浅析微电网规划及运维关键技术的研究及应用

浅析微电网规划及运维关键技术的研究及应用

Summary：微电网是源网荷储满足安全性与经济性的局部电网，不仅可独立运行，也可以并入电网，可最大程度地利用可再生能源形成分布式供电，并提高供电的可靠性、降低成本、实现智能化。本文主要基于微电网技术应用的现状及问题，由规划、建设、运维、服务四方面提出微电网应用过程中相关建议。Keys：微电网、源网荷储、规划前言：作为当今可再生能源利用及智能电网领域最受的智能微电网技术，既可践行“碳达峰、碳中和”的关键举措，实现最大程度对可再生清洁能源的应用，又可以在一定程度上减少对传统能源的依靠，提升局部电网的供电可靠性。目前我国已陆续开展相关微电网技术的规划研究及试点应用，如何高效与经济将微电网技术由规划、建设、运维及服务领域进行有效承接，是目前微电网技术研究及应用过程中面临的重要挑战。1.研究现状

国外方面，美国率先比较完整提出微电网研究，主要基于微电网的建模、仿真方法、保护、控制策略及经济分析，并通过示范项目项目制定对应的管理及技术标准。日本基于分布式能源最大程度应用及用户个性化用电需求，提出了灵活可靠性和智能能量供给系统，既实现了能源结构的多样化调整，又最大限度满足用户多种电能质量要求［1］。国内方面，珠海东澳岛智能微电网项目利用发电单元、储能单元和智能控制，通过多级电网的安全快速切入或切出，实现微能源与负荷一体化，清洁能源的接入和运行。崇明岛示范工程以智能电网整体集成优化为目标，构建了以弹性灵活的多类微电网群为“网元”的智能用电系统。新疆吐鲁番新能源城市微电网示范工程项目实行“自发自用、余量上网、电网调剂”的运行机制，让整个电网更加坚强可靠。2.主要存在问题微电网在提升供电可靠性、电能质量等方面有很多优点。相对于大电网，微电网可以实现持续供电，作为大电网的重要补充电网。但是根据我国微电网的研究现状，微电网主要存在的重点问题包括：2.1规划方案的前瞻性需提高一是部分规划方案未预留远期微电网建设裕度。新型电力系统发展模式下配电网规划宜预留一定的电网裕度，一方面为满足后期分布式电源的就地接入及消纳，另一方面需考虑后期电网的储能建设需求。二是如何选择应用场景仍未明确条件。何种条件采用何种形式的微电网，应用边界条件如何仍未有明确要求。三是微电网规划技术人才缺乏。规划人员自主规划能力及规划方案统筹能力的局限，对微电网新技术新规范研究推广力度不足。2.2装备技术水平仍需进一步提升一是配电网网架薄弱、智能化水平低问题依然存在。部分区域网架薄弱、装备技术水平低等问题依然存在，故需差异化规划满足不同区域的微电网建设需求。二是如何实现孤岛运行和并网运行间平滑切换，既满足用电质量要求，又满足可靠性及安全性要求需进一步探索［2］。三是分布式能源具有较强的随机性、波动性和间歇性，存在电力支撑能能力不足且对极端天气的耐受能力相对脆弱等问题，如何随季节、季候等因素构建分布式电源和负荷不确定性模型，准确建模和评估分布式电源和负荷预测误差是微网及微网群协同调度，也是一大挑战。2.3建设运维与微电网规划承接紧密度不足一是微电网可实现局部区域内可靠性与经济性的最优模型，如何综合考虑初始资本投资、置换成本、运行维护成本及购电费用的经济性，确认微电网模式下购售电定价机制，也是目前微电网规划方面未解决的重要难题。二是部分微电网项目仅停留在试点应用，如何标准化应用及建设未有明确。3.微电网关键技术3.1规划方面3.1.1因地制宜设置应用场景一是微电网规划设计的主要任务是评估当地能据资源，充分考虑到当地的负荷曲线及特性、能掘需求和现有的供电配置设施。前期调研应包括：资源分析（含可再生能源、储能、化石能源、现有的能据供应及其可调节性）、负荷情况（含负荷情况及特性、未来发展需求）、装备情况（含主配网架、一二次设备、相关指标等）以及对应区域内未来规划建设发展方向（电网规划及政府招商引资计划等）。二是因地制宜设置不同应用场景。