【摘要】微網(wǎng)是指由儲(chǔ)能裝置、分布式電源、能量轉(zhuǎn)換裝置、監(jiān)控和保護(hù)裝置、先關(guān)負(fù)荷匯集而成的微型發(fā)配電系統(tǒng)，又被稱(chēng)為微電網(wǎng)。它能實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)、控制和管理，不僅能與外部的電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以獨(dú)立運(yùn)行，是智能電網(wǎng)不可或缺的部分。微網(wǎng)這一概念被提出來(lái)規(guī)范分布式發(fā)電，使其“友好地”接入電網(wǎng)，協(xié)調(diào)分布式發(fā)電與電網(wǎng)之間的矛盾。微網(wǎng)是解決分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)的重要方法，也是發(fā)展智能電網(wǎng)的重要研究?jī)?nèi)容。 微網(wǎng)運(yùn)行控制和微網(wǎng)及含微網(wǎng)電網(wǎng)的電能質(zhì)量分析與控制是微網(wǎng)研究的關(guān)鍵技術(shù)，為微網(wǎng)應(yīng)用于實(shí)際和大規(guī)模微網(wǎng)接入電網(wǎng)提供理論參考和技術(shù)支持。微網(wǎng)的興起對(duì)解決分布式電源并網(wǎng)的政策、市場(chǎng)和技術(shù)等方面的問(wèn)題有非常重大的意義。為了發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和能源中的優(yōu)勢(shì)，微電網(wǎng)被很多國(guó)家納入了未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的進(jìn)程。微網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題不容忽視，本文對(duì)微網(wǎng)運(yùn)行和電能質(zhì)量控制進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和探討。

　　【關(guān)鍵詞】微網(wǎng)運(yùn)行；電能質(zhì)量控制；分析

　　0.引言
　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，過(guò)去的幾十年中，電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，逐步發(fā)展成為集遠(yuǎn)距離輸電和集中發(fā)電的超大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是不斷增大的遠(yuǎn)距離輸電量使得外來(lái)電力對(duì)受端電網(wǎng)的影響越來(lái)越大，電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性不斷下降，并且難以滿(mǎn)足供電多樣化的需求。另外，，常規(guī)能源枯竭、環(huán)境污染等問(wèn)題日益突出，分布式電網(wǎng)以其高效、環(huán)保、靈活的特點(diǎn)備受青睞。可再生能源可有效緩解全球能源危機(jī)，提高能源可持續(xù)發(fā)展能力。分布式發(fā)電是可再生能源開(kāi)發(fā)利用的有效途徑，它充分利用各種可用的分散存在的能源進(jìn)行發(fā)電，有利于緩解集中發(fā)電設(shè)施建設(shè)的壓力，是大電網(wǎng)的有效補(bǔ)益。分布式發(fā)電優(yōu)勢(shì)明顯，然而，由于分布式發(fā)電的隨機(jī)性和分散性，大規(guī)模接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)影響，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，分布式發(fā)電必須與電網(wǎng)斷開(kāi)，無(wú)法發(fā)揮分布式發(fā)電削峰填谷的作用。電能質(zhì)量是指電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量，完美對(duì)稱(chēng)的正弦波是理想電網(wǎng)的表現(xiàn)。對(duì)稱(chēng)正弦會(huì)受到一些因素的影響，從而產(chǎn)生電能質(zhì)量問(wèn)題，本文對(duì)微網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析研究。
　　1.微網(wǎng)運(yùn)行中的電能質(zhì)量控制出現(xiàn)的問(wèn)題
　　1.1微網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　微網(wǎng)的系統(tǒng)主要由光伏發(fā)電部分、電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室中的發(fā)電組和風(fēng)力發(fā)電部分構(gòu)成[1]。如下圖所示：
　　風(fēng)力發(fā)電采用雙饋發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)這三種并網(wǎng)方式。首先，整流器對(duì)同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能進(jìn)行整流，再通過(guò)逆變器變成交流，最后通過(guò)隔離變壓器進(jìn)取電網(wǎng)。雙饋發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)通過(guò)定子繞組直接并入電網(wǎng)。光伏發(fā)電則是先有光伏電池產(chǎn)生電能，再通過(guò)DC/DC變壓器升壓，最后經(jīng)有源濾波器和逆變器并入電網(wǎng)。
　　微電網(wǎng)分為兩種形式，即聯(lián)網(wǎng)型微電網(wǎng)和獨(dú)立型微電網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)型微電網(wǎng)具有并網(wǎng)和獨(dú)立兩種運(yùn)行模式。在并網(wǎng)工作模式下，它一般與中、低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，互為支撐，實(shí)現(xiàn)能量的雙向交換。在外部電網(wǎng)故障情況下，可轉(zhuǎn)為獨(dú)立運(yùn)行模式，繼續(xù)為微電網(wǎng)內(nèi)重要負(fù)荷供電，提高重要負(fù)荷的供電可靠性。通過(guò)采取先進(jìn)的控制策略和控制手段，可保證微電網(wǎng)高電能質(zhì)量供電，也可以實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)行模式的無(wú)縫切換。
　　1.2微網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題
　　1.2.1諧波
　　配電網(wǎng)中的諧波問(wèn)題是一般是由非線(xiàn)性負(fù)荷引起的，微網(wǎng)的諧波環(huán)境比較復(fù)雜，共分為三類(lèi)：配電網(wǎng)及微網(wǎng)中的非線(xiàn)性負(fù)荷，儲(chǔ)能裝置和微電源電力電子接口。第一，微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，PCC會(huì)將配電網(wǎng)的電壓諧波滲透到微網(wǎng)中，諧波的含量雖然很小，但是很可能放大微網(wǎng)的諧波。第二，儲(chǔ)能裝置和微電源的電力電子接口變換器會(huì)產(chǎn)生諧波，微電網(wǎng)的的非線(xiàn)性負(fù)荷也會(huì)引起諧波，如治理不及時(shí)，有可能造成公共連接點(diǎn)的電壓波形畸變。
