摘要：微電網(wǎng)由于受到發(fā)電方式和容量的限制，分布式電源以交直流變流器并網(wǎng)的集中式控制方式為主。怎樣讓分布式電源可以在微電網(wǎng)里面完成即插即用，這屬于研究人員需要引起重視的一個(gè)問題。然而，一些比較重要的用戶一級(jí)負(fù)荷，由于距電網(wǎng)中心端有著較遠(yuǎn)的距離，并且要求使用電可靠有保障，所以，依靠自然資源的風(fēng)光儲(chǔ)柴微電網(wǎng)系統(tǒng)就此出現(xiàn)。本文就此展開了探究。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)光儲(chǔ)柴;微電網(wǎng);電網(wǎng)系統(tǒng)

　　引言：

　　所謂微電網(wǎng)，它屬于一種新的電源接入系統(tǒng)，也是一種“網(wǎng)中網(wǎng)”的有效形式。實(shí)際上，它可以連接至電網(wǎng)或獨(dú)立運(yùn)行。在交直流混合微電網(wǎng)群里面，它從孤網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)，以及從并網(wǎng)切換至孤網(wǎng)的控制當(dāng)中，保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性是微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題。

　　1工程概況

　　本工程現(xiàn)狀由35kV主變電站(下文簡(jiǎn)稱“A變電站”)及接入其10kV側(cè)的開關(guān)站供電，本工程風(fēng)光儲(chǔ)柴系統(tǒng)接入A變電站10kV母線。本項(xiàng)目主要供電負(fù)荷為10kV開關(guān)站(下文簡(jiǎn)稱“B開關(guān)站”)所供負(fù)荷。在10kVB開關(guān)站負(fù)荷以及儲(chǔ)能消納能力不足時(shí)，也可由A變電站主變10kV側(cè)其他負(fù)荷對(duì)光伏、風(fēng)電進(jìn)行消納。

　　2電源系統(tǒng)配置原則

　　2.1儲(chǔ)能系統(tǒng)配置原則

　　在并網(wǎng)的情況下，它可以節(jié)省太陽(yáng)能系統(tǒng)的剩余發(fā)電量，并在晚上釋放太陽(yáng)能以為負(fù)載供電。在離網(wǎng)運(yùn)行中，通過配置儲(chǔ)能裝置可以進(jìn)一步提高核心負(fù)載的供電可靠性。當(dāng)儲(chǔ)能空間滿時(shí)，可以連續(xù)運(yùn)行8小時(shí)滿足本項(xiàng)目的核心負(fù)載470kW。

　　2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的配置原則

　　太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電主要由B開關(guān)站的負(fù)荷消納，剩余電力依靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)來完成存儲(chǔ)，并且為夜間負(fù)荷提供能源。B交換站的太陽(yáng)能電量占50%以上;存儲(chǔ)滿電量后，在35kVA變電站的低壓側(cè)，電力被另一個(gè)饋線負(fù)載消納[1]。微電網(wǎng)控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)連接點(diǎn)(35kVA變電站與系統(tǒng)側(cè)變電站之間的連接點(diǎn))的潮流，并結(jié)合潮流信息完成儲(chǔ)能功率的有效調(diào)整，以防止分布式電源傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。

　　2.3柴發(fā)系統(tǒng)配置原則

　　離網(wǎng)運(yùn)行下，在儲(chǔ)能電量不足時(shí)應(yīng)急使用，可滿足470kW核心負(fù)荷正常運(yùn)行。

　　3運(yùn)行策略

　　3.1離網(wǎng)運(yùn)行

　　當(dāng)光資源條件良好的時(shí)候，光伏電源則成為了主要的供電源。在中午，新能源出力超出負(fù)荷盈余電量依靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)完成存儲(chǔ)，而儲(chǔ)能電池則會(huì)進(jìn)行每日一次的充放操作。在一些極端天氣情況下，如果儲(chǔ)能電池仍然有較大的剩余容量，可以選擇將儲(chǔ)能電池放電當(dāng)成是主供電源，給核心負(fù)荷提供電力。

