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农村户用型智能微电网设计探讨

日期:2016-09-23    来源:国网山西朔州供电公司  作者:霍宇波

国际电力网

2016
09/23
11:31
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关键词: 智能微电网 电网技术

我国电力行业的发展虽然异常迅速,但由于我国地域辽阔,区域经济存在差异性,局部仍然存在供电可靠性以及电能质量偏低的问题。特别是在农村地区,这种问题表现得尤为明显主。为了有效的解决这一问题,就需要深入分析当地的分布式能源结构特点,广泛吸收此类分布式能源,从而拓展形成一种新型的户用型微电网供电发展模式。本文现主要针对农村户用型智能微电网设计及实践应用进行探讨,以供参考。

1结构设计

通常在微电网设计当中,分布式电源均是直接或间接产生相应的直流电流,然后以此来结合电力电子变换装置对直流电源进行转换以供应负载或并网。所以,微电网的结构通常都可以直接采取前级直流的并接结构来进行,也可通过后级交流并接的结构,甚至是混合并接结构等。并且在直流并接微电网当中,通常其储能装置以及分布式电源等,都可直接通过电力电子器件的形式将其连接在相应的直流母线之上,然后直接结合逆变器(DC/AC)将其转换为交流电。而交流并接微电网,其分布式电源和储能装置都按照单独配置逆变器的形式汇接于交流母线处。

可以看出,直流和交流两种并接形式的差异主要表现在各个分布式发电单元和储能装置的电力电子接口装置及并接的位置等。相比之下,直流并接微电网通常具备以下方面的优势:

(1)所需投入的设备资金相对较少,在能源利用等方面的效率比较高。直流并接系统其各个分布式电源都只需通过直流变换装置共用逆变器来将其转换为交流能量。

(2)可直接通过储能装置在直流侧进线快速的平滑,从而有效的缓冲其分布式能源的波动。

(3)在各个分布式电源的共用逆变器的使用方面,通常都不需要考虑其各个分布式电源间是否存在同步的问题,同时也不需要考虑其各个电源间所具有的环流及功率的控制问题,因此很容易实现有效的控制。

由于户用型微电网,其本身的分布式电源容量通常都比较小,因此从其系统的建设成本和运行的控制角度来分析,直流并接结构更有优势。为此,本文在常规的直流并接结构上进行优化改善,以此来设计出专门符合农村户用型微电网的网络结构。如图3所示。

图3 户用型微电网结构图

2 容量配置

在配置户用型微电网的容量过程中,通常需要对其供电可靠性、经济性以及安全性等多方面因素进行综合性的考虑,包括电源分布式类型、双向逆变器的容量选择以及储能蓄电池的容量配置等。

(1)优化选择逆变器容量。双向逆变器是户用型微电网中的核心装置,针对其所进行的容量选择要充分的考虑到其最大负荷量的要求。

(2)分布式电源的类型及具体容量需要严格依照分布式能源结构的特点来确定。分布式电源类型的选择方面,通常都很容易受到本地风、光等多项资源类型的直接影响。而且,其容量配置还必须充分考虑其具体的运行模式和相应的投资成本问题。

(3)配置储能蓄电池的容量,储能蓄电池属于微电网内部各分布式电源和负载间有效缓冲平滑的环节,其具体的容量配置应当充分考虑到分布式电源本身的容量大小,以及孤岛状态下是否能满足重要负荷持续供电时间的需求。

3 控制策略

户用型微电网通常都需要充分结合配电网的状态、蓄电池状态以及分布式电源来进行自主式的选择运行模式,这样才能真正使其具备更加灵活的网络重构及协调控制的功能,从而真正有效的保障系统的稳定可靠。所以,针对其所设计的控制策略,主要在于对其运行模式的准确判断和转换,以及对系统的保护。通常双向逆变器处在孤岛逆变状态时,其对外以电压源的形式来表现。因此在配电网恢复正常之后,微电网一般都会自主的切换为一种并网的状态。因此,就可以结合分布式电源以及蓄电池的荷电状态,将其转入到并网馈电及充电的模式当中。

4 远程监控

由于农村用户自主应用能力相对较差,因此相应的户用型微电网系统都必须要结合相应的管理人员来开展协助监视控制管理的形式,才能真正确保系统的安全稳定运行。所以,就必须要充分结合其实际需求来设计出一套完善的远程监控系统,从而真正以此来针对农村户用型微电网实施远程的监控。针对户用型微电网,通常要求远程操作人员必须要严格的监控系统的实时数据及运行状态,同时还需要充分的结合相应的历史数据深入分析微网内部各个单元用发电的具体情况。综合考虑,户用型微电网远程监控系统应当具备以下几个方面的功能。

(1)数据的存储、采集和处理,包括各个单元的遥信和遥测等历史数据。其中遥信量的变位应当主动上传,而遥测或者是历史数据则既可按需要召唤上传或者主动上传。

(2)报警及事件统计。主要是针对各个单元的预计或者故障灯事件类信息。

(3)监控功能。主要是结合遥信和遥测数据对视电网的运行状况进行实施监测,,要预先对远程控制及各个单元启停机参数进行有效设定。

(4)画面及曲线的有效显示。主要包含各个单元中的电流、电压以及功率等实时的曲线和历史曲线。

(5)数据的报表及统计。统计各单元的发用电量,比如光伏和风机等分布式电源的日发电量统计。

(6)权限管理。运行人员必须依据权限进行有效的操作,从而防止误操作所导致的系统运行异常情况的出现。

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