微电网接入系统设计相关问题研究

微电网接入系统设计相关问题研究

王雪婷1徐大鹏2华志鹏3

王雪婷1徐大鹏2华志鹏3

（1,3.内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司呼和浩特;2.山东电力工程咨询院有限公司济南）

摘要：微电网因其运行方式可灵活选择特性越来越多的被国内外作为示范工程进行研究开发。本文基于微电网特点对微电网接入系统设计步骤及要求进行探讨和研究，并分析微电网接入大电网存在的问题和风险。为微电网接入系统安全稳定运行创造有利条件。

关键词：微电网；接入系统设计；问题及风险

引言

微电网是主要由单一或多种分布式发电系统、储能装置及用电负荷组成的电力网。微电网可选择两种方式运行：一种与配电网并网运行是普通并网方式；另一种并网不上网运行方式是独立运行方式。微电网与大电网是不可分割的有机整体，这种即可断开又可连接的灵活运行方式成为微电网突出特点，因此越来越多的被国内外学者将微电网作为示范工程进行研究开发。本文基于微电网特点对微电网接入系统设计步骤及要求进行探讨和研究，并分析微电网接入大电网存在的问题和风险。

1微电网特点

微电网是由分布式发电技术发展而来，为了解决分布式电源接入系统成本高、控制困难等问题，协调分布式电源与主网的矛盾，使得分布式能源为电网和用户所带来的利益最大化，提出了微电网的概念。微电网是由一系列分布式发电系统、储能系统和负荷组成的微型电力网，它可选择两种运行方式：与配电网并网运行是普通并网方式；独立运行是并网不上网运行方式。正常情况下，微电网与主网系统并联运行，通过网内潮流和电压控制器将微网系统中的潮流和母线电压控制在允许的范围内。当电能质量不符合要求或者主网系统出现故障时，微电网可以与外部电网断开连接而孤立运行。待电能质量达到要求并且故障清除后微电网需要与主网重新同步后并实现正常并网运行。因微电网运行方式的灵活性，在设计微电网接入系统时不同于传统分布式电源的接入设计，本文基于微电网特点对微电网接入系统设计步骤及要求进行探讨和研究。

2微电网接入系统设计步骤及要求

2.1微电网相关标准

现有及在编的微电网规范主要包括《微电网接入系统设计技术规范》、《微电网接入配电网测试规范》、《微电网接入配电网系统调试与验收规范》和《微电网接入配电网运行控制规范》。

2.2接入系统设计主要步骤

1）负荷预测及电力平衡分析

首先对微电网供电区域及周边配电网进行介绍，包括网架结构、与周边电网的送受电情况。提出微电网供电区域内的负荷情况，包括负荷大小、负荷特性、负荷类型构成、规划等。提出不同运行方式下（各种电源不同出力）电力电量平衡情况。根据微电网容量和负荷水平增加的情况，提出规划水平年电力电量平衡情况。

2）微电网初步方案设想

根据微电网以及其供电区域配电网的发展规划情况，提出包括微电网容量，微电网网架、电源、负荷的发展规划。提出局域电网初步方案设想。

3）初步接入系统设计及电气计算

首先提出微电网接入配电网的接线方式、接入条件和接入配电网的电压等级。其次根据各种运行方式对潮流进行分析计算。配电网发障时对其进行暂态特性分析及微电网并网运行时发生内部故障时的暂态特性分析。提出微电网在公共连接点装设电能质量在线监测装置置的技术要求，以实时监测微电网电能质量指标是否满足要求，重点点点是谐波问题、电压偏差、三相电压不平衡和电压波动等方面。

4）调度中心及安全稳定控制系统

在微电网工程附近新建一座调度中心，建设完善的电网调度自动化系统和安全稳定控制系统。实现系统继电保护、安全稳定控制、装置配网自动化、系统通信等功能。

5）经济性分析

提出技术经济比较内容，主要包括方案潮流分布、对系统运行的影响（安全稳定、短路电流、电能质量等）、微电网的协调运行、运行效率、投资估算等。最终根据经济比较提出推荐方案。

3微电网接入系统存在的问题和风险

微电网接入系统存在的问题和风险主要包括以下三点：电网运行管理风险、黑启动风险和电网供电质量保障问题。首先，因微电网运行方式的灵活性，电网运行管理风险也随之加大。通过逐步深入对微电网的研究，有效的把微电网运行管理和保护结合起来，最终确保微电网系统的可靠运行。以满足负荷点可靠性指标和系统可靠性指标[1]的要求。其次，考虑到微电网系统脱离主网运行时，可能因为一些故障而出现系统失电的问题，为使系统供电可靠性能进一步提升，微电网系统应具有孤立运行状态下的黑启动功能[2]。微电网的黑启动(BlackStart)功能是当整个微电网发生故障后停止运行，即进入全黑状态后不依靠主网或其他微电网的帮助，通过启动部分微电网内电源（具有黑启动能力），带动其它电源，从而实现微电网的重启。黑启动电源的选择影响黑启动功能的可靠性。微电网系统中黑启动电源的选择具有一定原则，具体有如下三点：首先应具有调频调压的功能、其次具有足够的备用容量、最后应具有充足的发电容量。根据上述原则可选择柴油发电机作为黑启动电源的首选。因此在黑启动过程中柴油发电机的工作电压幅值、频率和相角均作为主要参考，其他的微电源以柴油发电机为参考组网。因其他微电源包括分布式光伏发电等的不稳定性，在黑启动过程需跟踪柴油发电机工作电压频率相角等都给电网供电质量保障带来一定风险。

4结论

本文基于微电网特点对微电网接入系统设计步骤及要求进行探讨和研究，并分析微电网接入大电网存在的问题和风险。为微电网接入系统设计奠定良好基础。

参考文献

[1]陈超金.含微电网的配电系统可靠性分析[J].广东电力,2010,Vol.23,No.9.

[2]牟龙华，夏明栋，刘仲.微电网的黑启动研究[J].电力系统保护与控制,2014,Vol.42,No.22