智能微電網(wǎng)的應(yīng)用研究概述1.1智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)智能微電網(wǎng)系統(tǒng)是由五大板塊組成的，它們之間聯(lián)系緊密，互相配合，這五大板塊分別為電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，繼電保護(hù)系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)[20]，智能微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1-1所示：圖1-1智能微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)：能量管理系統(tǒng)是智能微電網(wǎng)中最重要的模塊，相當(dāng)于人類(lèi)的大腦中樞，控制著整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的分析智能微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，可靠性以及電網(wǎng)的穩(wěn)定性。它比傳統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)更加智能化，不需要人員值守就能運(yùn)行，使微電網(wǎng)完全實(shí)現(xiàn)自治運(yùn)行。完善的智能微電網(wǎng)還有更加強(qiáng)大的學(xué)習(xí)功能，智能微電網(wǎng)建立后可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況將氣象參數(shù)輸入到系統(tǒng)中，微電網(wǎng)就可以自主學(xué)習(xí)，隨著智能微電網(wǎng)的不斷發(fā)展，當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)不斷更新，系統(tǒng)也會(huì)不斷的修正自身的運(yùn)行數(shù)據(jù)，逐步完善自身的功能，運(yùn)行一段時(shí)間后，智能微電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源發(fā)電的記錄和預(yù)測(cè)，并且做到系統(tǒng)能量的平衡調(diào)度。電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的功能包括：發(fā)電量，負(fù)荷的檢測(cè)與預(yù)測(cè)，蓄電池荷電狀態(tài)的預(yù)測(cè)，從而提高電力消納能力。發(fā)電量檢測(cè)與預(yù)測(cè)：隨著歷史數(shù)據(jù)的不斷增多，可以根據(jù)以往數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，對(duì)未來(lái)幾小時(shí)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，甚至可以預(yù)測(cè)到未來(lái)幾天時(shí)間內(nèi)的發(fā)電量。負(fù)荷的檢測(cè)與預(yù)測(cè)：負(fù)荷在每個(gè)時(shí)間段和每個(gè)季節(jié)的用電量都有很大的差別，用電高峰期和低谷期相差比較大，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)刎?fù)荷用電規(guī)律來(lái)預(yù)測(cè)下一時(shí)段的用電量。蓄電池荷電狀態(tài)預(yù)測(cè)：蓄電池荷電狀態(tài)與新能源發(fā)電量和負(fù)荷用電量有關(guān)，可以根據(jù)蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)也根據(jù)發(fā)電量和用電量來(lái)預(yù)測(cè)蓄電池下一階段的荷電狀態(tài)。繼電保護(hù)系統(tǒng)：近年來(lái)分布式發(fā)電發(fā)展迅速，得到了國(guó)家的大力支持，逐步緩解了傳統(tǒng)能源緊張的問(wèn)題。分布式發(fā)電是綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)電技術(shù)，對(duì)環(huán)境污染較小，但是分布式發(fā)電具有時(shí)段性，受環(huán)境影響較大，并網(wǎng)容易沖擊配電網(wǎng)，并且影響到負(fù)荷的穩(wěn)定，給大電網(wǎng)的運(yùn)行和控制帶來(lái)了很多棘手的問(wèn)題，并且繼電保護(hù)也更加困難。智能繼電保護(hù)技術(shù)比較完善和先進(jìn)，它是通過(guò)信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，精度較高。能夠快速的反映出故障的位置，自動(dòng)斷開(kāi)故障電路，并且能夠發(fā)出警報(bào)，能夠?qū)崿F(xiàn)不拒動(dòng)，不誤動(dòng)。