　　如果遇上連續(xù)災(zāi)害性、陰雨條件下，多日沒有光照，且儲(chǔ)能電池沒有富足的剩余容量，則可以將柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)：1)在有市電依托的區(qū)域，且連續(xù)數(shù)日陰雨，儲(chǔ)能電池剩余容量不足，且應(yīng)急情況下市電消失時(shí)，需啟動(dòng)柴發(fā)系統(tǒng)為負(fù)荷供電，滿足離網(wǎng)系統(tǒng)極端天氣下的持續(xù)運(yùn)行。2)在無市電依托的區(qū)域，且連續(xù)數(shù)日陰雨，儲(chǔ)能電池剩余容量不足時(shí)，需啟動(dòng)柴發(fā)系統(tǒng)為負(fù)荷供電，滿足離網(wǎng)系統(tǒng)極端天氣下的持續(xù)運(yùn)行。

　　3.2并網(wǎng)運(yùn)行

　　在光資源條件較好時(shí)，由光伏作為主供電源，中午時(shí)段新能源出力超出負(fù)荷的盈余電量通過儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，儲(chǔ)能電池每天進(jìn)行一充一放，用電負(fù)荷缺額部分由市電電網(wǎng)補(bǔ)充。在光資源條件較差時(shí)，新能源系統(tǒng)出力減少[2]。當(dāng)新能源出力超出用電負(fù)荷時(shí)，考慮儲(chǔ)能電池每天進(jìn)行一充一放，用電負(fù)荷缺額部分由市電補(bǔ)充;當(dāng)新能源出力低于用電負(fù)荷時(shí)，儲(chǔ)能電池考慮不充不放，A變電站及B開關(guān)站的10kV側(cè)負(fù)荷由電網(wǎng)側(cè)提供主要電源，不影響負(fù)荷正常用電。在極端天氣、災(zāi)害性天氣或連續(xù)數(shù)日陰雨的情況下，連續(xù)多日無光照，儲(chǔ)能電池剩余容量不足時(shí)，由電網(wǎng)側(cè)作為主供電源。

　　4微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行控制策略

　　4.1并網(wǎng)運(yùn)行方式下

　　4.1.1儲(chǔ)能系統(tǒng)

　　9:30～17:00(根據(jù)當(dāng)?shù)厝照占帮L(fēng)力情況調(diào)整)新能源(光伏+風(fēng)電)出力超出負(fù)荷(10kVB開關(guān)站)的盈余電量將通過儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，儲(chǔ)能電池一次充滿，其余時(shí)間段儲(chǔ)能電池處于恒功率(約220kW)放電狀態(tài)，儲(chǔ)能電池每天一充一放。

　　4.1.2用電負(fù)荷

　　9:30～17:00(根據(jù)當(dāng)?shù)厝照占帮L(fēng)力情況調(diào)整)盈余電量扣除儲(chǔ)能電池充電容量后的剩余電量，將由35kV主變10kV側(cè)負(fù)荷進(jìn)行消納，其余時(shí)間段風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電量無法滿足用電負(fù)荷缺額的部分將由市電進(jìn)行補(bǔ)充。

　　4.1.3新能源發(fā)電系統(tǒng)

　　光伏系統(tǒng)、風(fēng)電系統(tǒng)考慮滿功率發(fā)電。當(dāng)逆功率保護(hù)裝置檢測(cè)到并網(wǎng)點(diǎn)潮流反向時(shí)，考慮限制風(fēng)光出力不大于35kV主變、10kVB開關(guān)站的用電負(fù)荷。

　　4.1.4油機(jī)系統(tǒng)

　　在極端天氣、災(zāi)害性天氣或連續(xù)數(shù)日陰雨的情況下，連續(xù)多日無光照，儲(chǔ)能電池剩余容量不足時(shí)，EMS系統(tǒng)控制儲(chǔ)能PCS不允許放電，由電網(wǎng)側(cè)作為主供電源。整體上看，在并網(wǎng)運(yùn)行方式下，由電網(wǎng)側(cè)作為主供電源，10kVB開關(guān)站用電負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源電源出力的擬合曲線。

