微電網發展的重要性和新能源波動性分析

打開APP

微電網發展的重要性和新能源波動性分析

工程師8 發表於 2018-05-23 10:22:00

核心提示：隨著社會的不斷發展，電力需求量逐年增長，使得我國越來越重視電力企業的發展。特別是在2008年雪災之後，南方電網系統遭到了雪災的重創。

隨著社會的不斷發展，電力需求量逐年增長，使得我國越來越重視電力企業的發展。特別是在2008年雪災之後，南方電網系統遭到了雪災的重創，給南方人民生活帶來了極大的不便。所以在對基礎設施建設中，加大了電力設施的資金投入。不僅擴大了電網建設規模，而且還將新能源和可再生能源的概念引入到電力設施建設中。微電網的出現緩解了電力企業分布過於集中、後臺控制性能差、運作靈活性差等缺陷。微電網在運行過程中，可以分為兩種方式，單獨運行和併網運行。這兩種運行方式能夠有效解決高峰期用電的壓力，對整個電網起到削峰填谷的作用。同時微電網中對電力生產能量主要來源於風能、光能等新型環保能源和可再生能源。

      1微電網發展的重要性

      微電網概念是由美國威斯康星大學R.H.Lasserter教授在2001年提出的，隨後在國際各大重要會議中均對微電網做出了定義。微電網是由微源、存儲設備、監控設備、負荷、安全裝置等組成的新型網絡系統，同時能夠自我修復、自我監控和保護管理的自動化系統。電流運輸中不僅能夠獨立運行，還能連接外部電網系統併網運行。微電網中電力電子設備的重要功能是為微電網提供電源、能量並加強對系統的控制。

      相對於傳統的大電網來說，微電網是其中的一個子概念，是可操控的單元，能在極短的時間內給予外部電能傳輸反應，滿足輸配電的要求。同時負荷、微電源，也就是微電網中的分布式電源，常見的有風力發電、光伏發電等。而微電網絡則是由一定量的分布式電源按照相關電力承載負荷構成的，在運行時通過靜態開關控制整個微電網絡。大力開發和運用微電系統不僅能夠將分布式電源與新型能源進行連接，還能實現電力負荷能源的再利用，提高了電力企業電能供給量。對於負荷多種能源形式的可靠供給，是對電力系統改革的有效手段，也是傳統電網向微電網必經的階段。微電網有著十分廣泛的發展前景。微電網不僅能夠在大電網系統下調節控制，平滑的連接進入大電網系統，還能在其內部實現電能和電壓的統一運行。除此之外，微電網其自身規模較小、系統構成較為分散，因此要運用先進的技術、採用新型的能源進行電力生產，有利於將提高施工效率、降低生產周期、節約生產成本以及滿足電力供給需求。同時微電網直接將儲能設備和電源連接在用戶側，減小了輸電走廊的佔用面積。

      中國對於微電網概念的認識相對較晚，研究上也僅僅處於初級階段，所以在對新能源的研究上，中國已經將微電網建設放在了一個重要的位置，先後在中國成立了多所科研院，並引起了相關部門對此問題的研究。而目前微電網已經能夠滿足用戶對於電能的需求，並且還保障了供電的安全性、提高了能源的利用率、降低了能源發電對環境的汙染。微電網內部電源採用了分布式，與傳統的集中式電源相比，不僅使大電網的電荷壓力大大降低，而且還提高了電網的可靠性。在供電區域內實現了電力網絡和用戶端緊密相連以及發電供熱、製冷等多種方案的實施。而風電、光伏等新能源的使用上還存在這一些不足之處，其中它們在發電中波動性、間歇性較大的特性影響著電網系統的穩定性，無法給用戶帶來充足的電量供給，造成生活生產用電的不便。

      微電網系統將風電、光伏、儲能等現代化的裝置並聯在一起，不僅提高了電能生產的安全性和可靠性，而且還滿足生活、生產中對電能質量的高要求。現代化電力生產技術的眾多優點，能夠彌補現有電網系統的不足之處。但是風電、光伏、儲能裝置等在電力生產上，還因自然條件的制約和難以預知控制的特點。所以在運用新能源技術時要重點對發電功率的波動進行研究，提高整個電網電壓的穩定性。有效的控制高低峰時期的電負荷輸出值，維護各個負荷節點的電壓值。文章主要分析風電、光伏、儲能裝置功率波動的特性，採集分析三種不同發電設備在工作運行中的數據，並研究波動性對微電網的影響。

      2微電網新能源波動性分析

微電網為了提高能源綜合利用率，發電工作中採用了風力發電、光伏發電、燃料電池等。而這些新能源波動較大的特性影響著微電網系統的穩定性。為了能夠良好的解決的風電、光伏發電中的波動問題，本文進行了詳細的分析。同時還對儲能裝置在微電網中起到的作用進行研究，分析它在解決風電、光伏波動和間隙性等問題起到的作用。

