中國能源與電網的特點體現為能源資源分布不均,負荷發展快速,電源結構以煤電為主,調節能力不足,環保壓力大,這些因素構成了我國智能電網的發展動力。然而,隨著中國技術、經濟各方面的迅猛發展,能源與電網相應承載了許多前所未有的壓力,在節能減排、能源結構、能源分布、電力調配、防災能力、供電可靠性等方面存在諸多問題。
在能源的分布方面,我國一次能源與用電需求分布極不均衡,電力流主要由西北、西南煤電、水電基地向東部受端中心,輸電距離長、輸送容量大,形成了多個受端中心,未來隨著能源開發西移和北移速度加快,大型能源基地與能源消費地之間的輸送距離將越來越遠,能源輸送的規模將越來越大,對輸電的技術要求亦將越來越高。
智能電網和微電網技術將為促進清潔能源的發展、減小碳排放、提高電力企業效益、解決我國電網的快速發展與網架結構薄弱的矛盾做出貢獻;為設備制造商、電力企業和電力用戶提供新的機遇與挑戰。
微電網是由各種分布式電源、儲能單元、負荷以及監控和保護裝置組成的集合;具有靈活的運行方式和可調度性能,能在并網運行和孤島運行兩種模式間切換;通過相關控制裝置間的協調配合,可同時向用戶提供電能和熱能;根據實際情況,系統容量一般為數千瓦至數兆瓦,通常接在配電網中。對大電網來說,微電網可作為一個可控的“細胞”,是一個簡單的可調度負荷;對用戶來說,微電網可作為一個可定制的電網。
微電網技術可為分布式發電及可再生能源發電技術的整合和利用提供靈活和高效的平臺,可削弱分布式發電對電網的沖擊和負面影響,是電力產業可持續發展的有效途徑,符合當前“節能減排,建設集約型社會”的能源利用方式。加快分布式發電接入技術、微電網運行控制技術和保護協調技術等相關微電網關鍵技術的研究,同時建設示范性工程,對于促進分布式能源發展具有重要意義。
微電網并網時,所有微型電源采用恒PQ控制策略。當主網故障微網孤網運行時,其中一個微型電源將切換為V/f控制策略,對微網系統電壓和頻率直到支撐作用,其它微型電源保持PQ控制運行,不能與電壓和頻率的調整。在孤網運行模式,微網內可以通過V/f控制單元的功率跟隨特性來實現電力供需平衡,同時保證較高的電壓和頻率質量。當微電網再次并網時,通過鎖相環控制,確保微網和主網間的頻率和電壓相位相角的一致,基本實現平滑、柔性并網。通過PSCAD仿真研究也證明了該控制策略的有效性,采用合理的控制策略,微電網可以并網或孤網運行,并可實現兩種運行狀態的平滑過渡和轉換。
基于微網結構的電網調整能夠方便大規模的分布式能源互聯并接入中低壓配電系統,提供了一種充分利用分布式能源發電所機制。微網可作為輸電網、配電網之后的第三級電網;相比目前的大電網,這種結構具有顯著的社會經濟和環境效益。通過建立微網可以使得分布式發電應用于電力系統并發揮其最大的潛能。