分布式电源和微网在智能配电网自愈功能中的作用

    近年来，智能电网已成为电力业界的热门话题，被认为是改变未来电力系统面貌的电网发展模式。特别是报导了美国政府将建设智能电网列为其经济振兴计划的主要内容后，更是在全世界范围内掀起了研究智能电网的热潮。我国对建设智能电网也高度重视。2007年底，华东电网启动了智能电网项目的可行性研究;2009年3月，国家电网公司提出要“建设坚强的智能化电网”。目前，智能电网的影响受到了国内外政治、经济、金融投资界的高度关注。
    世界上不同国家针对本国的能源和电网现状制定了不同的智能电网发展目标，其重心大部分都在配电侧。美国侧重于对已有落后的电网基础设施进行改造升级、建设现代化电力系统，并注重需求侧管理和可再生能源的大力应用;欧洲则侧重推广分布式发电，其智能电网技术研究主要包括电网资产、电网运行和控制、需求侧和计量、发电和电能存储4个方面;日本将构建以应对新能源为主的智能电网，进行可再生能源与电力系统相融合、高可靠性系统技术等智能电网研究。中国提出建设国际领先、自主创新、中国特色的“坚强智能电网”包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共6个环节，具有信息化、自动化、数字化、互动化的智能技术特征。
    分布式电源和微网在智能配电网自愈功能实现中的作用进行了初步探讨。
    分布式发电
    分布式发电(DistributedGeneration，DG)，又称分散式发电或分布式供能，一般指将相对小型的发电装置分散布置在用户(负荷)现场或用户附近，以充分利用各种规模不大的分散在用户附近的可再生或非可再生能源的发电方式。从广义上讲，除常规大型集中电站以外的小型电源，如风电、太阳能电站、小型农村水电站、其他小型发电站，均可列入分布式电源之列。分布式发电具有减轻环境污染、降低终端用户费用、降低线路损耗、改善电能质量和提高供电可靠性等特点。根据用户的需求不同，DG可以用来实现备用电源、电力调峰、热电联产以及向偏远地区供电等用途。目前，分布式发电与大电网相结合的供电方式被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资，降低能耗，提高系统安全性、可靠性和灵活性的主要方法，是21世纪电力工业的发展方向。
    但大量分布式电源并网将有可能造成电力系统对其不可控制和难以管理的局面，并引发相应的电能质量、电网安全性和稳定性等诸多问题。为了解决电力系统与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式电源为电力系统和用户所带来的技术经济效益，进一步提高电力系统运行的灵活性、可控性和经济性，以及更好的满足电力用户对电能质量和供电可靠性的更高影响，微网概念应运而生。
    微网
    与常规的分布式能源直接并网相比，微网灵活、系统的将分布式电源与本地负荷组成为一个整体，通过柔性控制可以大大降低分布式电源并网运行对电力用户的影响。微网是一种由负荷和微电源及储能装置共同组成的有机系统。微电源主要通过电力电子技术实现能量的转换及控制。相对于电力系统(主电网系统中的一个可控单元。它可以在短时间内作出响应以满足外部对主电网的需要;而对于用户，微网可以满足本地负荷的特定电能质量要求，并可提高供电可靠性、降低线损等。利用微网技术可整合多种形式的分布式电源，并考虑当地配电网的特点，在一个局部区域内直接将分布式电源、电力网络和本地用户有机的结合在一起。微网可以方便的实现(冷)热电联供，并可以结合电蓄冷(热)技术，缓解电网高峰用电压力，实现用电的移峰填谷，优化和提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境的影响，实现能源的梯级利用，为将来智能电网的实现提供必备的技术基础。微网的基本结构如图1所示。
    智能配电网概念
    智能配电网是智能电网的重要组成部分，国外的智能电网研究和实践大部分都集中在配网侧，如图1所示。智能配电网就是以配电网高级自动化技术为基础，通过应用和融合先进的测量和传感技术、控制技术、计算机和网络技术、信息与通信等技术，利用智能化的开关设备、配电终端设备，在坚强电网架构和双向通信网络的物理支持以及各种集成高级应用功能的可视化软件支持下，允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微网运行鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动，以实现配电网在正常运行状态下完善的监测、保护、控制、优化和非正常运行状态下的自愈控制，最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应和其它附加服务。
    智能配电网主要由主站系统、子站系统、通信系统、配电远方终端组成，通过对配电网各个环节、模块和设备的智能化，同时结合地理信息系统应用，实现正常情况下配电网与电力系统各个环节的协调和优化运行以及故障情况下的快速定位、隔离、恢复、负荷转移等功能，从而为用户提供优质可靠的电能，为电力企业提供便捷、高效的管理平台和途径，进而实现电力企业管理者、电力用户、系统运行操作的协调和统一。
    图2所示是一种智能配电网框架体系。
    分布式电源和微网在智能配电网自愈功能中的作用分析
    由自动输电和配电系统组成、支持高效可靠提供和传输电力的智能电网体系结构，目标是构建一个具有处理紧急和灾变能力的“自愈电网”(selfhealinggrid，SHG)，并能适应当前和今后的电力公用事业环境、市场要求和用户需要。自愈功能的目标是：实时评价电力系统行为、应对电力系统可能发生的各种事件组合、防止大面积停电，并快速从紧急状态恢复到正常状态。其实现方法，可概括为快速仿真决策、协调/自适应控制和分布能源集成3个方面。分布能源集成主要将配电系统中的分散发电设备，包括紧急状态下用户为防止停电所作出的反应(需求侧响应资源)，纳入配电管理系统(DMS)或配电自动化(distributionautomation，DA)，使DER在电力系统正常、紧急和恢复状态下，实现和输配电系统的实时协调运行。SHG的任务就是把这些日益增加的分散发电，进一步纳入配电管理系统(DMS)和配电自动化(DA)中，使之在正常、紧急和恢复状态下能与输配电系统实时协调运行。