陳悅

一、微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

微型電網(wǎng)相對(duì)于大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，從某種意義上講，也可以算是一個(gè)孤島電網(wǎng)，微型電網(wǎng)中，包含有多個(gè)分布式電源和儲(chǔ)能元件，它通過(guò)PCC點(diǎn)和大電網(wǎng)相連，通過(guò)系統(tǒng)元器件向大電網(wǎng)負(fù)荷供電。分布式電源DG的種類很多，一般有風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、微型燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等等、小型水電、小型電熱聯(lián)產(chǎn)。典型的微型電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)為放射狀，內(nèi)含A、B、C三條饋線；三條饋線通過(guò)PCC點(diǎn)（靜態(tài)開(kāi)關(guān)）和配電系統(tǒng)相接；期待實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)在孤島模式和并網(wǎng)模式中穩(wěn)定、平滑、無(wú)縫的轉(zhuǎn)換；以及實(shí)現(xiàn)電能的靈活傳輸。饋線A、B兩個(gè)重要的負(fù)荷均為敏感電源；饋線C是普通電源也是一個(gè)非敏感性的負(fù)荷。圖中有太陽(yáng)能光伏電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)及燃料電池3種分布式電源向配電網(wǎng)供電；微電網(wǎng)最強(qiáng)大的地方就在于，當(dāng)主配網(wǎng)的電能質(zhì)量下降或不滿足使用需求時(shí)，例如主配網(wǎng)故障的時(shí)候，微電網(wǎng)能孤島獨(dú)立運(yùn)行，繼續(xù)滿足用戶的用電需求。如果微電網(wǎng)自身不能繼續(xù)保證優(yōu)質(zhì)電能，那么可以斷開(kāi)C饋線上的負(fù)荷，待故障消除，電能質(zhì)量恢復(fù)后，主斷路器重新合閘，繼續(xù)保證系統(tǒng)過(guò)渡回并網(wǎng)模式。

二、微電網(wǎng)的元件

（1）微型電源。微型電網(wǎng)中的微型電源一般是指，安裝在微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式電源和儲(chǔ)能裝置相結(jié)合的裝置，而在實(shí)際應(yīng)用中，分布式電源的種類有很多種，其中主要的有：第一，微型燃?xì)廨啓C(jī)。微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率很高，可以達(dá)到30%，一般以天然氣、甲烷、汽油等為燃料；微型燃?xì)廨啓C(jī)的體積小、質(zhì)量小、效率高，是目前最成熟的分布式電源。第二，太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能光伏電池是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，十分清潔，毫無(wú)疑問(wèn)是我們發(fā)展綠色能源的重要部分，即便現(xiàn)在光纖的制造成本很高，但是其前景依舊非常樂(lè)觀。第三，風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)，風(fēng)速作用在風(fēng)力機(jī)上，產(chǎn)生了扭力，驅(qū)動(dòng)輪轂旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪箱高速軸、剎車和連軸器于異步發(fā)電機(jī)相連，從而發(fā)電運(yùn)行。第四，微型燃料電池。微型燃料電池是利用富含氫元素的燃料和空氣中的氧氣相結(jié)合產(chǎn)生水，氫離子和陽(yáng)離子的定向移動(dòng)形成外電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成為電能。燃料電池通常分為：燃料處理、化學(xué)反應(yīng)堆以及電力電子換流控制器幾個(gè)部分。燃料電池清潔、高效，效率幾乎是傳統(tǒng)電廠的2倍，而產(chǎn)物是清潔的水。燃料電池的安裝周期短、安裝的位置靈活。（2）微型電網(wǎng)的儲(chǔ)能裝置。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏電池來(lái)說(shuō)，他們的輸出受很多的約束，具有明顯的周期性和不可預(yù)測(cè)性；負(fù)荷的隨機(jī)性也很大。那么就需要利用儲(chǔ)能裝置來(lái)功率的波動(dòng)。當(dāng)微電源發(fā)出的功率有多余的時(shí)候，多余的能量可以儲(chǔ)存在電池中；當(dāng)微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)其起到一次調(diào)頻的作用，是微電網(wǎng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

三、微電網(wǎng)的主要技術(shù)

