1微電網(wǎng)發(fā)展的重要性
微電網(wǎng)概念是由美國威斯康星大學(xué)R.H.Lasserter教授在2001年提出的，隨后在國際各大重要會議中均對微電網(wǎng)做出了定義。微電網(wǎng)是由微源、存儲設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、負荷、安全裝置等組成的新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時能夠自我修復(fù)、自我監(jiān)控和保護管理的自動化系統(tǒng)。電流運輸中不僅能夠獨立運行，還能連接外部電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)中電力電子設(shè)備的重要功能是為微電網(wǎng)提供電源、能量并加強對系統(tǒng)的控制。
相對于傳統(tǒng)的大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)是其中的一個子概念，是可操控的單元，能在極短的時間內(nèi)給予外部電能傳輸反應(yīng)，滿足輸配電的要求。同時負荷、微電源，也就是微電網(wǎng)中的分布式電源，常見的有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等。而微電網(wǎng)絡(luò)則是由一定量的分布式電源按照相關(guān)電力承載負荷構(gòu)成的，在運行時通過靜態(tài)開關(guān)控制整個微電網(wǎng)絡(luò)。大力開發(fā)和運用微電系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒎植际诫娫磁c新型能源進行連接，還能實現(xiàn)電力負荷能源的再利用，提高了電力企業(yè)電能供給量。對于負荷多種能源形式的可靠供給，是對電力系統(tǒng)改革的有效手段，也是傳統(tǒng)電網(wǎng)向微電網(wǎng)必經(jīng)的階段。微電網(wǎng)有著十分廣泛的發(fā)展前景。微電網(wǎng)不僅能夠在大電網(wǎng)系統(tǒng)下調(diào)節(jié)控制，平滑的連接進入大電網(wǎng)系統(tǒng)，還能在其內(nèi)部實現(xiàn)電能和電壓的統(tǒng)一運行。除此之外，微電網(wǎng)其自身規(guī)模較小、系統(tǒng)構(gòu)成較為分散，因此要運用先進的技術(shù)、采用新型的能源進行電力生產(chǎn)，有利于將提高施工效率、降低生產(chǎn)周期、節(jié)約生產(chǎn)成本以及滿足電力供給需求。同時微電網(wǎng)直接將儲能設(shè)備和電源連接在用戶側(cè)，減小了輸電走廊的占用面積。
中國對于微電網(wǎng)概念的認識相對較晚，研究上也僅僅處于初級階段，所以在對新能源的研究上，中國已經(jīng)將微電網(wǎng)建設(shè)放在了一個重要的位置，先后在中國成立了多所科研院，并引起了相關(guān)部門對此問題的研究。而目前微電網(wǎng)已經(jīng)能夠滿足用戶對于電能的需求，并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(fā)電對環(huán)境的污染。微電網(wǎng)內(nèi)部電源采用了分布式，與傳統(tǒng)的集中式電源相比，不僅使大電網(wǎng)的電荷壓力大大降低，而且還提高了電網(wǎng)的可靠性。在供電區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了電力網(wǎng)絡(luò)和用戶端緊密相連以及發(fā)電供熱、制冷等多種方案的實施。而風(fēng)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(fā)電中波動性、間歇性較大的特性影響著電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，無法給用戶帶來充足的電量供給，造成生活生產(chǎn)用電的不便。
微電網(wǎng)系統(tǒng)將風(fēng)電、光伏、儲能等現(xiàn)代化的裝置并聯(lián)在一起，不僅提高了電能生產(chǎn)的安全性和可靠性，而且還滿足生活、生產(chǎn)中對電能質(zhì)量的高要求。現(xiàn)代化電力生產(chǎn)技術(shù)的眾多優(yōu)點，能夠彌補現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的不足之處。但是風(fēng)電、光伏、儲能裝置等在電力生產(chǎn)上，還因自然條件的制約和難以預(yù)知控制的特點。所以在運用新能源技術(shù)時要重點對發(fā)電功率的波動進行研究，提高整個電網(wǎng)電壓的穩(wěn)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(jié)點的電壓值。文章主要分析風(fēng)電、光伏、儲能裝置功率波動的特性，采集分析三種不同發(fā)電設(shè)備在工作運行中的數(shù)據(jù)，并研究波動性對微電網(wǎng)的影響。
2微電網(wǎng)新能源波動性分析
微電網(wǎng)為了提高能源綜合利用率，發(fā)電工作中采用了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)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(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了能夠良好的解決的風(fēng)電、光伏發(fā)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(wǎng)中起到的作用進行研究，分析它在解決風(fēng)電、光伏波動和間隙性等問題起到的作用。
2.1風(fēng)電功率波動特性分析
