微电网的影响

摘  要：近年来微电网发展迅速，既可以为小部分负荷供电，也可以并网实现更多功能。微电网在运用过程中对主网运行和用电负荷都产生各种影响。本文将从微电网应用中的技术、热能利用、系统运行、配网、环境改善等方面论述微电网的影响。

关键字：微电网;热能应用;配网

引言

微电网是一个小型规模低压供电网络，它是分布式发电系统和不同负荷在配电网电压水平上的联合体。微电网适合在边远地区，为住宅区、商圈以及大学城等供电。微电网的灵活性和独立性，可以满足用户在电能供应方面的可靠性。微电网可以运行在并网和孤岛两种模式下，它的运用对诸王和用电负荷都存在一定的影响。

1热能利用方面

热电联产微电源可以达到很高的能源使用效率，还能有效地对当地的热负荷供热，可以很大程度上改善微电网整体的使用效率。

在传统的发电厂中，来自化石燃料大约70%的能量最后都变成余热损失掉，这些余热主要被排放到大气中，从而导致了全球气候变暖。有必要注意，目前在火力发电厂中出现了应用碳捕获和存储（CCS）技术的趋势，这可以将热效率从传统的30%提升到50%。但是，在输电和配电网络中会有8%的额外能量损失。如果可以在用户端进行热电联产发电且余热能就地使用，那么余热所致的能量损失以及输配电的损失就可以大大降低。这将带来非常高的系统效率，并显著减少排放。

余热可以用于热力设备，例如厂房/房间空气加热器、余热蒸汽发生器、余热锅炉、除湿设备、蒸汽涡轮、吸收式制冷设备、液体再热器、热水器、增湿器以及热能存储系统等。热力设备明细远非本书所述。接下来的章节中要讨论的技术仅仅是在微电网中合理使用热能的构想。研究表明，热电联产（CHP）系统可以带来大约30%的能源使用效率改善，并且有助于获得大约80%的总能效。从商业角度来看，具有50MW以上联合循环发电容量的大型工业系统可以作为一个独立发电商运行。这些公司可以将产生的蒸汽卖给其他公司作为他们的生产用蒸汽。新兴地区能源系统为热电联产生产的热量提供了一个越来越大的市汽。新兴地区能源系统是设计用来通过管道网络进行中央厂区到各个建筑物的蒸汽和热水/冷却水的分配，以实现空间加热、空气调节、生活用水加热和/或工业加热等。新兴地区能源系统可以安装在大型场所，例如大学、医院、工业园区、办公楼或者居民区。

在热电联产的微电源中，微电网潜在的收益之一就是余热的有效利用。微电网的能源优化必须处理好热能生产和热能在空调机组、冷却设备、干燥剂除湿装置中高效利用之间的关系，以及热能存储需求的问题。这可以通过将热产生控制合并到中央控制器上的热过程控制特性来实现。同样，也可以在中央控制器中设置过程优化功能来提高系统的整体效率和可靠性

2系统运行方面

2.1供电可靠性

在供电过程中，电流突变、低电压、频繁停电等都是衡量电能质量的重要因素，也就是供电可靠性。由于微电网的独立性，根据用户的要求，微电网能够更加灵活的控制特定用户的电能质量，也可以分时段去控制电能质量。

传统的配电保护方案是基于高的故障水平和从电源到负荷的单向潮流来设计的。与之相比微电网的故障水平低得多，这归功于：①小容量微电源和它的电力电子接口;②在配电馈线上具有双向潮流。因此，传统的过电流保护并不适用于微电网，在保护模式方面需要做出调整和改变。

2.1供电成本

微电网的应用可以减少主网扩建工程，在偏远地区以及用电客服分散的地区尤为显著，同时可以减少输电网的压力，因此可以有效减少供电成本。

3环境方面

微热电联系统和其它低碳发电机可以有效减少有害气体的排放和环境变暖问题。美国环境保护署规定了空气中的六种限制的污染物，即：①二氧化氮;②一氧化碳;③二氧化硫;④铅;⑤臭氧;⑥微粒物。发电厂和公路上的汽车是氮氧化物气体的最大来源，大型汽轮机和往复式发动机在高温下运行也可以产生大量氮氧化物。相反，使用微燃机和燃料电池排放的氮氧化物要低很多，因为其燃烧温度较低，因此，作为这类应用，微电源将大大降低碳和氮的化合物以及总的碳氢化合物的排放。

4配电系统方面

微电网的应用可以在一定程度上提高主网的配电网的供电可靠性。无功功率和电压的控制需要将配电网电压调节在指定的范围内。

微电网对无功和电压控制的参与取决于微电网的大小和其所处的位置。虽然传统上电容器组和电压调节器用于馈线电压调节，但是电容器组提供的无功功率却按电压的二次方下降，这可能会导致电压崩溃。而微电网却可以按控制器的整定值在当地进行平滑的电压调节。在配电网电压骤降期间，微电源因按当地电压信号提供无功功率将更加经济。此外，由当地微电网提供有功和无功功率显著减少了馈线损耗。同时并网的微电网可以通过调频和负荷跟踪以适应临时性负荷的变化。

微电网能提供给电网稳定的辅助服务。发生在长距离输电系统中的低频震荡系统中的低频振荡，如果不是由于任何发电方面的原因变弱，也会由自然衰减而逐渐消失。如果振荡未受到自然阻尼，就会出现发电机的串级跳闸和输电线路过负荷。微电网能够检测到低频振荡并能提供足够的阻尼。这可以通过由微电源提供与振荡存在180°相角差的电能来实现。如果一大批微电网集成在一起，那阻尼的效果将会更加突出。

但是并网运行的微电网对主网也存在一些不好的影响：（1）保护装置误动作。（2） 馈线误跳闸（4）由于DER解列或并列引起的故障水平提高或降低。（4）意外孤岛（5）自动重合障碍。（6）非同步重合5通讯标准方面微电网在独立模式和联网模式下协调运行都需要结构良好且普遍兼容的通信规程。该规程应该履行独立系统运营商和供电管理机构规定的约束和义务。一般来说，计算机控制系统需要有严格定义的和结构化的通信程序，但在不同的应用之间或管理机构之间可能有所变化。这就是为什么独立系统运营商、本地发电机、热萃取设备以及本地能量管理系统所采用的规程千差万别，以至于它们的组件间不具备任何连通性。因此，首要问题就是为不同的通信方式提供转换服务。该方案應为所有系统建立公共通信基础。执行此转换工作的设备称为网关。网关的主要功能是通过信息转换、格式化路由和信令功能为设备之间提供必要的连接。然而，网关可能在信息交换期间的通信过程中产生时间延迟问题。

5展望和总结

主网配电系统应充分与微电网相结合，最大程度上实现微电网带来的供电可靠行提升方面以及其潜在的环境改善效益。

参考文献

[1]  分布式发电技术与智能电网技术的协同发展趋势[J]. 田雨青.  电子技术与软件工程. 2019（21）.

[2]  含分布式电源的交直流混合配电网潮流分析[J]. 郑眉，陆翌，许烽，倪晓军，孟显海.  浙江电力. 2019（10）

[3]  微电网电能质量控制研究 [J]. 张素丽.  科技创新与应用. 2019（25）

作者简介：董晨露（1991），女，安徽淮北人，毕业于安徽理工大学电气工程专业，硕士研究生，现工作于国网安徽省宿州市城郊供电公司运维检修部，从事变电站运维管理工作。

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