含微电网的配电网优化调度

含微电网的配电网优化调度

武星辰

（国网冀北电力有限公司张家口供电公司河北张家口075000）

摘要：在近年来，微电网的使用率有了明显的提高，由于它能够对分布式电源进行有效地利用，并且对于配电网的供电有了更多的保障，因此，它的存在受到了国际上许多学者的重视。

关键词：含微电网；配电网；优化

1微电网的概念和典型结构

微电网是指由分布式电源、负荷单元和储能装置依照特定的拓扑结构构成的具有独立管理、维护、操控能力的集约化新型电力网络。微电网有两种运行方式:并网运行和独立运行。在联网运行模式下，微电网从主电网输入或输出电力。一旦主电网出现任何扰动，微电网就转换到独立模式，并且保持对优先级负荷的供电可靠性。

微电网的典型结构主要有:交流型微电网、直流型微电网和交直流混合型微电网。在交流型微电网中，输出交流电的分布式电源通常直接或者经AC/DC/AC转换装置连接至交流母线，输出直流电的分布式电源必须经过DC/AC逆变器连接至交流母线。直流网络结构中，分布式电源、储能系统和各类负荷均经过电力电子设备连至直流母线。同交流型微电网相比，直流型微电网更多需要关注的是电压控制与不同分布式电源间的环流抑制控制。交直流混合型微电网即可以直接向直流负荷供电，又可以向交流负荷供电，降低了电力变换带来的能量损耗，更高效，更具灵活性，发展最具潜力。

2微电网的研究发展状况

目前，国际上关于微电网相关技术的研究日益深入，结合理论和技术实践的开展，很多国家建设了相关的实验示范系统，有的已经投入了市场化运营。

美国学者最早提出了“微电网”的概念，并对其组网方式、控制策略、电能质量改善措施等专题进行了长期深入研究。此后，在美国建成了包括一些大学校园微电网在内的数十个实际微电网工程。

欧洲对微电网的研究，主要关注多个微电网之间的互联问题，目的是解决未来大量分布式电源的可接入性问题，保证电网运行的稳定性。目前，欧洲部分国家的微电网技术逐渐走向成熟。

日本基于本国资源匮乏，能源短缺，各类用电需求日益增长的现实背景，对可再生能源发电投入了很大的研究力量。日本也建成了多个示范工程，如Archi微电网、Kyoto微电网、Hachinohe微电网、Tokyogas微电网。

当前我国正处于经济与社会飞速发展的重要阶段，微电网技术发展方兴未艾，在国内的很多高校和科研机构也纷纷展开了积极的研究。我国的微电网主要以试点项目为主，例如浙江东福山岛微电网、江苏盐城大丰微电网、青海玉树微电网等实际工程。“十三五”期间，我国将在太阳能、风能占优势的区域设立微电网示范平台，还将推进建立100座新能源示范城市。但是我国微电网的发展与世界其他发达国家的研究实力相比，依然存在较大差距，需要多投入科研精力，促进其广泛的发展。

3微电网的控制与保护

微电网和DER单元的整合在引入控制和保护系统设计中需要解决的一些运行技术挑战，以确保目前的可靠性水平不会受到严重影响从而充分发挥分布式发电技术的优势。其中一些困难来自于传统配电系统，而其他问题则是在电能传输过程种观测到的稳定性问题。微电网保护和控制方面最相关的挑战包括:

1)双向功率流:分配馈线最初设计用于单向功率流，DG单元在低电压电平下可能导致反向功率流，并导致保护协调问题，进入不需要的功率流模式，引起故障电流分布和电压控制的复杂性。

2)稳定性问题:各集成的DG单元的相互作用可能会产生局部振荡，需要进行彻底的小干扰稳定性分析。此外，需要进行暂态稳定性分析，以确保微电网中并网和独立运行模式之间的无缝过渡。

