微电网发展的重要性和新能源波动性分析

核心提示：随着社会的不断发展，电力需求量逐年增长，使得我国越来越重视电力企业的发展。特别是在2008年雪灾之后，南方电网系统遭到了雪灾的重创。

随着社会的不断发展，电力需求量逐年增长，使得我国越来越重视电力企业的发展。特别是在2008年雪灾之后，南方电网系统遭到了雪灾的重创，给南方人民生活带来了极大的不便。所以在对基础设施建设中，加大了电力设施的资金投入。不仅扩大了电网建设规模，而且还将新能源和可再生能源的概念引入到电力设施建设中。微电网的出现缓解了电力企业分布过于集中、后台控制性能差、运作灵活性差等缺陷。微电网在运行过程中，可以分为两种方式，单独运行和并网运行。这两种运行方式能够有效解决高峰期用电的压力，对整个电网起到削峰填谷的作用。同时微电网中对电力生产能量主要来源于风能、光能等新型环保能源和可再生能源。

      微电网概念是由美国威斯康星大学R.H.Lasserter教授在2001年提出的，随后在国际各大重要会议中均对微电网做出了定义。微电网是由微源、存储设备、监控设备、负荷、安全装置等组成的新型网络系统，同时能够自我修复、自我监控和保护管理的自动化系统。电流运输中不仅能够独立运行，还能连接外部电网系统并网运行。微电网中电力电子设备的重要功能是为微电网提供电源、能量并加强对系统的控制。

      相对于传统的大电网来说，微电网是其中的一个子概念，是可操控的单元，能在极短的时间内给予外部电能传输反应，满足输配电的要求。同时负荷、微电源，也就是微电网中的分布式电源，常见的有风力发电、光伏发电等。而微电网络则是由一定量的分布式电源按照相关电力承载负荷构成的，在运行时通过静态开关控制整个微电网络。大力开发和运用微电系统不仅能够将分布式电源与新型能源进行连接，还能实现电力负荷能源的再利用，提高了电力企业电能供给量。对于负荷多种能源形式的可靠供给，是对电力系统改革的有效手段，也是传统电网向微电网必经的阶段。微电网有着十分广泛的发展前景。微电网不仅能够在大电网系统下调节控制，平滑的连接进入大电网系统，还能在其内部实现电能和电压的统一运行。除此之外，微电网其自身规模较小、系统构成较为分散，因此要运用先进的技术、采用新型的能源进行电力生产，有利于将提高施工效率、降低生产周期、节约生产成本以及满足电力供给需求。同时微电网直接将储能设备和电源连接在用户侧，减小了输电走廊的占用面积。

      中国对于微电网概念的认识相对较晚，研究上也仅仅处于初级阶段，所以在对新能源的研究上，中国已经将微电网建设放在了一个重要的位置，先后在中国成立了多所科研院，并引起了相关部门对此问题的研究。而目前微电网已经能够满足用户对于电能的需求，并且还保障了供电的安全性、提高了能源的利用率、降低了能源发电对环境的污染。微电网内部电源采用了分布式，与传统的集中式电源相比，不仅使大电网的电荷压力大大降低，而且还提高了电网的可靠性。在供电区域内实现了电力网络和用户端紧密相连以及发电供热、制冷等多种方案的实施。而风电、光伏等新能源的使用上还存在这一些不足之处，其中它们在发电中波动性、间歇性较大的特性影响着电网系统的稳定性，无法给用户带来充足的电量供给，造成生活生产用电的不便。

      微电网系统将风电、光伏、储能等现代化的装置并联在一起，不仅提高了电能生产的安全性和可靠性，而且还满足生活、生产中对电能质量的高要求。现代化电力生产技术的众多优点，能够弥补现有电网系统的不足之处。但是风电、光伏、储能装置等在电力生产上，还因自然条件的制约和难以预知控制的特点。所以在运用新能源技术时要重点对发电功率的波动进行研究，提高整个电网电压的稳定性。有效的控制高低峰时期的电负荷输出值，维护各个负荷节点的电压值。文章主要分析风电、光伏、储能装置功率波动的特性，采集分析三种不同发电设备在工作运行中的数据，并研究波动性对微电网的影响。

微电网为了提高能源综合利用率，发电工作中采用了风力发电、光伏发电、燃料电池等。而这些新能源波动较大的特性影响着微电网系统的稳定性。为了能够良好的解决的风电、光伏发电中的波动问题，本文进行了详细的分析。同时还对储能装置在微电网中起到的作用进行研究，分析它在解决风电、光伏波动和间隙性等问题起到的作用。

