1、微网并网运行存在的问题及应对措施【摘要】微网并网运行成为现代电力企业研究的热门，本文首先介绍了微网的相关知识，然后提出了微网并网运行存在的问题及应对措施，最后说明了微网运行的保护措施，希望能对实际工作有一定的指导作用。【关键词】微网并网运行对策 中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号： 近年来，随着电力系统的不断发展，发电方式呈现两极化的趋势，一方面向用电需求量大且负荷相对较多的地区集中供电，一方面对负荷相对分散且具有清洁能源的地区采用分布式发电。而分布式发电污染少，发电方式灵活，能源利用率高，安装地点灵活，并且与集中式发电相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了集中输电的线路损
2、耗。分布式发电可以减少电网总容量，改善电网峰谷性能，提高系统的供电可靠性和灵活性。我们称基于分布式发电和负荷的系统为微网。 一、微网的概述 1、微网的含义 国际上对微网的基本定义是：微网是由各种分布式电源/微电源、储能单元、负荷以及监控、保护装置组成的集合；具有灵活的运行方式和可调度性能，它在工作中存在与主网并网运行、孤岛(自主)运行两种典型的稳态运行状态和两种过渡状态，过渡状态是指正常运行下微网与主网间解列、并列以及微网从停运通过黑启动恢复控制向稳态运行转移的系统恢复。微网的分布式电源(DG)采用的是一种分散、非集中式的发电方式，具有以下特点：接近终端用户；容量很小，一般为几十千瓦到几十兆瓦
3、；以孤立方式或与配电网并网方式，运行在 380V 或 10kV或稍高的配电电压等级上(一般低于 66kV)；采用洁净或可再生能源(天然气、沼气、太阳能、生物质能、风能-小风电、或水能-小水电） 。微网的基本结构如图 1 所示。 图 1 微网基本结构 2、微网的特点 通过微网的结构和定义可知，微网技术是新型电力电子技术和分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合。具有以下主要特点： (1)微网提供了一个有效集成应用 DG 的方式，继承拥有了所有单独DG 系统所具有的优点； (2)微网作为一个独立的整体模块，不会对大电网产生不利影响，不需要对大电网的运行策略进行修改； (3)微网可以以灵活
4、的方式将 DG 接入或断开，即 DG 具有“即插即用”的能力； (4)多个 DG 联网的微网增加了系统容量，并有相应的储能系统，使系统惯性增大，减弱电压波动和电压闪变现象，改善电能质量； (5)微网在上级网络发生故障时可以孤立运行继续保障供电，提高供电可靠性。 二、微网并网存在问题分析与对措施 1、对电网电压、频率的影响 传统的配电网是一个放射状结构的无源网络，潮流是单向流动的，为了使配电网在不同的负荷下维持相对稳定的电压水平，其电压调整主要依靠上级变电站内变压器有载调压分接开关的切换及无功补偿电容器的投退来实现，VQC 装置根据主变压器负载情况、电压水平等因数来自动调节分接开关位置，一般采用
5、逆调压方式即当主变压器负荷增大时，调高主变压器二次侧电压。微网接入后，其内的 DG 向电网注入有功功率和无功功率改变了配电网单向潮流流向。微网接入电后电网无功增加所以节点电压升高。U=U+U(U为接入微网后节点电压；U 为未接入微网时节点电压)。现在就需要根据电压波动情况来调节变压器分接头以适应变化，增加了电网调度的难度。而当微网突然退出时，无功补偿迅速减少，使电网电压下降很大，给电网稳定运行带来威胁。同时微网内部的风电、光伏等电源出力一方面受天气等影响，一定程度上也受用户或业主控制，给电网的控制和管理又增加了困难。此外，微网不同的接入点与微网容量的大小都会对电网电压带来不同的影响。 微网内分
6、布式电源实际上一个谐波源，微网内电力电子器件产生的大量谐波也注入电网，给电网频率稳定带来挑战。现阶段电网对微网的接纳还很差，只能是电网选择它能接受的微网，而不能随机大量的微网接入电网，最主要原因在于微网并网还不能达到柔性并网。为克服这些问题，应从以下几点做起。 (1)研制产生谐波尽量少的的电力电子器件； (2)进行无功动态补偿(SVC，SVG，STATCOM 等)； (3)根据实际情况合理设置微网容量，使电网尽可能消纳微网产生的问题； (4)考虑微网蓄电池储能。 2、对电网保护整定的影响 微网即是“电源”又是“负载” 。当微网内分布式电源能够满足微网内负载供电时向大电网送电，呈现“电源”特性。