以最短的時(shí)間切除故障，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，保障非故障線(xiàn)路能夠正常的供電，把故障范圍縮小到最小，提高電網(wǎng)遇到故障時(shí)的穩(wěn)定性。通訊系統(tǒng)：智能微電網(wǎng)采用的通信方式有很多種，都是采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，遵循通信標(biāo)準(zhǔn)1EC61850和CDT的規(guī)約。智能微電網(wǎng)具有強(qiáng)大的通信功能，每個(gè)主站和多子站之間都有密切的聯(lián)系，可以實(shí)時(shí)傳輸配電網(wǎng)的電壓電流自己功率狀態(tài)，一旦出現(xiàn)波動(dòng)就會(huì)準(zhǔn)確的發(fā)出信號(hào)，傳輸?shù)嚼^電保護(hù)系統(tǒng)快速切除故障，使配電網(wǎng)各個(gè)系統(tǒng)之間聯(lián)系更加密切，提高配電網(wǎng)的供電可靠性以及安全性。儲(chǔ)能系統(tǒng)：儲(chǔ)能系統(tǒng)是智能微電網(wǎng)的重要組成部分，分布式電源發(fā)電是不受控制的，發(fā)電量變化較大，容易對(duì)電網(wǎng)造成各種問(wèn)題，因此設(shè)立儲(chǔ)能環(huán)節(jié)是很重要的，通過(guò)蓄電池的充放電可以減小發(fā)電側(cè)發(fā)電量的波動(dòng)。蓄電池一般都是安裝在分布式電源附近，可以將多余的電量?jī)?chǔ)存起來(lái)，當(dāng)負(fù)荷側(cè)電量不足時(shí)，蓄電池可以通過(guò)放電使電網(wǎng)趨于穩(wěn)定，所以說(shuō)要選擇大容量的蓄電池，這樣更加經(jīng)濟(jì)可靠。為了避免過(guò)充放，增加蓄電池的使用壽命，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)是一項(xiàng)重要的任務(wù)，當(dāng)檢測(cè)到蓄電池處于異常狀態(tài)時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，采取相應(yīng)措施使蓄電池停止充電或放電，保證配電網(wǎng)正常運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)可以采集到配電網(wǎng)中的各種數(shù)據(jù)，其中包括直流側(cè)的電流電壓以及交流的的各相電流和電壓，單個(gè)分布式電源的發(fā)電量和總發(fā)電量，儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，負(fù)荷側(cè)的用電量等。監(jiān)控系統(tǒng)就相當(dāng)于智能微電網(wǎng)的眼睛，工作人員可以通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)隨時(shí)掌握到智能微電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并且可以了解到分布式電源的運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也可以讓人們了解到新能源發(fā)電的現(xiàn)狀，以及應(yīng)用情況，可以提升人們節(jié)能環(huán)保的意識(shí)，使越來(lái)越多的人把目光投入到新能源發(fā)電中。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)新能源發(fā)電的發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)起到了積極作用，讓節(jié)能減排走進(jìn)大眾的視野，產(chǎn)生了良好的社會(huì)現(xiàn)象。1.2智能微電網(wǎng)的消納問(wèn)題目前提高智能微電網(wǎng)的電力消納能力是非常重要的任務(wù)，在智能微電網(wǎng)并網(wǎng)和孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，最大的問(wèn)題就是發(fā)電和負(fù)荷要電力消納平衡。當(dāng)前新能源發(fā)電存在時(shí)段性，比如光伏發(fā)電在中午為高峰期，晚上基本沒(méi)有發(fā)電能力，風(fēng)力發(fā)電存在風(fēng)季和非風(fēng)季，但是負(fù)荷側(cè)用電高峰期是早上和晚上，也就是存在這樣的問(wèn)題：發(fā)電高峰期電力不能充分的利用，發(fā)電低谷期發(fā)電量又不夠用。所以這時(shí)就體現(xiàn)出了智能微電網(wǎng)的作用，智能微電網(wǎng)可以通過(guò)發(fā)電量預(yù)測(cè)對(duì)新能源發(fā)電量進(jìn)行調(diào)控和儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)電力很好的消納掉，在發(fā)電高峰期通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)能，并且可以通過(guò)風(fēng)葉變槳和切斷一部分光伏電板，以此來(lái)減少發(fā)電量。