，以便削減系統(tǒng)的尖峰負(fù)荷、增加系統(tǒng)的低谷負(fù)荷，提高負(fù)荷率，有效的對(duì)間歇式電源負(fù)荷率進(jìn)行控制。不僅對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)起到了削峰填谷的作用，而且還加強(qiáng)了整個(gè)輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 除此以外，在微電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中選用恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)能設(shè)備還能加強(qiáng)風(fēng)電發(fā)電的功率，有效的提高整個(gè)風(fēng)電設(shè)備在低負(fù)荷電壓時(shí)的穿透功能，提升穿透功率的極限值，還能在優(yōu)化電能質(zhì)量的同時(shí)提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

將儲(chǔ)能設(shè)備投放到微電網(wǎng)中使用，有效的緩解了波動(dòng)性和間歇性對(duì)電力輸出的壓力，使其電壓值保持穩(wěn)定，減小了高低峰期用電負(fù)荷的差值，有效的對(duì)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)進(jìn)行管理。在使用過程中，能夠和諧的與其他發(fā)電裝置并聯(lián)，不僅起到了安全生產(chǎn)的效果，而且還降低了生產(chǎn)成本，保障了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。此外，大力發(fā)展可再生的清潔能源，有利于緩解礦石能源需求的壓力，提高整個(gè)系統(tǒng)從生產(chǎn)到輸出的穩(wěn)定性。儲(chǔ)能功率波動(dòng)是微電網(wǎng)系統(tǒng)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，不但科學(xué)合理的對(duì)電網(wǎng)輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，還是彌補(bǔ)供電波動(dòng)的重要方法。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)的電力能源相比，微電網(wǎng)中所運(yùn)用的新能源能夠在不需要建設(shè)大型電網(wǎng)系統(tǒng)的情況下，進(jìn)行遠(yuǎn)距離高效率的電流傳輸。不僅節(jié)省了電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)投資，而且功能上還有所增多。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)能源的過渡開采，使得礦石能源日益枯竭，加劇了能源危機(jī)，所以目前中國對(duì)于新型能源開發(fā)也越來越大。尤其是中國目前正處于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型期，發(fā)展清潔、可再生的能源已成為中國發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。因此微電網(wǎng)中所運(yùn)用的風(fēng)電、光伏和儲(chǔ)能三種不同類型的發(fā)電裝置能夠不斷推動(dòng)中國電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，因此要對(duì)其波動(dòng)性進(jìn)行分析研究。

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