7、当不能满足时电网向微网馈电，呈现“负荷”特性。微网的接入改变了配电网功率单向流动的特点(成为双向潮流)。大量微网的接入使电网产生了大量的随机性潮流，使电网潮流流向和分布发生改变。传统的配电系统在微电网接入前是辐射状单端电源供电系统，无源放射性网络配电网的继电保护是根据配电网这个特点来设计和运行的。馈线上的保护不需要安装方向元件，且多为三段式电流保护。 微网引入后，配电网成为一个有源网络(active distribution)，使得原来的继电保护不能满足要求，当电网发生系统故障后其原有的故障电气特征将发生巨大变化，此时微电网可能呈现电源特性，即向故障供出故障电流。传统的检测故障方法和继电保护不
8、能再满足要求。 对微网接入电网的保护应借鉴输电系统的一些保护设计原则，例如方向、阻抗、差动等加以分析并重新配置；对传统保护系统的适应性和技术进行改造；制定电网、微网保护的协调配合机制。 3、对重合闸的影响 众所周知，在电力系统中发生的故障大多为瞬时性故障，重合闸的应用提高了系统供电可靠性，减少了电网维护的工作量。在传统电网结构下，重合闸的工作不会对电网产生任何冲击和破坏。当微网接入后，由于 DG 的存在可能产生威胁。 应对措施如下： (1)对自动重合闸装置进行改进。在微网 DG 处安装低周期、低压解列装置。 (2)研究一种新的继电保护与重合闸配合方式，使微网在重合闸之前解列，或加设通讯线路使微
9、网解列。 4、孤岛效应 孤岛效应是指由于某种原因电网断电而微网继续向电网提供电能。微网接入电网运行有可能会产生孤岛效应。孤岛效应的产生会对电网、工作人员等产生很大影响。 (1)孤岛效应发生后微网内电压、频率失去电网的支撑会发生较大波动，从而损坏配电设备和用户设备。而当电网回复时，可能会产生很大冲击电流给设备带来损坏。 (2)干扰电网的正常合闸。 (3)孤岛效应发生后微网内的 DG 有可能对电网故障点继续供电，这给维修工作人员带来危险。应对孤岛效应的危害主要是预防为主，通过各种检测方法提前知道是否发生孤岛效应。主要的检测方法有：被动检测、主动式检测。 5、对短路容量的影响及对策 微网即是“电源”
10、又是“负载” 。当微网内分布式电源能够满足微网内负载供电时向大电网送电，呈现“电源”特性。当电网故障时，微网内的 DG 会向故障点注入短路电流，如果并网的大量微网都呈现“电源”特性，会对电网的短路容量产生很大的影响。 (1)将增加电网的短路容量，可能会对电气设备的动热稳定产生不利影响。 (2)对于短路容量接近额定遮断容量的断路器而言，其影响甚至是危险的。对策如下。 (1)改变配电网的运行方式，或在适当地点装设限流电抗器； (2)在选址阶段，根据电网状况选择合适的 DG 接入位置。 三、微网的保护 微电网的保护问题与传统电力系统的保护有很大区别，主要表现为：潮流的双向性和并网运行与独立运行两种工
11、况下短路电流差异较大两方面。因此，如何保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性，是微电网保护研究的关键和难点。 可以针对单相接地故障与线间故障给出了基于对称电流分量检测的保护策略，以零序、负序电流分量作为主保护的动作值，并结合传统的过电流保护，取得了良好的效果。也可以研制出微电网保护的硬件装置。但由于微网的特点，发电机和负荷容量对保护的影响、不同类型发电机对保护的影响及微电网不同运行方式和结构对保护的影响等，都是微电网保护策略研究中的关键问题，仍需大量的研究工作。 结束语 微网技术虽然在中国还不成熟，还有很多技术方面的、政策方面的、管理方面的问题有待解决，但它顺应了中国大力促进可再生能源发电、走可持续发展道路的要求，因此对其进行深入研究具有重大意义。 参考文献 1 国海，苏建徽，张国荣. 微电网技术研究现状J. 四川电力技术. 2009(02) 2 陈靖，李雨薇，习朋，李涛. 微网系统经济运行优化J. 华东电力. 2012(02) 3 刘文胜，毛晓明，陈志勇. 微网优化运行研究进展与展望J. 电工电能新技术. 2012(02)
