正文 微電網技術及其應用關鍵問題綜述(3 / 3)

6.微電網的並網運行

要根據微電網中負荷的需求來確定保護的方案,也即要根據負荷(如半導體製造工業負荷或一般商業性負荷)對電壓變化的敏感程度和控製標準來配置保護。如故障發生在配電網中,則要采用高速開關類隔離裝置(Separation Device,SD),將微電網中的重要敏感性負荷盡快地與故障隔離。此時,微電網中的DR(或DER)是不應該跳閘是,以確保故障隔離後仍能對重要負荷正常供電(供熱)。當故障發生在微電網中時,除了上述隔離裝置協調,以免影響上一級饋線負荷。一旦配電網恢複正常,就應通過測量和比較SD量測電壓的幅值和角度,采用自動或手動的方式將電網重新並網運行。如果微電網內僅有一個微電源,當然允許采用手動的方式再同步並網;但若在微電網內多個地點有多個地點有多個微電源,則必須考慮采用自動的方式再同步並網。

7.微電網的孤島運行

當電網孤島運行時,為了使所隔離的故障區盡可能小,微電網中保護裝置的協調尤為重要。特別需要指出的是,由於微電網的電源大多為電力電子型設備,所發出的電力通過逆變器與網絡連接,故障時僅提供很小的短路電流,難以啟動常規的過電流保護裝置。因此,保護裝置和策略就應相應地修改,如采用阻抗型、零序電流型、差分型或電壓型繼電保護裝置。此外,微電網的接地係統必須仔細設計,以免微電網解列時繼電保護誤動作。

8.微電網的能量管理係統

微電網被定義為發電和負荷的集合,而通常負荷不僅包括了電負荷,還包括熱和冷負荷,即熱電聯供和熱電冷三聯供。因此,微電網不僅要發電,而且要利用發電的餘熱以提高總體效率。能量管理係統(Energy Management System,EMS)的目的的即為做出決策以最優地利用發電產生的電和熱(冷)。該決策的依據為當地設備對熱量的需求、氣候的情況、電價、燃料成本等。

能量管理係統的調度控製功能:能量管理係統的為整個微電網服務的,即為係統級的,由此首要任務是將設備控製和係統控製加以明確區分,使各自的作用和功能簡單明了。微型汽輪機的轉速、頻率、極端電壓、發電機(微電源)的功率因數等應有微電源來控製,他們依據就地信號。CERTS的模型中,EMS隻調度係統的潮流和電壓。潮流調度時需考慮燃料成本、發電成本、電價、氣候條件等。EMS僅控製微電網內某些關鍵母線的電壓幅值,並有多個微電源的控製器配合完成,與配電網相聯的母線電壓應由所聯上級配電網的調度係統來控製。

除了上述基本功能外,EMS還具有其他一些功能,如當微電網與配電網解列後微電網應配備快速切負荷的功能,以使微電網內的發電與負荷平衡;由於微電源同時供給電、熱等負荷,調度時應同時兼顧,一般情況下往往采取“以熱定點”的原則,即滿足用戶對熱負荷需求的條件下再進行電量的調度;微電網中英配備一些儲能設備,如蓄電池、超級電容、飛輪等。

EMS的功能自然首先應針對微電網內需求,如潮流和電壓調度、電能質量和可靠性、提高運行的效率和經濟性、降低汙染排放等,但從長遠看它還可對配電網提供一些輔助服務和可靠性服務,特別是微電網作為智能電網的一個組成部分,可起到一定的負荷響應的作用。此外,由於微電網本身位於用戶側,這些用戶可能為中心商業區(Central Business District,CBD)、學校、工廠等,它們本來就有供熱、通風、空調等過程控製係統,未來的EMS有可能成為這些係統以及當地發電、儲能等的總調度係統。

9.結束語

由於環境保護和能源枯竭的雙重壓力,迫使我們大力發展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業(熱電聯供)的發展潛力和利益空間巨大。提高供電可靠性和供電質量的要求以及遠距離輸電帶來的種種約束都在推動著在靠近負荷中心設立相應電源。開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入,實現對負荷多種能源形式的高可靠供給,是實現主動式配電網的一種有效方式,是傳統電網向智能電網過渡的關鍵技術。

參考文獻

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基金項目:江蘇省“六大人才高峰”第八批資助項目(NO.2011-DZXX-033)。

作者簡介:王鈞銘(1963—),男,教授,主要研究方向:微電網技術。