      2.1風電功率波動特性分析

      風電功率最顯著的特性就是波動性，因此對風電功率波動特性進行科學研究，有利於微電網對新能源利用的發展，同時也對微電網有著重要的意義。風電發動機的工作原理與傳統發電機原理並不一樣，技術結構和操作都存在著一定的差異。本文對風電功率波動特性的研究主要從以下兩點進行：a)風電發動機在工作運行時常常受到自然條件的制約，所以輸出功率存在間歇性和波動性的特點，使得發動機在電力生產上出電力都會小於額定負荷；b)風電系統結構比較複雜，風電發動機機組因受到自然環境的影響在分布上不夠集中。而電網所接受的風電容量大小，主要由地區電網系統調峰能力決定。風力條件好的地區有可能存在多個風電場，而每個風電場內配置了上十臺或是上百颱風電發動機組，但風電發動機的容量較小。所以為了提高風電發電的功率，同一個地區的風電場會選擇分散建設，其範圍也相對較廣泛。但是分散的風電場不利於電力企業進行管理，降低了電網系統運行的安全性和穩定性。所以在改善風電系統的波動時，要在建設中預留充足的旋轉設備來對整個電網系統波動功率進行調節。

      目前中國在能源發電上，風電發動機機組的運用範圍十分廣泛，火力發電中也有所應用，火力發電在中國整體電容量生產比重佔有率較大。但由於其汙染較大、發電機組的調節能力較弱、對風電調節速度較慢，極大地影響了發電效率。因此改善發電功率的波動性，對提高風電發動機組的工作效率是很有必要的。

      2.2光伏功率波動特性分析

      第二種微電網新能源就是利用光伏進行發電。其特點與風電發電相似，都具有間隔性和波動性的特點。由於光伏發電也具有功率波動不定，所以光伏系統在電能輸出時波動會比較大，對微電網有很大的影響，同時還給電網在進行調節、管理上帶來不便。比如在光伏系統中，會因為光伏發電輸出電能時存在功率大幅度的波動，導致整個電網管理設備對功率進行頻繁的調節。過多的動作，大大降低了微電網系統安全性能，並且還因電壓大幅度的波動給電力企業的經濟效益帶來影響。所以，改善光伏發電的穩定性是微電網合理規劃的重要保證。

      對於光伏功率波動特性進行分析，有利於電網企業中調度部門合理協調安排傳統電源和光伏發電之間的配合。對輸出功率時域進行分析，能夠及時對整個電力調度到統籌兼顧，使電力系統在運行時更加的規範化。這大大地降低光伏發電系統接入微電網後對電網正常運行帶來的負面影響，有效的提高電網運行時的安全穩定性。光伏系統充分利用太陽能及其他可再生能源進行發電，不僅降低了系統運行成本，削減了傳統電力系統設備的規模，而且還能促進電力企業迅速發展，提高企業的經濟效益。

      2.3儲能功率搏動特性分析

      儲能裝置能夠將動態能量及時的釋放出來，彌補風電、光伏發電中常出現間隔時間長、波動大的缺陷，所以對於整個微電網起著至關重要的作用。同時通過發電側或用電側的調度，將用電高峰期的負荷時段內的部分負荷安排到低谷負荷時段內，以便削減系統的尖峰負荷、增加系統的低谷負荷，提高負荷率，有效的對間歇式電源負荷率進行控制。不僅對微電網系統起到了削峰填谷的作用，而且還加強了整個輸電系統的穩定性和安全性。除此以外，在微電網輸電系統中選用恰當的儲能設備還能加強風電發電的功率，有效的提高整個風電設備在低負荷電壓時的穿透功能，提升穿透功率的極限值，還能在優化電能質量的同時提高電力企業的經濟效益。

      將儲能設備投放到微電網中使用，有效的緩解了波動性和間歇性對電力輸出的壓力，使其電壓值保持穩定，減小了高低峰期用電負荷的差值，有效的對發電側和用電側進行管理。在使用過程中，能夠和諧的與其他發電裝置並聯，不僅起到了安全生產的效果，而且還降低了生產成本，保障了社會經濟效益。此外，大力發展可再生的清潔能源，有利於緩解礦石能源需求的壓力，提高整個系統從生產到輸出的穩定性。儲能功率波動是微電網系統中極為重要的一個環節，不但科學合理的對電網輸出功率進行調節，還是彌補供電波動的重要方法。

      3結語

      與傳統的電力能源相比，微電網中所運用的新能源能夠在不需要建設大型電網系統的情況下，進行遠距離高效率的電流傳輸。不僅節省了電網系統的建設投資，而且功能上還有所增多。由於經濟發展中對能源的過渡開採，使得礦石能源日益枯竭，加劇了能源危機，所以目前中國對於新型能源開發也越來越大。尤其是中國目前正處於社會經濟的轉型期，發展清潔、可再生的能源已成為中國發展的重點項目。因此微電網中所運用的風電、光伏和儲能三種不同類型的發電裝置能夠不斷推動中國電網系統的發展，因此要對其波動性進行分析研究。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