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微电网:从实验室到现实的跨越

导读: 一个狂风暴雨的夜晚,35千伏线路遭遇雷击断电。然而,在微电网客户的家中,窗户中透出温暖的灯光,所有家用电器运转正常,人们丝毫未感受到恶劣天气正在给配电网带来的损伤。

  一个狂风暴雨的夜晚,35千伏线路遭遇雷击断电。然而,在微电网客户的家中,窗户中透出温暖的灯光,所有家用电器运转正常,人们丝毫未感受到恶劣天气正在给配电网带来的损伤。

  现在,也许对于大多数人来说,“微电网”还是一个陌生的词汇。但是,国家电网公司的微电网试点工程已经开始让这项代表未来能源转型方向的新技术为众多客户服务。“无论从用户侧来讲,还是发电侧来讲,电网能够动态容纳电量,所以我们可以把电网理解成一个动态储能系统。只要不狭义地定义‘储能’二字,那么就不会狭义地理解微电网了。”8月21日,在中国电科院配电所微电网研究室,工程师吴铭说道。他和其他15位同事一直在以一种开放性、实用性的思路对微电网进行研究,从事分布式供电及微电网技术领域的关键技术研发、技术咨询、标准制修订等专业业务工作。

  释义微电网

  国内关于分布式电源与微电网技术的研究起步较晚,许多技术尚属空白。蒙东陈巴尔虎旗赫尔洪德风光储电站,是由中国电科院微电网研究室完成的一项兼具应用功能和科研性的项目。为了在同一个项目里对分布式电源并网情况、分布式电源与配网交互并网运行的特性进行研究,在设计之初,项目被分为配电网系统、分布式电源以及微电网系统。“由于分布式电源本身并不具备调节能力,因此,我们将微电网作为一个可控单元接入配网,通过控制策略实现分布式电源的并/离网运行模式,微电网的并/离网运行模式,以及35千伏配电化供电模式,3种供电模式、5种运行形态。”中国电科院配电所微电网研究室工程师李洋介绍道。

  从物理结构来讲,微电网被定义为由分布式电源、储能、负荷和控制装置组成的系统单元。“但是物理结构只是说明了微电网所具备的特征,从性质上来定义,在一定可控限度下能实现能量平衡和功率平衡的一个电网系统,我们就可以认为它是微电网。”吴铭解释道,为了实现微电网系统内的能量平衡和功率平衡,中国电科院对微电网自主研发的“微电网能量管理系统”,使得微电网具备了大脑和中枢神经系统的功能,让微电网对整个系统进行监测控制和能量管理,对整个系统内的资源进行优化配置。由中国电科院提出了“微电网的自平衡度和子平滑度”这一标准,在功能上对微电网做了界定,这一标准使得微电网对主网的依赖降低,从而实现清洁能源的优先就地消纳。“最大可能地接纳分布式能源并网是我们研究微电网、发展智能电网的目标。”吴铭介绍道。

  展望微电网

  在中国电科院微电网研究室,有16名工程师,其中中央“千人计划”专家人才1人,博士6人(博士后1人),硕士8人。别看人数不多,但在分布式电源/微电网科研攻关方面,先后参与完成国家“十二五”863计划战略研究先进能源领域电网分组研究报告、国家电网公司“十二五”科技发展规划战略研究—分布式供电技术专题研究报告;牵头设计了中新天津生态城等我国第一批智能配电网综合建设方案;承担了“含分布式电源的微电网关键技术研发”国家863计划课题,牵头负责了“微网技术体系研究”“微电网应用模式与协调控制技术研究开发与应用”“基于虚拟同步发电机的分布式电源并网关键技术研究”等国家电网公司科技项目10余项;成功研制了分布式电源/微电网并网点双向测控保护装置、分布式电源/微电网集中控制器、智能控逆一体化储能控制器、分布式电源/微电网运行控制与能量管理系统等多项科技成果。

  目前,中国电科院微电网研究室牵头制定了《储能系统接入电网测试规范》《用户侧电源接入电网技术标准》国际标准2项,《分布式电源接入配电网测试技术规范》《分布式电源接入配电网运行控制规范》等电力行业标准5项,《微电网接入配电网技术规定》等企业标准8项。

  在分布式电源/微电网实验能力方面,微电网研究室建立了国内首个交直流混合微电网实验室,配置有光伏发电、风力发电等多种分布式电源系统,化学储能、电磁储能等多种储能形式、交直流模拟电源与模拟负荷等多种智能模拟装置以及微电网控制保护系统与协调运行与能量管理系统,通过对源、网、荷的仿真分析与计算,对网架结构优化设计与科学分组,实现了配电网、分布式电源与微电网的协调运行及并离网不同运行方式间快速平滑切换,实现分布式电源和微电网的最优化接入和高效利用,实现分布式电源/微电网与配电网间的友好互动;实验室具备多种类型分布式电源、储能系统,接入不同电压等级配电网的动态模拟仿真能力,有力支撑了分布式电源与微电网的科学研究和工程实施。

  “跟配网相比,微电网的优势在于它更靠近用户端,所以通过微电网实现多种能量的综合利用,比如三联供就是微网将来发展的方向。”吴铭说道。

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