在發(fā)電低谷期通過(guò)儲(chǔ)能對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電，如果儲(chǔ)能裝置也不能提供足夠的電能，這時(shí)需要負(fù)荷需求響應(yīng)切斷一部分不重要的負(fù)荷，優(yōu)先向重要符合提供電能，或者將一部分可轉(zhuǎn)移負(fù)荷轉(zhuǎn)移至發(fā)電高峰期使用，保證負(fù)荷側(cè)的電壓穩(wěn)定，以及保證負(fù)荷側(cè)的用電安全。通過(guò)發(fā)電量的預(yù)測(cè)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電，可以提高電力的消納能力。不僅可以降低智能微電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)成本，提高了智能微電網(wǎng)的利益，還提高了電網(wǎng)的可靠性。減少了棄風(fēng)棄電現(xiàn)象的發(fā)生，也解決了負(fù)荷側(cè)用電不穩(wěn)定的問(wèn)題。使一個(gè)地區(qū)的電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定，不會(huì)受到其他電力系統(tǒng)的干擾，使智能微電網(wǎng)更加可靠安全。1.3智能微電網(wǎng)電力消納國(guó)內(nèi)外研究關(guān)于智能微電網(wǎng)電力消納問(wèn)題近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已得到了深入研究，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一方面通過(guò)儲(chǔ)能提高消納能力，儲(chǔ)能接入可解決新增設(shè)備投資成本高、利用率低等問(wèn)題[1]。文獻(xiàn)[2]提出一種電熱儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)提高風(fēng)電消納能力，將多余的電能以熱能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，減少棄風(fēng)率。文獻(xiàn)3提出一種混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，將蓄電池和超級(jí)電容結(jié)合起來(lái)，兩者互補(bǔ)，并且對(duì)兩種儲(chǔ)能裝置進(jìn)行能量分配，協(xié)調(diào)兩種儲(chǔ)能裝置共同進(jìn)行功率補(bǔ)償。智能微電網(wǎng)在孤網(wǎng)模式下運(yùn)行時(shí)，混合儲(chǔ)能裝置是穩(wěn)定母線(xiàn)電壓穩(wěn)定比較好的辦法，可以解決微電網(wǎng)功率不平衡的問(wèn)題，但是超級(jí)電容存在容量小的問(wèn)題[4]。文獻(xiàn)[6]構(gòu)建含電鍋爐的風(fēng)電消納及含儲(chǔ)熱的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度模型；文獻(xiàn)[7]通過(guò)協(xié)調(diào)熱電機(jī)組和風(fēng)電的出力以及安裝儲(chǔ)熱設(shè)備以達(dá)到增大風(fēng)電消納能力的目的；文獻(xiàn)[8]通過(guò)鉛酸儲(chǔ)能系統(tǒng)改善饋線(xiàn)的光伏消納能力，然而光熱電站，抽水蓄能電站以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用及其在傳輸和轉(zhuǎn)換電能時(shí)的能量損耗不可忽視。如文獻(xiàn)[16]通過(guò)系統(tǒng)大范圍儲(chǔ)能布置以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)負(fù)荷“削峰填谷”的目的，進(jìn)而消弱負(fù)荷波動(dòng)的程度，以增大風(fēng)電消納能力一方面可以通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)提高電力消納能力[10]。根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度和要求，對(duì)風(fēng)光出力進(jìn)行控制，并且系統(tǒng)中加入儲(chǔ)能裝置對(duì)發(fā)電量進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以提高電力消納能力[11]。另一方面是負(fù)荷需求響應(yīng)。文獻(xiàn)[12]提出了兩種需求響應(yīng)措施，包括可轉(zhuǎn)移負(fù)荷和電力替代，并對(duì)其在可再生能源電力調(diào)節(jié)中的作用進(jìn)行了定量分析，從而增加光伏的消納能力。文獻(xiàn)[13]提出