　　1.2.2閃變和電壓波動(dòng)
　　傳統(tǒng)配電網(wǎng)中的閃變和電壓波動(dòng)重要是由負(fù)荷的無(wú)功率波動(dòng)引起的。微網(wǎng)中的閃變和電壓波動(dòng)不僅受負(fù)荷的影響，微電源的輸出功率波動(dòng)也是影響微網(wǎng)中善變和電壓波動(dòng)的重要影響因素。負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)與電路短路容量成反比，與負(fù)荷的無(wú)功功率成正比[2]。由于微網(wǎng)中的部分微電源是不可調(diào)度電源，受自然條件的影響比較明顯，因此可以將其視為負(fù)負(fù)荷，微電源造成的電壓波動(dòng)與微網(wǎng)的短路容量成反比，與微電源的輸出功率的波動(dòng)成正比。微網(wǎng)在獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，因其短路容量較小，電壓的波動(dòng)會(huì)變得比較嚴(yán)重。微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，引起短路容量較大，電壓的波動(dòng)可以被限制在比較小的范圍。
　　1.2.3三相電壓不平衡
　　負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)會(huì)引起配電網(wǎng)中三相電壓的不平衡，配電網(wǎng)的三相電壓不平和或者負(fù)荷不平衡則是微網(wǎng)中三相電壓不平衡的原因。在配電網(wǎng)三相電壓不平衡程度較輕，微網(wǎng)仍在并網(wǎng)運(yùn)行的情況下，微網(wǎng)的正常運(yùn)行會(huì)受到不良影響，導(dǎo)致三相電流不平衡，產(chǎn)生大量的零序和負(fù)序電流，最終會(huì)引起PCC出三相電壓不平衡。
　　1.2.4頻率波動(dòng)
　　微網(wǎng)在獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，其頻率是由儲(chǔ)能裝置和微電源共同調(diào)節(jié)的，由于微電源大部分是電力電子接口，模仿傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備在靜態(tài)時(shí)的發(fā)電特性，采用下垂特性進(jìn)行一次調(diào)頻，可調(diào)度的微電源和儲(chǔ)能裝置共同完成第二次調(diào)頻[3]。微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，則由主電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻，以保證微網(wǎng)的頻率穩(wěn)定，這種情況下，調(diào)頻方式與傳統(tǒng)配電網(wǎng)一致。
　　2.改善措施
　　2.1諧波的改善措施
　　SAPF的原理是先從補(bǔ)償對(duì)象檢測(cè)出無(wú)功電流和諧波電流等分量，再由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生于檢測(cè)出的極性相反但是分量大小相等的補(bǔ)償電流分量，從而抵消無(wú)功電流和諧波電流等分量。SAPF原理的特點(diǎn)有：補(bǔ)償功能多樣化，補(bǔ)償特征不收電網(wǎng)阻抗的影響，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。
　　2.2閃變和電壓波動(dòng)的改善措施
　　對(duì)于閃變和電壓的波動(dòng)抑制措施要根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際狀況而定，主要的改善措施有以下幾種：第一，在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提高供電點(diǎn)的短路容量。第二，自備發(fā)電廠，通過(guò)大型同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。第三，將兩個(gè)以上的沖擊負(fù)荷在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，或設(shè)立單獨(dú)的動(dòng)態(tài)無(wú)功能補(bǔ)償器加以解決。
　　2.3三相電壓不平衡的改善措施
　　由于微網(wǎng)是三相四線(xiàn)制的電網(wǎng)，三相間的不平衡電流是無(wú)法避免的。由于用電的不規(guī)律性導(dǎo)致低壓供電系統(tǒng)三相電壓負(fù)荷長(zhǎng)期不平衡，對(duì)于三相不平衡，電力部門(mén)要盡量合理分配負(fù)荷[4]。在建設(shè)、設(shè)計(jì)微網(wǎng)特別是并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)要盡量注意均衡負(fù)荷，最大限度的平衡三相上的負(fù)荷電流。
　　2.4頻率波動(dòng)的改善措施
　　由于微網(wǎng)在獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，頻率是由微電源和儲(chǔ)能裝置共同調(diào)節(jié)，為了控制微網(wǎng)頻率波，有關(guān)學(xué)者提出了一個(gè)虛擬慣性頻率控制的方法，即使微網(wǎng)電源既能有下垂特性，又有與同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相類(lèi)似的慣性。發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，能支撐電網(wǎng)的頻率從而提高微網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。
　　3.結(jié)語(yǔ)
　　微網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是有目共睹的，但是由于微電源的自身特性，微網(wǎng)的電能質(zhì)量和微網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性受其影響很大。目前研究微網(wǎng)的文獻(xiàn)主要探討的是分布式電源在接入配電網(wǎng)后對(duì)電能質(zhì)量的影響。我國(guó)對(duì)微電網(wǎng)的研究起步較晚，在關(guān)鍵技術(shù)方面取得了一些成績(jī)，但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比相差甚遠(yuǎn)。在能源日益枯竭的今天，對(duì)微網(wǎng)的研究和利用勢(shì)在必行，國(guó)家出臺(tái)了微電網(wǎng)相關(guān)的政策，并在“十二五”期間建設(shè)了三十多個(gè)微網(wǎng)示范工程，微網(wǎng)在國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)前景非常廣闊。未來(lái)，微電網(wǎng)將成為綜合能源系統(tǒng)，向結(jié)構(gòu)多樣化、控制智能化、概念擴(kuò)大化、功能復(fù)雜化等方向發(fā)展。