智能微电网运行策略研究

冯在顺

三沙供电局有限责任公司 海南 海口 570311

摘要：随着风电、光电可再生能源大力发展，分布式电源以智能微电网形式接入智能大电网成为低碳智能配电网的发展趋势。智能电网核心在智能，是传统电力行业可以通过数字化信息系统，将能源开发、转换、传输、存储、配送等环节，与终端用户的各种用电设备连接在一起，通过智能化控制，实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能。我国对微电网的定义为：微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，是大电网的补充和支撑，促进了分布式能源高效利用，通过储能装置的调控合理配置各分布式电源的输出，避免各分布式电源电能的浪费。基于此，对智能微电网保护和控制技术研究进行研究，仅供参考。

关键词：智能微电网；运行技术；

引言

以分布式为最主要特点的智能微电网是一种新型的电网系统，它可以以自身作为分散且独立的供电系统，也可以与市政电网并联形成统一的大电网系统。智能微电网的组成主要有电源模块、电力转换模块、电力储存模块、输送模块、负载模块和保护模块几个部分。智能微电网系统集合了发电和配电的职能，在为用户提供电力之外，还可以为用户进行供热，进而延伸发展为能源系统。

1智能微电网概述

智慧微电网是由微电源与负载共同作用下而形成的一种运行系统，可为系统运行提供必要的热能、电能与冷能等，由电力电子装置实现对电网内部微电源的有效控制与管理，可与上级电网相比，智慧微电网呈现出一种单一的可控单元形式，在运行中具有较高的用电安全性与可靠性，智慧微电网运行中可对电源进行充分利用，可通过电力工程技术以及大数据技术等对一次电源有效利用，建立模块化的微电源互联方式，由此而建立对微电源的部分或全部控制方式，并为系统运行配置储能装置，以此建立一种小型发配电系统，采用冷、热、电三联供的运行体系。当前对智能微电网的研究越来越丰富，在世界范围内具有一定的突破性进展。例如在美国的研究过程中，其主要是针对其系统结构、运行方式、控制和保护性进行探究，通过建立“曼德瑞沃”微电网项目，建立相应的系统模型进行仿真分析。据此制定了微电网的管理条例，并深入探究孤岛运行模式，为我国的研究提供了良好的借鉴，有效改善用户侧供电的可靠性。再例如日本对微电网的研究，主要是结合新能源产业技术，进一步加大分布式发电和可再生能源的利用，采取集合控制和网络拓扑结构等方式，实现冷热电联产综合应用，为大规模建设独立可再生电源系统奠定了坚实的基础。我国通过借鉴这一研究成果，有利于为可再生能源接入大电网提供成功经验。另外欧盟对智能微电网的探索，则是以可接入性、灵活性和经济性为基本原则，以实现用户侧负荷管理为目标，开展光伏发电接入微电网的试验研究，为我国建立光伏发电矩阵模型以及蓄电池能源模型提供了良好的借鉴。综合国外发达国家的智能微电网的发展现状，发现我国目前与其仍存在较大的差距，为充分保证微电网的智能化应用，我国还须强化技术和策略研究。

2智能微电网运行中的关键技术

2.1多源数据采集清洗技术

多源数据采集清洗技术运用中可运用智能表计、大量传感器等周期性采集电网系统运行中的相关数值，对数值建立周期性采集方式，要求数据采集覆盖电网中变电站、用户端口、控制中心、分段开关等部分中的IP通信网，其中运用了无线、光纤、载波等相关技术，在云平台中建立各种配电终端与系统之间的有效联系，这一过程中运用了云计算的数据清洗技术，可有效规范、补充并清洗多源数据采集中出现的遗漏、错误与格式差异等情况[3]。