3)建模:在传统水平建模常规电力系统时，三相平衡条件(主要是感应传输线路)和恒功率负载是普遍的假设;然而，这些并不一定适用于微电网，因此需要修改模型。

4)低惯量:与大量同步发电机确保较大惯性的大功率系统不同，微电网可能会显示出低惯量特性，尤其是在功率电子接口DG单元中占有重要份额时。虽然这样的接口可以提高系统动态性能，但是如果没有合适的控制机制，则系统中的低惯性可能导致严重的频率偏差。

5)不确定性:微电网的经济可靠运行需要不同DER之间的一定程度的协调。这种协调在孤立的微电网中变得更具挑战性，其中关键的需求供给平衡和部件故障率需要在延长的范围内解决强祸合问题，同时考虑到负载曲线和天气预报等参数的不确定性。由于负荷数量的减少和发电微源的关联性更强，这种不确定性高于大电网系统。

4接入主动配电网的微电网规划设计

微电网作为可再生能源、电动汽车和储能装置等并入主动配电网的有效平台，能充分解决间歇性分布式能源与主动配电网的耦合问题，因此是未来主动配电网研究的热门方向。微电网可以运用一系列协调控制技术保证对自身的控制、保护及管理，因此针对接入主动配电网的微电网规划设计的研究主要从考虑多因素的优化配置及MG的选址定容、多层次综合规划和多类型DG间的互补性设计等方面进行。

基于电池储能系统（BESS），提出了一种运用于微电网的以使购电成本最小化的优化算法，该算法在最小成本的约束下，可在任意时刻同时对BESS及多个DG进行有效调控。相关学者采用蒙特卡罗模拟方法，建立智能虚拟储能控制策略来应对可再生能源的不确定性及渗透率的增加；有学者提出的优化粒子群算法能有效解决风、光和煤炭等多类型分布式发电间的互补性问题，实现了偏远地区的多联产微电网；同时研究人员基于德尔菲法修正的层次分析法，综合考虑多类型DG的协调控制及电网的安全可靠、可持续发展等因素，建立了接有MG的配电网规划设计评价体系。

5接入主动配电网的微电网控制方式

随着微电网群数量的快速增长，主动配电网的网架结构及电力潮流流向也会随之发生变化，因此寻求对微电网合理的控制方式是加快主动配电网朝着更稳定、更智能和更高效目标迈进的保证。就当前的科研现状来看，控制挂载至ADN的微电网，主要有由ADN全权控制的集中式控制、主动配电网与微电网联合控制的集中－分散式控制以及微电网群间协同控制的分布式控制3种。

接入主动配电网的微电网典型结构为集中式控制模式，在此模式中主动配电网享有对全网信息、发电计划和能量输送的全部控制权，同时结合不同的运行情况灵活制定出各种控制方案，实现了对接入至主动配电网的微电网的全面优化协调控制。但庞大的数据采集信息量及信息处理工作对主动配电网有着很大的考验。与集中控制模式不同，集中－分散式控制加入了微电网的自身控制，在对各类可控及不可控负荷进行合理预测的前提之下，制定出科学的发电计划，从而起到对间歇性分布式电源及主动负荷的有效调配，最后再将结果上报至主动配电网管理层，实现了控制任务的分散下放，提高了数据处理的实时性和扩展性。

分布式控制是通过将本地微电网信息与相邻微电网群信息进行协同运行，最终确定控制方案，极大程度地确保了控制方案的可靠性，并且信息的有效率将大为提升，使得控制变得更加灵活。

结语

微电网作为大电网的补充，作为被承认的有效方案，它仍然要面对技术上，经济上和政策不完善所带来的种种问题。虽然困难重重，但是目前许多有利的条件，包括国家相关政策的不断出台都将会起到推波助澜的作用，未来微电网的发展趋势仍然是一片大好。

参考文献：

[1]张晓雪,牛焕娜,赵静翔.含微电网的配电网优化调度[J].电工技术学报,2017,32(07):165-173.

[2]徐意婷,艾芊.含微电网的主动配电网协调优化调度方法[J].电力自动化设备,2016,36(11):18-26.

[3]潘欢.微电网的经济调度与含微电网的配电网可靠性研究[D].湖南大学,2015.

作者：武星辰身份证号：13070219860614xxxx