智能电网与微电网在新能源领域的应用前景

[摘 要]随着新能源技术的发展，传统电网无法大量消纳光伏、光热、风电等新能源电力，智能电网应运而生，同时，为了配合智能电网的发展需求，微电网的发展也日新月异。本文将论述智能电网在新能源利用中的重要作用，智能电网与分布式能源的融合过程中微电网的功能，以及太阳能，风能发电等并网的一些设想。

[关键词]智能电网 微电网 新能源 分布式能源 智能住宅 混合电力智能调配

中图分类号：TU123 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0210-01

前言：

气候变暖、能源短缺是迄今人类所遇到的最大范围的公共危机，向低碳绿色经济转型已经成为世界经济发展的大趋势，节能减排、绿色能源、可持续发展等课题逐渐成为各国关注的焦点。各国政府已开始认识到智能电网在促进开发低碳技术方面的重要意义，越来越把智能电网建设当作一项战略性基础设施投资。卓有成效的推进新能源和智能电网的技术融合与产业发展，提高能源效率和可再生能源使用效率、减少温室气体排放，是未来电网发展的必然趋势，一个可以融合分布式可再生能源的智能电网是国家能源战略的方向，是改革能源布局的必由之路。

正文：

（一）智能电网

智能电网就是将先进的传感测量技术、信息技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、减小对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、实现与用户间的互动和为用户提供增值服务等多个优点。

与现有电网相比，智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点，其先进性和优势主要表现在：

（1）具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入，电网的坚强性得到巩固和提升。

（2）信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时，电网可以快速隔离故障，实现自我恢复，从而避免大面积停电的发生。

（3）柔/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用，使电网运行控制更加灵活、经济，并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。

（4）通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。

（5）实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用，为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。

（6）建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用；电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务

（二）微电网

微电网是由各种分布式电源、储能单元、负荷以及监控和保护装置组成的集合；具有灵活的运行方式和可调度性能，能在并网运行和孤岛运行两种模式间切换；通过相关控制装置间的协调配合，可同时向用户提供电能和热能。根据实际情况，系统容量一般为数千瓦至数兆瓦，通常接在配电网中。对大电网来说，微电网可作为一个可控的“细胞”，是一个简单的可调度负荷；对用户来说，微电网可作为一个可定制的电网。

微电网是对智能电网的强力补充和支撑，分布式能源电力归于智能电网产生的波动，故障或者安全性问题都将被微电网吸收消化，能够抵抗一定的物理和网络攻击，实现系统的平衡和稳定。另外，微电网具有强大的备用功能，由于其可对分式式电能进行小范围的分配，调度，可保障一定区域内电力系统的有效运行。另外微电网具备极强的兼容性，可接入不同的发电和储能系统，自身实现电能的转换和存储。

（三）新能源与智能电网、微电网的联系

智能电网的发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网，其核心内容之一是解决分布式能源中各种新能源发电的接入和有效调配以及安全、可靠、稳定运行问题。解决智能电网与分布式能源的融合问题，是摆在全世界电力行业的一个“心病”。这是因为风能和太阳能光伏等可再生新能源发电存在不稳定、可调度性低、接入电网技术性能差和对电网谐波管理的影响等一系列问题有待解决，都认识到以分散方式构建组成微网并接入配电网就地平衡，加强用户侧互动与管理，可推进分布式电源利用，促进智能住宅的发展，加速智能电网和互动服务体系建设。

可以说，未来智能电网的重要角色之一的终端用户，是指在新型电力市场中，以利用风能发电、太阳能发电等分布式电源为目的的单一电网用户者。其追求的目标是将自有的发电设备容量在几百瓦至几百千瓦之间，单机容量在100千瓦以下，自发自用，多余电量自行调配出售或出售给电网，在配电网低压侧（或用户侧）自行组网或并网，由智能控制器自动控制组网或并网条件，当满足组网或并网条件时自动组网或并网，反之，则随时脱网。对于发电设备容量在几百瓦至几千瓦之间的家庭用户，可通过220V插座“即插即得”。

新能源、微电网、智能电网之间是流水线式的网络结构，分布式新能源电能通过微电网实现储存和转换，将一个个独立的微电网通过智能电网联结起来，相互支援、相互调剂，就是分布式电网，也可以叫电力分布式能源网。三者紧密联系，发展上追求速度同步，理论同步，设备同步，必须有相匹配的系统构造。

（四）太阳能，风能发电并网的设想

以太阳能发电为例，目前有两种作法，一是并网发电，蓄电――变电――输电，进电网后还要二次变电和经过配电后供给用户；另一种方式，就是孤岛形式，一户一系统，自装自用，难以摆脱靠天发电，靠天用电的限制，为了改善应用效果，只有加大投资，增大太阳能发电设备，增加蓄电池容量，这样的结果是好天时浪费，坏天气又不够用，而且，用电大时不够用，不用电时还需要放电，对用户用电来说没有保证。另外，太阳能、风能发电受天时，地理，环境的影响很大，极度不稳定，不稳定的，断续的电能进入电网，会造成谐波、增大损耗、降低电能质量，为此特提出以下设想：

1.设置智能检测装置，时刻检测电能量，过大时自动中断发电或者将多余电能传送给持续耗能装置，保证电能的稳态输出，利用适当的电力系统，滤除劣质电能，保证电力质量。

2.开发新的中小型电能存储设备，将新能源发出的电全部存储，再储能装置内经过适当的处理，达到稳定、优质的标准后，一次性输入电网，投入大规模使用。

3.将太阳能发电与风能发电结合起来，两者相辅相成，互相补充，扬长避短，在太阳能发电过量时，输给风力发电机，保证风力发电的连续性、稳定性、可靠性。风能对于太阳能也能达到优势互补的作用。

4.大规模试用和改进混合电力智能调配技术”，从技术上和实践上都很好地实现多能源电力输入，多电源电力输出，智能化节点，数字化互连，节点间自由互连，资源自动调配与共享，自动构建形成微网且可多微网互连、互通；也可以作为电网单一可控的独立用户系统很好的与大电网相连，解决了分布式能源接入电网的难题，实现电能互补，增强大电网和微网两个方面的性能鲁棒性及改善黑启动能力。

结束语：

伴随着能源的枯竭，新能源的开发和利用必将成为未来资源发展的主流，新能源将以不同的方式转换为电能支撑社会经济的发展，大规模地发展新能源经济，智能电网与微电网将逐步取代传统电网，从而实现对分布式能源统一集中的调度，三者的发展有着密不可分的联系，必须着力因地制宜地开发智能电网，实现更科技、更环保、更经济的目标。

参考文献

[1] 肖世杰，构建中国智能电网技术思考，电力系统自动化，2009，33（9）：124.

[2] 刘琦琳.智能电网的现实意义[J].互联网周刊，2008.4.

作者简介

闫文龙（1992.11.10），男，河南省许昌市人，民族：汉；学历：在读本科生；中南大学信息科学与工程学院电气工程及其自动化，邮编410012.