2.2微电网运行

在不同的运行方式下，微电网会呈现出不同的特性。例如在并网运行条件下，利用公共连接点保证微电网与大电网的连接，实现与外部电网进行功率交换。此时当微电网内部的分布式电源发电量较小时，则可从外部获取补充电能。而当分布式发电量超过负荷需求时，则会将多余电能反馈到大电网中。因此，对智能微电网的并网运行，应当综合考虑电力市场的规律，对分布式电源进行灵活控制，以此降低电能消耗成本。当采用孤网运行方式时，如果大电网出现故障或质量与标准不符，可实施计划外的孤网运行模式，由DG承担全部的微电网负荷，有助于保障供电安全和平稳。而微电网主动与外部大电网进行分离，其可实现计划内的孤网独立运行，具有良好的环保性和经济性。

3智能微电网运行策略

3.1进行智能能量管理

根据负荷情况，自动释放储能能量。能量管理系统运行模式以并网模式优先：①光伏功率大于负载功率时，光伏优先给负载供电，余电补充电池，其他结余电量上电网；②光伏功率不满足负载时，电池自动放电，电池放电到欠压保护点，光伏和电网同时给负载供电。系统会用小功率能量给电池涓流充电以保护电池，电池充电到电池荷电状态３０％可恢复供电。

3.2光储一体设备

光储一体设备是集光伏发电和电池储能于一体的电能转换设备，采用电力电子控制技术，将光伏组件发出的直流电按需向储能电池进行充电，或通过ＤＣ／ＡＣ变换向负载供电，储能电池可根据不同模式需要进行充电或者放电。光储一体设备具有工作模式动态可调、并离网模式自动切换、光伏能量最大功率跟踪、输出功率因数可调等功能和特点。同时，设备故障时有维修旁路可直接供电给负载，不会影响正常工作。光储一体设备广泛应用于并、离网光伏电站、分布式后备电源、储能电站等场合，可以支持电池、负载、电网、太阳能、风能（若有）同时接入，同时可以实现削峰填谷、后备电源、满足智能微电网系统的多样化使用需求。

3.3主从控制模式

当智能微电网实行孤网运行方式时，对电源或储能装置应用恒压恒频控制方法，可向微电网中的其他电源提供相应的电压及频率参考值，主要适用于PQ控制模式。其中对恒压恒频控制的电源及储能装置，则可作为主控制器，其他为从控制器。通常是主控器决定各个从控制器的运行方式。按照主控制器的数量，又可分为单主从以及多主从等形式。如在煤炭企业中进行并网运行，则可采用PQ控制，对孤网运行状态主控制器采用恒压恒频控制，其他微电源则以PQ控制为主，确保在各种工作条件下保证系统的可靠运行。同时，由于系统电压及频率是由主控器进行控制，所以其单元应当保证具有一定的储备容量，保证微电源的可控输出。在此基础上，对孤网运行模式下，微电网的从控制单元，可使用PQ控制方法，并利用主控单元的DG调节负荷变化情况，确保功率输出在相应范围内具有可控性。

结束语

分布式电源与负荷共同构成了智能微电网，运行中为用户提供热量与电能，内部能量转换主要通过电力电子装置实现，并建立了有效控制方式。智能微电网的运行方式较为灵活，系统包括数字化电器设备与精密电子仪器，电能具有较高的安全性、可靠性，智能微电网运行中控制问题是重要的研究项目之一，云平台在智能微电网控制中运用优势明显。智能微电网在脱离主网或热带岛屿的地区中，存在着巨大的发展潜力。

参考文献

[1]钱胜杰,杨太华.基于模糊集理论的智能微电网安全风险评估研究[J].节能,2020,39(02):6-9.

[2]曹莹,高云峰.智能微电网控制技术研究[J].科技风,2020(03):11-12.

[3]张自东.基于深度强化学习的智能微电网优化控制策略研究[D].上海交通大学,2020.

[4]朱优优.智能微电网的保护和控制技术研究[J].电子制作,2018(Z1):40-41+85.

[5]郭权利,杨宇昕.智能微电网研究综述[J].山东工业技术,2017(11):161-162.