隨著各國經濟的發展,能源需求特別是電能需求也隨之迅速增長。伴隨電能需求的飛速增長,電網的規模也愈來愈大,超大規模電力系統和超大規模網架帶來的弊病也日益顯現。往往為了保證用戶提出的越來越高和越來越多樣化的安全性和可靠性要求,運行成本和運行難度亦與日俱增。
基于此,各國都已經在分布式發電的基礎上開展微電網的研究,各國都立足于本國電力系統的實際問題,提出了能夠適應其自身的微電網概念和發展目標。經過多年的探究,已經證明,微電網對我國電力系統發展和國民經濟提高能夠起到重要的意義,另一方面對我國偏遠地區,特別是內蒙古、新疆、西藏等地牧區的電網發展有更深遠的作用。
微電網的概念
相對于傳統電力系統而言,獨立的控制單元變成了體現微電網的關鍵,其作用和控制理念是把工業控制當中的FCS(現場總線控制系統FieldbusControl System)和DCS(分散控制系統DistributedControl System)控制理念在電網當中實際應用和發展。
日本學者提出:基于獨立控制單元的靈活可靠的智能能量供給系統(FRIENDS),其主要思想就是在配電網絡中加入足夠靈活的交流輸電系統控制裝置,并利用控制器快速和靈活的控制性能來完成微電網的能源構成、分配和使用的優化,在滿足用戶的多種電能質量的前提下,縮減成本。
另一方面微電網技術的供電部分同分布式發電相似,每一個單獨的微電網當中必須包含獨立電源。這就保證了微電網技術在處于孤島運行時能夠不間斷向用戶供電,但同時由于微電網還要考慮并網時的運行狀態和并網瞬間的暫態影響,處于在微電網中的配電結構需要重新設計,并要求能夠保證在并網時不會對所并入電力網絡造成失穩運行。
另一方面還要保證微電網中的用電用戶,特別是敏感負荷的安全穩定運行,就需要對敏感負荷的接線進行單獨的特殊設計。例如:將不重要的用電負荷接在同一條回饋線路上,敏感或是重要的用電負荷接在另外的回饋線路上,同時把電源或儲能元件、相應的控制系統以及調節和保護設備與敏感、重要的負荷連接在同一條回饋線路上。這樣便使得微電網與主網解列時,通過各種隔離裝置同時解列一些不重要的負荷,但同時保證重要的負荷和用電用戶的正常用電不受影響。
對于微電網中的電源部分,由于各個國家和各個地區對于微電網的定義和研究方向以及情況的不同,其對于微電網當中所使用的電源也做了不同的定義。例如,美國提出微電網電源中大多數必須是電力電子型的,結合現有的控制設備和控制系統之后,確保能夠成為一個集成系統運行和管理,使其微電網的運行能夠作為大電力系統的一個受控單元。
又例如歐洲對于微電網電源是這樣闡述的:歐洲電網積極鼓勵社會各界廣泛參與電力市場,其中能源形式包括風、光、潮汐以及沼氣發電等各種新能源。這是智能電網思想的一個體現,微電網中的能量控制的智能性和能量利用的多元化等特點也使其成為歐洲未來智能電網的重要組成部分。
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