　　4.2離網(wǎng)運(yùn)行方式下

　　在離網(wǎng)運(yùn)行方式下，當(dāng)微電網(wǎng)建立起穩(wěn)定的頻率和電壓后，由光伏作為主要電源，用電負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源電源出力的擬合曲線。在光資源條件較好時(shí)，微電網(wǎng)由光伏作為主供電源，8:00～15:00新能源(光伏+風(fēng)電)出力超出負(fù)荷(10kVB開關(guān)站)的盈余電量將通過儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，儲(chǔ)能電池每天一充一放。考慮到儲(chǔ)能電池存儲(chǔ)容量有限，8:00～15:00EMS系統(tǒng)將限制光伏出力(P光伏=P負(fù)荷+P儲(chǔ)能-P風(fēng)電，該時(shí)間段內(nèi)棄光率約20%)，其余時(shí)間段(當(dāng)日15:00～24:00、次日0:00～8:00)內(nèi)：

　　1)EMS系統(tǒng)將切除不重要負(fù)荷，控制用電負(fù)荷維持在470kW(核心負(fù)荷)。2)儲(chǔ)能PCS出力(P儲(chǔ)能=P負(fù)荷-P光伏-P風(fēng)電)實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷曲線，由于儲(chǔ)能電池存儲(chǔ)容量有限，次日1時(shí)需啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，保障為470kW負(fù)荷的持續(xù)供電。在光資源條件欠佳時(shí)，EMS系統(tǒng)將切除不重要負(fù)荷，考慮全天均限制用電負(fù)荷維持在470kW(核心負(fù)荷)。在光資源條件欠佳或遭遇局部天氣導(dǎo)致光伏出力波動(dòng)時(shí)，微電網(wǎng)白天時(shí)段仍然由光伏作為主供電源，7:00～16:00(根據(jù)當(dāng)?shù)厝照占帮L(fēng)力情況調(diào)整)新能源(光伏+風(fēng)電)出力超出負(fù)荷(470kW)的盈余電量將通過儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，儲(chǔ)能電池每天一充一放。

　　4.3并離網(wǎng)切換

　　4.3.1當(dāng)電網(wǎng)故障、市電消失時(shí)，EMS系統(tǒng)控制微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)入離網(wǎng)運(yùn)行模式。

　　4.3.2在儲(chǔ)能系統(tǒng)建立起穩(wěn)定的電壓和頻率、光伏和風(fēng)電重新投入運(yùn)行后，風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能滿足10kVB開關(guān)站核心負(fù)荷用電需求，此時(shí)：①35kVA主變電站1#主變、2#主變10kV側(cè)斷路器分閘，Ⅰ母和Ⅱ母的母聯(lián)開關(guān)合閘，生活線斷路器分閘，Ⅱ母和Ⅲ母的母聯(lián)開關(guān)重新合閘;②風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能滿足10kVB開關(guān)站、35kVA主變電站共計(jì)470kW核心負(fù)荷的用電需求。

　　能源論文投稿期刊：可再生能源(月刊)1999-2000年度遼寧省一級(jí)期刊，創(chuàng)刊于1983年，由遼寧省能源研究所、中國(guó)農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)可再生能源專委會(huì)、中國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)開發(fā)中心、遼寧省可再生能源學(xué)會(huì)主辦。

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　綜上所述，可再生能源發(fā)電單元的不斷接入，增加了微電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，也加大了各單元系統(tǒng)之間的配合難度，導(dǎo)致微電網(wǎng)擾動(dòng)嚴(yán)重，系統(tǒng)的能量管理、經(jīng)濟(jì)調(diào)度不能滿足要求，使得電壓質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。為了改善微電網(wǎng)系統(tǒng)在干擾介入時(shí)的綜合性能，研究文獻(xiàn)結(jié)合EMS理論和一致性算法的控制策略，較好的解決了微電網(wǎng)系統(tǒng)及分布式電源即插即用、電壓穩(wěn)定性、調(diào)度優(yōu)化問題。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]郭彥鵬,袁亞雄,周靜.水泥工廠區(qū)域微電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建[J].水泥工程,2020(04):63-64+67.

　　[2]劉格格. 微電網(wǎng)系統(tǒng)中梯次利用電池混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理策略[D].湖北工業(yè)大學(xué),2020.

　　作者：王 靜