風(fēng)電功率最顯著的特性就是波動性，因此對風(fēng)電功率波動特性進行科學(xué)研究，有利于微電網(wǎng)對新能源利用的發(fā)展，同時也對微電網(wǎng)有著重要的意義。風(fēng)電發(fā)動機的工作原理與傳統(tǒng)發(fā)電機原理并不一樣，技術(shù)結(jié)構(gòu)和操作都存在著一定的差異。本文對風(fēng)電功率波動特性的研究主要從以下兩點進行：a)風(fēng)電發(fā)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(fā)動機在電力生產(chǎn)上出電力都會小于額定負荷;b)風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，風(fēng)電發(fā)動機機組因受到自然環(huán)境的影響在分布上不夠集中。而電網(wǎng)所接受的風(fēng)電容量大小，主要由地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰能力決定。風(fēng)力條件好的地區(qū)有可能存在多個風(fēng)電場，而每個風(fēng)電場內(nèi)配置了上十臺或是上百臺風(fēng)電發(fā)動機組，但風(fēng)電發(fā)動機的容量較小。所以為了提高風(fēng)電發(fā)電的功率，同一個地區(qū)的風(fēng)電場會選擇分散建設(shè)，其范圍也相對較廣泛。但是分散的風(fēng)電場不利于電力企業(yè)進行管理，降低了電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。所以在改善風(fēng)電系統(tǒng)的波動時，要在建設(shè)中預(yù)留充足的旋轉(zhuǎn)設(shè)備來對整個電網(wǎng)系統(tǒng)波動功率進行調(diào)節(jié)。
目前中國在能源發(fā)電上，風(fēng)電發(fā)動機機組的運用范圍十分廣泛，火力發(fā)電中也有所應(yīng)用，火力發(fā)電在中國整體電容量生產(chǎn)比重占有率較大。但由于其污染較大、發(fā)電機組的調(diào)節(jié)能力較弱、對風(fēng)電調(diào)節(jié)速度較慢，極大地影響了發(fā)電效率。因此改善發(fā)電功率的波動性，對提高風(fēng)電發(fā)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(wǎng)新能源就是利用光伏進行發(fā)電。其特點與風(fēng)電發(fā)電相似，都具有間隔性和波動性的特點。由于光伏發(fā)電也具有功率波動不定，所以光伏系統(tǒng)在電能輸出時波動會比較大，對微電網(wǎng)有很大的影響，同時還給電網(wǎng)在進行調(diào)節(jié)、管理上帶來不便。比如在光伏系統(tǒng)中，會因為光伏發(fā)電輸出電能時存在功率大幅度的波動，導(dǎo)致整個電網(wǎng)管理設(shè)備對功率進行頻繁的調(diào)節(jié)。過多的動作，大大降低了微電網(wǎng)系統(tǒng)安全性能，并且還因電壓大幅度的波動給電力企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來影響。所以，改善光伏發(fā)電的穩(wěn)定性是微電網(wǎng)合理規(guī)劃的重要保證。
對于光伏功率波動特性進行分析，有利于電網(wǎng)企業(yè)中調(diào)度部門合理協(xié)調(diào)安排傳統(tǒng)電源和光伏發(fā)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(diào)度到統(tǒng)籌兼顧，使電力系統(tǒng)在運行時更加的規(guī)范化。這大大地降低光伏發(fā)電系統(tǒng)接入微電網(wǎng)后對電網(wǎng)正常運行帶來的負面影響，有效的提高電網(wǎng)運行時的安全穩(wěn)定性。光伏系統(tǒng)充分利用太陽能及其他可再生能源進行發(fā)電，不僅降低了系統(tǒng)運行成本，削減了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)模，而且還能促進電力企業(yè)迅速發(fā)展，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
2.3儲能功率搏動特性分析
儲能裝置能夠?qū)討B(tài)能量及時的釋放出來，彌補風(fēng)電、光伏發(fā)電中常出現(xiàn)間隔時間長、波動大的缺陷，所以對于整個微電網(wǎng)起著至關(guān)重要的作用。同時通過發(fā)電側(cè)或用電側(cè)的調(diào)度，將用電高峰期的負荷時段內(nèi)的部分負荷安排到低谷負荷時段內(nèi)，以便削減系統(tǒng)的尖峰負荷、增加系統(tǒng)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(wǎng)系統(tǒng)起到了削峰填谷的作用，而且還加強了整個輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。除此以外，在微電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中選用恰當(dāng)?shù)膬δ茉O(shè)備還能加強風(fēng)電發(fā)電的功率，有效的提高整個風(fēng)電設(shè)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(yōu)化電能質(zhì)量的同時提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。
將儲能設(shè)備投放到微電網(wǎng)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(wěn)定，減小了高低峰期用電負荷的差值，有效的對發(fā)電側(cè)和用電側(cè)進行管理。在使用過程中，能夠和諧的與其他發(fā)電裝置并聯(lián)，不僅起到了安全生產(chǎn)的效果，而且還降低了生產(chǎn)成本，保障了社會經(jīng)濟效益。此外，大力發(fā)展可再生的清潔能源，有利于緩解礦石能源需求的壓力，提高整個系統(tǒng)從生產(chǎn)到輸出的穩(wěn)定性。儲能功率波動是微電網(wǎng)系統(tǒng)中極為重要的一個環(huán)節(jié)，不但科學(xué)合理的對電網(wǎng)輸出功率進行調(diào)節(jié)，還是彌補供電波動的重要方法。
3結(jié)語
與傳統(tǒng)的電力能源相比，微電網(wǎng)中所運用的新能源能夠在不需要建設(shè)大型電網(wǎng)系統(tǒng)的情況下，進行遠距離高效率的電流傳輸。不僅節(jié)省了電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)投資，而且功能上還有所增多。由于經(jīng)濟發(fā)展中對能源的過渡開采，使得礦石能源日益枯竭，加劇了能源危機，所以目前中國對于新型能源開發(fā)也越來越大。尤其是中國目前正處于社會經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型期，發(fā)展清潔、可再生的能源已成為中國發(fā)展的重點項目。因此微電網(wǎng)中所運用的風(fēng)電、光伏和儲能三種不同類型的發(fā)電裝置能夠不斷推動中國電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，因此要對其波動性進行分析研究。