      2.1风电功率波动特性分析

      风电功率最显着的特性就是波动性，因此对风电功率波动特性进行科学研究，有利于微电网对新能源利用的发展，同时也对微电网有着重要的意义。风电发动机的工作原理与传统发电机原理并不一样，技术结构和操作都存在着一定的差异。本文对风电功率波动特性的研究主要从以下两点进行：a)风电发动机在工作运行时常常受到自然条件的制约，所以输出功率存在间歇性和波动性的特点，使得发动机在电力生产上出电力都会小于额定负荷；b)风电系统结构比较复杂，风电发动机机组因受到自然环境的影响在分布上不够集中。而电网所接受的风电容量大小，主要由地区电网系统调峰能力决定。风力条件好的地区有可能存在多个风电场，而每个风电场内配置了上十台或是上百台风电发动机组，但风电发动机的容量较小。所以为了提高风电发电的功率，同一个地区的风电场会选择分散建设，其范围也相对较广泛。但是分散的风电场不利于电力企业进行管理，降低了电网系统运行的安全性和稳定性。所以在改善风电系统的波动时，要在建设中预留充足的旋转设备来对整个电网系统波动功率进行调节。

      目前中国在能源发电上，风电发动机机组的运用范围十分广泛，火力发电中也有所应用，火力发电在中国整体电容量生产比重占有率较大。但由于其污染较大、发电机组的调节能力较弱、对风电调节速度较慢，极大地影响了发电效率。因此改善发电功率的波动性，对提高风电发动机组的工作效率是很有必要的。

      2.2光伏功率波动特性分析

      第二种微电网新能源就是利用光伏进行发电。其特点与风电发电相似，都具有间隔性和波动性的特点。由于光伏发电也具有功率波动不定，所以光伏系统在电能输出时波动会比较大，对微电网有很大的影响，同时还给电网在进行调节、管理上带来不便。比如在光伏系统中，会因为光伏发电输出电能时存在功率大幅度的波动，导致整个电网管理设备对功率进行频繁的调节。过多的动作，大大降低了微电网系统安全性能，并且还因电压大幅度的波动给电力企业的经济效益带来影响。所以，改善光伏发电的稳定性是微电网合理规划的重要保证。

      对于光伏功率波动特性进行分析，有利于电网企业中调度部门合理协调安排传统电源和光伏发电之间的配合。对输出功率时域进行分析，能够及时对整个电力调度到统筹兼顾，使电力系统在运行时更加的规范化。这大大地降低光伏发电系统接入微电网后对电网正常运行带来的负面影响，有效的提高电网运行时的安全稳定性。光伏系统充分利用太阳能及其他可再生能源进行发电，不仅降低了系统运行成本，削减了传统电力系统设备的规模，而且还能促进电力企业迅速发展，提高企业的经济效益。

      2.3储能功率搏动特性分析

      储能装置能够将动态能量及时的释放出来，弥补风电、光伏发电中常出现间隔时间长、波动大的缺陷，所以对于整个微电网起着至关重要的作用。同时通过发电侧或用电侧的调度，将用电高峰期的负荷时段内的部分负荷安排到低谷负荷时段内，以便削减系统的尖峰负荷、增加系统的低谷负荷，提高负荷率，有效的对间歇式电源负荷率进行控制。不仅对微电网系统起到了削峰填谷的作用，而且还加强了整个输电系统的稳定性和安全性。除此以外，在微电网输电系统中选用恰当的储能设备还能加强风电发电的功率，有效的提高整个风电设备在低负荷电压时的穿透功能，提升穿透功率的极限值，还能在优化电能质量的同时提高电力企业的经济效益。

      将储能设备投放到微电网中使用，有效的缓解了波动性和间歇性对电力输出的压力，使其电压值保持稳定，减小了高低峰期用电负荷的差值，有效的对发电侧和用电侧进行管理。在使用过程中，能够和谐的与其他发电装置并联，不仅起到了安全生产的效果，而且还降低了生产成本，保障了社会经济效益。此外，大力发展可再生的清洁能源，有利于缓解矿石能源需求的压力，提高整个系统从生产到输出的稳定性。储能功率波动是微电网系统中极为重要的一个环节，不但科学合理的对电网输出功率进行调节，还是弥补供电波动的重要方法。

      与传统的电力能源相比，微电网中所运用的新能源能够在不需要建设大型电网系统的情况下，进行远距离高效率的电流传输。不仅节省了电网系统的建设投资，而且功能上还有所增多。由于经济发展中对能源的过渡开采，使得矿石能源日益枯竭，加剧了能源危机，所以目前中国对于新型能源开发也越来越大。尤其是中国目前正处于社会经济的转型期，发展清洁、可再生的能源已成为中国发展的重点项目。因此微电网中所运用的风电、光伏和储能三种不同类型的发电装置能够不断推动中国电网系统的发展，因此要对其波动性进行分析研究。