（1）微電網(wǎng)的運(yùn)行。微電網(wǎng)系統(tǒng)有2種運(yùn)行模式，并網(wǎng)模式和孤島模式。存在著3種狀態(tài)：連聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行、孤島運(yùn)行和兩者之間互相切換的暫態(tài)。并網(wǎng)模式是指，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)微電網(wǎng)自身電能多余時(shí)，向大電網(wǎng)供應(yīng)電能，當(dāng)自身電能不足時(shí)，則由大電網(wǎng)補(bǔ)償微電網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)證明：合理的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)和孤島2種模式的平滑過(guò)渡及轉(zhuǎn)化。孤島運(yùn)行模式是指，當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部的電能質(zhì)量不合要求或者主電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)和主電網(wǎng)斷開(kāi)，形成孤島運(yùn)行模式，孤島模式的正常運(yùn)行，才為系統(tǒng)提供了更好的可靠性。當(dāng)微電網(wǎng)運(yùn)行在并網(wǎng)和孤島2種模式之間的暫態(tài)時(shí)，穩(wěn)定是最重要的問(wèn)題。如果在并網(wǎng)模式下運(yùn)行，微電網(wǎng)吸收或輸出電能，主電網(wǎng)突然故障，微電網(wǎng)由聯(lián)網(wǎng)模式突然切換到孤島模式，那么微電網(wǎng)內(nèi)部產(chǎn)生的電能和負(fù)荷間的需求將會(huì)不平衡，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，微型電網(wǎng)的主要目標(biāo)是：調(diào)節(jié)微電網(wǎng)內(nèi)饋線潮流，對(duì)無(wú)功和有功進(jìn)行獨(dú)立解耦控制；調(diào)節(jié)微型電源接口電壓，維持電壓的穩(wěn)定；當(dāng)處于孤網(wǎng)運(yùn)行模式的時(shí)候，能夠保證每個(gè)微型電源能快速、正確的響應(yīng)；根據(jù)需求，能自主地實(shí)現(xiàn)和主網(wǎng)的分離或者再并網(wǎng)。（2）微電網(wǎng)的控制手段。近幾年來(lái)，常用的微電網(wǎng)控制手段方法包括以下幾個(gè)：第一，基于電力電子基礎(chǔ)下的即插即用與對(duì)等控制。該方法依據(jù)控制目標(biāo)，利用下垂特性曲線對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行控制，將系統(tǒng)內(nèi)部的功率通過(guò)p/f下垂特性分配到每個(gè)微電源去，保證其動(dòng)態(tài)平衡，也使得在孤網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)內(nèi)電力供給平衡。但是，該方法不考慮系統(tǒng)內(nèi)傳統(tǒng)電機(jī)的二次調(diào)頻問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)遭到破壞或干擾，系統(tǒng)非常難保證系統(tǒng)內(nèi)部的頻率。第二，微電網(wǎng)功率管理控制。該方法通過(guò)對(duì)不同模塊的控制，間接對(duì)有功和無(wú)功的單獨(dú)控制，能滿足系統(tǒng)內(nèi)P/Q、U/F等多種控制的需要；特別在調(diào)頻時(shí)，使用頻率恢復(fù)算法；其次，加入了無(wú)功補(bǔ)償器，使得功率管理系統(tǒng)能很好的滿足不同無(wú)功功率的需求，并采取了多種控制法。第三，基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制。這個(gè)方法將傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中的多Agent系統(tǒng)應(yīng)用到微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中；多Agent系統(tǒng)具有自治性，可以適應(yīng)微電網(wǎng)分散控制的需要，提供了可嵌入人工智能化的控制系統(tǒng)。

本文簡(jiǎn)單介紹了微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)微電網(wǎng)的基本構(gòu)成進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，包括微電網(wǎng)內(nèi)微型電源種類的介紹，儲(chǔ)能元件的介紹。也對(duì)微電網(wǎng)的主要技術(shù)進(jìn)行了介紹，包括對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行目標(biāo)、運(yùn)行特點(diǎn)的介紹。通過(guò)本文，對(duì)微電網(wǎng)有一個(gè)系統(tǒng)的了解。