根据微电网是否能够接入公共配电网、当地分布式能源特点、负荷特性等，将其设计为并网型或独立型微电网。综合考虑用户对环境保护、电能质量、供电可靠性、经济性等要求。3.1.2加强出力研究及负荷预测微电网需要应用不可调度的自然资源（太阳能和风能等）。太阳能分析需要基于月度、年度的太阳能辐射和日照强度数据等。风资源分析应在可能的风电机组安装地点，收集月度以及年度风况数据。总之，不可调度资源应根据当地自然环境、工程地质条件、场地利用状况、设备供应等因素来选择不可调度资源发电机组，并应确定其最大可用容量。负荷预测要结合区域内电量及负荷特性历史数据，同时收集各行业的发展需求。在规划设计时应区分不同负荷，已确保不同模式下区分重要负荷及可切除的可控负荷。与此同时，负荷预测应进行短期、中期、长期负荷预测，为电网的可发展性、可靠性、经济性综合考虑。3.2建设方面3.2.1提升区域内装备水平微电网作为“源、网、荷、储”综合运行的小型电网，应建设稳固的控制系统，实现对应的功率平衡、需求侧管理及经济调度等功能，还可以实现不同运行模式的平滑切换、故障判别及处理、黑启动等能力。同时要与外部公共电网实现信息互通，故微电网建设必须建立可靠的控制、保护及通信系统，既可实现信息交互，又能自动化判别并稳定运行，要大力推动电力电子技术在微电网领域的应用。3.2.2推进微电网区域的标准化建设微电网建设是未来电网建设的必然趋势，但标准设计及典型造价仍不完善。微电网的应用向差异化、标准化方向发展，所以在微电网建设过程中需结合相关技术标准探索微电网的标准化建设模式，明确相关建设要求，以便更好发挥微电网的技术魅力。3.2.3强化规划建设评价微电网规划设计评价内容包括项目建设条件评价、规划设计方案评价。项目建设条件评价应包括建设必要性、资源条件、场址条件等方面。规划设计方案评价应包括微电网供电能力、接入系统方案、配置方案、技术成效、社会经济效益评价等方面。项目出库及建设后应及时开展评价，回顾项目规划建设及运行情况，分析规划预期设想与实际运行之间的差异。在评价过程中加强规划人员技术培训，提升微电网规划能力。3.3运维方面3.3.1规范设备台账管理微电网区域内应建立完整的设备及用户台账，主要包括分布式电源、储能装置及电气一次设备、电气二次设备、监控系统、站用电系统、配电设施、重要及敏感用户清单、用户负荷情况等，并实时更新。建立台账管理的标准清册，将对应的台账信息数据化及系统化管理，明确对应设备主人及客户经理动态更新。3.3.2加强运行维护及消缺一方面应根据运维管理要求制定对应的巡视计划、设备缺陷、隐患排查及治理、预试定检等相关管理及技术要求。另一方面应建立设备缺陷管理档案，制定设备缺陷定性和分级，运行维护人员根据设备缺陷分级执行相应缺陷处理操作，并采用全过程跟踪、闭环管理方式，确保每个缺陷按计划处理。同时定期检查各品、备件的数量和状态，对损坏或故障的各品、备件及时更换和补充。3.4服务方面3.4.1掌握需求侧负荷变化情况微电网是一个动态变化的电网，一方面及时掌握区域内现有用户的用电负荷情况，做好用电负荷特性分析。另一方面及时收集增减容需求，结合负荷预测模型校验电网安全稳定运行的参数，确保电网运行不超边界，同时满足用户的可接入性。微电网区域内的用户负荷或电源变化情况应提前掌握，防止用户接入打破系统的平衡或突破系统边界条件。3.4.2跟进区域内重点用户需求微电网在极端情况下优先保障区域内重点用户供电。当供电不足时应首先切除低优先级的负荷，保障重要负荷的供电。低优先级的负荷也可以在用电高峰时段通过主动切除的方式参与需求侧响应。需求侧响应能以旋转备用的方式参与功率平衡。故服务过程中应及时动态更新区域内重点用户清单，了解重点用户负荷变化，以便微电网策略进行动态调整。4.总结微电网研究基于分布式能源出力模型研究、微网群的稳定研究及安全经济运行分析等，在一定程度上可有效解决电网网架薄弱、区域供电难等问题，提升供电可靠性和供电质量。故如何建设规划、建设、