王春瑩

摘要：微電網(wǎng)不僅能夠補充大電網(wǎng)，而且具有輸電距離短和供電靈活等優(yōu)點，所以在軍事哨所或者孤立海島等一些偏遠地區(qū)都能需要應(yīng)用微電網(wǎng)。但是微電網(wǎng)之中包含了很多種分布式的電源，所以在微電網(wǎng)組網(wǎng)時會存在一些多能互補電源容量的配置問題。針對這一現(xiàn)狀，我們需要對微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法進行更加深入地研究與分析，從而促進微電網(wǎng)快速發(fā)展。

Abstract： Microgrid can not only supplement large power grids， but also has the advantages of short transmission distance and flexible power supply. Therefore， microgrids can be applied in some remote areas such as military posts or isolated islands. However， the microgrid contains a large number of distributed power sources， so there will be some configuration problems of multi-energy complementary power supply capacity when the micro-grid is networked. In response to this situation， we need to conduct more in-depth research and analysis on the configuration method of multi-energy complementary power supply capacity of micro-grid， thus promoting the rapid development of micro-grid.

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；電源容量；配置方法；運行模式

Key words： microgrid；power supply capacity；configuration method；operation mode

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0197-02

1 微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法設(shè)計

微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，如果出現(xiàn)柴油機發(fā)電停止運行的情況，風力發(fā)電和光伏發(fā)電需要全部開始運行。如果當微電網(wǎng)以離網(wǎng)模式運行時，微電網(wǎng)中的柴油機發(fā)電、風力發(fā)電以及光伏發(fā)電會進行優(yōu)化配置，從而保證微電網(wǎng)能夠持續(xù)穩(wěn)定運行。在一定程度上微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置要滿足負荷需求，這是與離網(wǎng)運行這種模式相關(guān)的。因為在投資成本與負荷需求方面存在一定的差異，所以微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法一種是按計劃離網(wǎng)配置，另一種方法是不按計劃離網(wǎng)配置。按計劃離網(wǎng)配置是確保綜合負荷供電的配置，主要關(guān)注在滿足綜合負荷需求的基礎(chǔ)上什么時間計劃離網(wǎng)能夠降低投資的成本。不按計劃離網(wǎng)配置是確保重要負荷供電的配置，主要關(guān)注的是無論何時離網(wǎng)都要確保重要負荷能夠可持續(xù)供電。但是，如果想要同時滿足按計劃離網(wǎng)時的綜合負荷需求以及不按計劃離網(wǎng)時的重要負荷需求的兩種需求，就需要將以上所提的兩種配置方法相結(jié)合，也就是本文所提的綜合計劃離網(wǎng)配置方法。

2 配置方法中電源容量的定容

傳統(tǒng)的微電網(wǎng)具有電源結(jié)構(gòu)單一的特點，一般情況下其內(nèi)部電源是由單一的柴油發(fā)電機組成的?，F(xiàn)如今由于化石燃料不斷減少，按計劃離網(wǎng)配置與不按計劃離網(wǎng)配置兩種方法并不符合社會發(fā)展的需要，因此微電網(wǎng)在電源容量的配置方法上需要創(chuàng)新，需要采取綜合計劃離網(wǎng)配置的方法，從而在微電網(wǎng)中進行可再生能源的發(fā)電。在研究微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法時首先需要考慮微電網(wǎng)多能互補電源的定容方法。由于電網(wǎng)的頻率與電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性存在一定的聯(lián)系，而電網(wǎng)的頻率又與有功平衡密不可分，所以為了保證微電網(wǎng)穩(wěn)定運行，需要對互補電源進行定容。綜合計劃離網(wǎng)配置方法共有三種互補電源的定容方法，分別是安全容量的定容方法、保證最小容量的定容方法以及置信容量的定容方法。

安全容量在滿足微電網(wǎng)中所有負荷安全運行需要的同時，又能及時補充所需電源的容量。為保證功率平衡，互補電源的容量在任何情況下都需要滿足負荷需求。但是一定的情況下會出現(xiàn)一定程度的頻率波動而導(dǎo)致頻率超過上限[1]，所以應(yīng)該在一定程度上減少發(fā)電容量避免出現(xiàn)頻率超過上限的情況，從而保證電網(wǎng)能夠安全運行。經(jīng)過測驗分析可以總結(jié)出安全容量的公式為P互補=Pmax+ΔP，其中Pmax為微電網(wǎng)中最大負荷和，而ΔP則為校正容量。雖然安全容量能夠確保頻率不超過上限，但是經(jīng)常會出現(xiàn)互補電源的容量與風機的容量相差不多的情況[2]。這樣的情況會導(dǎo)致出現(xiàn)過度投資電源的情況，從而減少經(jīng)濟效益。為減少以上情況發(fā)生，需要確保微電網(wǎng)在一級負荷的狀態(tài)下也能夠正常運行。這種情況下的電源容量叫做保證最小容量，保證最小容量的公式為P'互補=ηPmax+ΔP'，其中η是第一級負荷比例，而ΔP'則為校正容量。由于微電網(wǎng)在一定情況下需要承擔一部分負荷，所以有時安全容量的定容方法會存在過于保守的缺點，需要提出置信容量的定容方法。置信容量的公式為P″互補=P互補-Pd%+ΔP″，其中Pd%為根據(jù)前一年統(tǒng)計微電網(wǎng)在d%時間內(nèi)的可能出力，d為零至一百之中的任意一個數(shù)值，而P″則為校正容量。

