太阳能微电网作用及实际现场试验应用

【摘要】随着智能电网发展，微电网技术也成为关注的热点。微网可作为输电网、配电网之后的第三级电网。微电网的建设可以使得分布式发电应用于电力系统并发挥其最大的效用。国家新能源示范城市吐鲁番示范区屋顶光伏电站暨微电网试点工程是国家能源局会同国家发改委、国家电监会共同推动的全国首个商业化运行的微电网示范项目，示范区以太阳能利用为重点，将城市规划、绿色建筑、智能微电网、绿色交通等领域高度整合，推动可再生能源在城市建筑中的综合利用，建立新型城市能源体系和管理模式，是当前国内规模最大、技术应用最全面的太阳能利用与建筑一体化项目。

【关键词】太阳能 微电网 现场试验

1 建设微电网的背景

我国资源与需求逆向分布，大容量远距离传输，新能源并网等对输电技术及系统运行控制提出了挑战，智能电网能够大量接入风电、太阳能等清洁能源；与用户双向互动，实现智能生活；提高电网的灵活性和安全性，是新型现代化电网，智能电网将为新能源电力安全高效利用提供技术支撑。规模化新能源安全高效利用正是智能电网建设的重要内容和基本目标。

2 我国现状

根据《2013-2017年中国微电网行业深度调研与可行性分析报告》显示，国内微电网研究处于起步探索阶段，国家电网公司是微电网技术研究的主要机构。2011 年8 月，国网电科院微电网技术体系研究项目通过验收。该项目首次提出了我国微电网技术体系，涵盖微电网核心技术框架、电网应对微电网的策略、技术标准和政策等，制定了我国微电网发展线路和技术路线图，对我国微电网不同发展阶段提出了积极的意见和建议。

3 国家新能源示范城市吐鲁番示范区屋顶光伏电站暨微电网试点工程的实际应用

3.1 分布式电源系统

国家新能源示范城市吐鲁番示范区屋顶光伏电站暨微电网试点工程，是在新建的293栋居民楼屋顶安装多晶硅光伏板的发电模式，即利用了一般闲置的利用率较低的屋面，使屋面得到充分的利用，同时朝南方向的斜屋顶，使光伏板的受光率增大，提高发电率。国家新能源示范城市吐鲁番示范区屋顶光伏电站暨微电网试点工程布置在居民楼顶的屋顶光伏分别经过小型逆变器逆变后，以 400V 电压等级直接接入每栋楼用户配电箱，优先供用户负荷。 用户负荷无法消纳的光伏电量汇流后， 送至箱式变压器低压侧，升压至10kV。

3.2 微电网的形成

用户负荷无法消纳的光伏电量汇流后， 送至箱式变压器低压侧， 升压至 10kV 。 分散布置的 10kV 箱式变压器形成环网（微电网），环网载接入 10kV 开闭所，经 2 回 10kV 出线接入葡萄沟变 10kV 备用间隔和园区内的地源热泵房。293栋楼划分为十几个片区，每个片区设置一台箱变，将380V电压转换为10kV电压，已环网的形式将十几个片区相联，自成一套自给自足的微电网系统。整个微电网系统又通往换流站然后和外网并网。

3.3 信息系统

研究利用先进的信息技术包括数据采集与监视系统（SCADA）和广域测量系统（WAMS）..以及相应的信息支持平台包括统一数据共享平台和自适应通信平台，提高智能电网的安全经济运行。包括采集电力系统突然变化的暂态数据信息，用于继电保护系统和安全稳定控制系统；采集电力系统缓慢变化的稳态数据信息用于安全经济调度系统和电能计量结算管理系统。

3.4 电能质量调节技术

在配电网仿真平台的基础上，通过对无功补偿和电能质量分布特性的研究分析形成合理布局与容量配比方在配电网仿真平台的基础上， 通过对无功补偿和电能质量分布特性的研究分析， 形成合理布局与容量配比方案，并通过光伏系统、储能系统和无功补偿设备等的协调控制，得到电能质量调节系统的运行方式，完成电能质量的优化及治理。

3.5 微电网对配电网及大网并网技术：智能电网

采用平滑可再生能源功率的目标是要消除可再生能源输出功率波动中的高频分量，并网点电功率输出的目标是根据发电计划，结合可再生能源功率预测结果和负荷预测结果，制定合理的总输出功率目标曲线，通过实时调整储能系统的充放电功率以及充放电状态，使“可再生能源+储能系统”的总功率输出负荷计划安排。削峰填谷是储能系统基础的控制功能，可在白天将用户负荷和电动车充电站无法消纳的光伏发电量储存起来，在光伏发电量电动车充电站无法消纳的光伏发电量储存起来， 在光伏发电量减弱或夜晚光伏无法发电的时候释放，达到提高可再生能源利用效率，帮助维持微电网内功率平衡的作用。

3.6 储能技术

在微电网能量管理技术研究的基础上，针对不同运行策略和运行模式下对储能系统的不同要求分析储能系统的响应速度、电能质量、在微电网中的功能实现等方面，结合微电网结构及负荷情况，制定微电网内储能系统容量的配置算法、储能系统充放电特性研究、如何合理维护延长储能系统寿命等，实现微电网的经济性与运行成本最小化。试点工程在换流站设置了1MW的蓄能功能来实现以上功能。

3.7 示范区又一大特点：光电应用一体化综合楼

龙源吐鲁番示范区建筑一体化并网型光伏发电及微电网试点项目新能源技术示范楼（中心）建设用地约5000平米，总建筑面积约2200平米，地上两层。主要功能一层为主控室、会议室、微电网展示、接待室、备品备件库及餐厅厨房等，二层为宿舍、办公室、档案阅览室、活动室等用房。在方案设计中考虑了以下方面的新技术应用。光电幕墙及光电采光顶、跟踪式光伏发电停车场、强光辐射的遮阳系统、光伏驱动通风系统、户外光纤导入照明系统、电动汽车离散型充电站、被动式阳光房、零碳建筑设计、太阳能热利用系统、微电网监控及系统展示系统。

4 结语

新能源技术示范楼（中心）是光伏建筑一体化及微电网等新技术的综合展示，是吐鲁番示范区新能源技术应用的另一个浓缩及展示窗口。本项目的建设除了可满足生产及生活要求之外，对于更好的推动国家在光伏建筑一体化及节能技术等产业的发展方面可起到积极作用。

参考文献：

[1] 智能电网建新能源全面并网日渐成熟[N].中国产业经济信息网，2013.12.02.

[2] 微电网基础知识解析[N].电池英才网，2013.08.24.