綜合計劃離網(wǎng)配置方法中電源的容量在保證最小容量的基礎(chǔ)上需要確保重要負荷的正常供電。除此之外，為避免出現(xiàn)設(shè)備閑置的情況發(fā)生，綜合計劃離網(wǎng)配置方法中電源的容量也不能大于安全容量。在不同的情況下應(yīng)該采用不同的定容方法，例如當微電網(wǎng)內(nèi)負荷主要是一、二級負荷時，應(yīng)該采用保證最小容量或者選用置信容量之中的較大者的方法。如果當微電網(wǎng)內(nèi)負荷主要是二、三級負荷時，應(yīng)該采用保證最小容量的方法。當微電網(wǎng)內(nèi)負荷主要是一級負荷時，應(yīng)該采用安全容量的方法。

3 配置方法中電源的選取

微電網(wǎng)多能互補電源包括小水電、儲能以及燃氣輪機。因為燃氣輪機和儲能不僅占地小、調(diào)節(jié)速度快而且發(fā)電效率也比較高，所以與小水電相比，燃氣輪機和儲能更加適合成為風電場互補電源。但是相比較其他的電源，儲能這種電源需要更多的資金。同時燃氣輪機也經(jīng)常會受到燃氣供應(yīng)量的影響[3]。每一種電源都存在一定的缺點與不足，所以我們在選擇多能互補電源容量的配置方法時需要將按計劃離網(wǎng)配置與不按計劃離網(wǎng)配置兩種方法相結(jié)合。通常情況下電源的發(fā)電設(shè)施有內(nèi)燃機、風力發(fā)電機、小水電發(fā)電機、海洋能發(fā)電機、柴油機、光伏電池以及燃料電池等。在選取綜合計劃離網(wǎng)配置方法中的電源時首先需要對特定地區(qū)進行能源評估。為保證有效利用資源，所以對一些常規(guī)能源的分布情況進行歸納，歸納結(jié)果如表1與表2所示。

在選取綜合計劃離網(wǎng)配置方法中的電源時不僅需要對特定地區(qū)進行能源評估，而且需要從多角度去分析與采取。其中包括能源互補因素、經(jīng)濟因素、微電網(wǎng)的支持力度、運行維護難度、對環(huán)境的影響以及不同地區(qū)對能源的需求等。微電網(wǎng)的多能互補電源是指能源的互補，在對特定地區(qū)進行能源評估之后通過采集到的數(shù)據(jù)以及互補電源的電源功率進行計算，從而獲得不同電源的時間與空間的互補性。經(jīng)濟因素是指在對微電網(wǎng)多能互補電源進行選取時需要考慮不同電源的成本，電源備用容量的投資費用以及系統(tǒng)運行所需要的成本花銷。在一定程度上，微電網(wǎng)的支持力度會直接影響到微電網(wǎng)建設(shè)的結(jié)果[4]，同時也影響微電網(wǎng)多能互補電源的選取。微電網(wǎng)的支持力度包括電能的質(zhì)量是否符合要求、當故障出現(xiàn)時微電網(wǎng)是否能自動停止運行、互補電源安裝手續(xù)的繁簡程度以及微電網(wǎng)所應(yīng)用的技術(shù)是否科學(xué)合理等。運行維護難度是指微電網(wǎng)系統(tǒng)在工作運行時工作人員的操作水平以及在出現(xiàn)故障時工作人員的維護工作。對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在互補電源的碳排放量以及各種廢棄物排放是否會對環(huán)境造成影響，在微電網(wǎng)運行時工作的電源產(chǎn)生噪音是否影響人們的正常休息。最后選取微電網(wǎng)多能互補電源時需要考慮不同地區(qū)對能源的需求，常見的能源需求有單獨熱供應(yīng)、單獨電力供應(yīng)、熱電聯(lián)供應(yīng)以及冷電聯(lián)供應(yīng)等[5]。在選取綜合計劃離網(wǎng)配置方法中的電源時考慮該地區(qū)的能源需求，從而提高微電網(wǎng)系統(tǒng)的工作效率，減少對環(huán)境的污染。

4 實驗論證分析

為保證本文提出的微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法科學(xué)有效，所以進行實驗論證。本實驗是以某地區(qū)的微電網(wǎng)為例，將按計劃離網(wǎng)配置的方法、不按計劃離網(wǎng)配置的方法以及本文提出的綜合計劃離網(wǎng)配置方法中這三種方法采集到數(shù)據(jù)進行對比。為保證實驗的嚴謹性，采用多類別對比的方法，即每一類別都分別記錄一次采集到的數(shù)據(jù)，記錄多個類別的數(shù)據(jù)。將所記錄的數(shù)據(jù)作為實驗論證對比，對比普通的電源容量配置方法與本文提出的微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法。其實驗論證結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3分析可以得出，本文提出的微電網(wǎng)多能互補電源容量的配置方法比其他兩種的電源容量配置方法更加科學(xué)合理。不僅能夠提高微電網(wǎng)的工作效率，而且能夠降低成本，減少對環(huán)境的污染，所以更加適合使用。

5 結(jié)束語

本文以微電網(wǎng)的經(jīng)濟性以及環(huán)保性達到最佳效果為目標，以系統(tǒng)穩(wěn)定運行為約束條件，提出了一個科學(xué)合理的多能互補電源容量的配置方法。并且將其他兩種的電源容量配置方法與本文提出的多能互補電源容量的配置方法進行對比。實驗論證表明，本文提出的多能互補電源容量的配置方法更加科學(xué)合理，適合應(yīng)用于微電網(wǎng)之中。

參考文獻：

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[2]李楠，顧潔，劉波，等.基于改進粒子群算法的多能互補微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化配置與運行策略研究[J].電器與能效管理技術(shù)，2017，19（18）：23-31.

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