智能微網(wǎng)介紹

　　微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)是以可燃性氣體為燃料，可同時(shí)產(chǎn)生熱能和電能的系統(tǒng)，它具有有害氣體排放少、效率高、安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是目前實(shí)現(xiàn)冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)的主要系統(tǒng)，是目前最成熟，最具商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的分布式電源之一。
微型燃?xì)廨啓C(jī)是一種渦輪式熱力流體機(jī)械，由壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)鉁u輪等主要部件組成，為了提高循環(huán)熱效率，在微型燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置中通常還附有空氣冷卻器、回?zé)崞鳌U氣鍋爐等。發(fā)電機(jī)采用高速永磁同步電機(jī)，首先發(fā)出高周波交流電，然后轉(zhuǎn)換成高壓直流電，再轉(zhuǎn)換成工頻的交流電供用戶[27]。
　　目前，微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)主要有兩種結(jié)構(gòu)類型，一種為單軸結(jié)構(gòu)，另一種為分軸結(jié)構(gòu)。單軸結(jié)構(gòu)微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)的壓氣機(jī)、燃?xì)鉁u輪與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，需采用電力電子裝置進(jìn)行整流逆變，這一點(diǎn)與直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)有些相似，但風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軸系轉(zhuǎn)速較低，一般采用低速永磁同步發(fā)電機(jī)，而單軸結(jié)構(gòu)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)中的永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速比較高；分軸結(jié)構(gòu)微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力渦輪與燃?xì)鉁u輪采用不同轉(zhuǎn)軸，動(dòng)力渦輪通過(guò)變速齒輪與發(fā)電機(jī)相連，由于降低了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，因此可以直接并網(wǎng)運(yùn)行。圖1-4為雙PWM變流器結(jié)構(gòu)的微燃機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)示意圖[28,29]。
 

　　1.3微網(wǎng)
　　1.3.1從分布式發(fā)電到微網(wǎng)
　　迄今為止，分布式發(fā)電技術(shù)的潛力尚未得到充分發(fā)揮，究其原因，主要有以下幾點(diǎn)[30,31]：
　　（1）分布式電源自身的特性決定了一些電源的出力將隨外部條件的變化而變化，表現(xiàn)出間歇性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，使得這些電源僅依靠自身的調(diào)節(jié)能力難以滿足負(fù)荷的功率平衡，且不可調(diào)度，需要其他電源或儲(chǔ)能裝置的配合以提供支持和備用。
　　（2）分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行改變了系統(tǒng)中的潮流分布，對(duì)配電網(wǎng)而言，由于分布式電源的接入導(dǎo)致系統(tǒng)中具有雙向潮流，給電壓調(diào)節(jié)、保護(hù)協(xié)調(diào)與能量?jī)?yōu)化帶來(lái)了新問(wèn)題。當(dāng)前，一些分布式電源在系統(tǒng)側(cè)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)退出運(yùn)行，加劇了系統(tǒng)暫態(tài)功率不平衡，不利于系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性[32,33]。
　　（3）多數(shù)DG需要通過(guò)電力電子接口并入電網(wǎng)，大量電力電子設(shè)備和電容、電感的引入，易影響周邊用戶的供電質(zhì)量，外界產(chǎn)生干擾可能導(dǎo)致頻率和電壓的不同步，從而拖垮整個(gè)系統(tǒng)[34]。
　　（4）為數(shù)眾多、形式各異、不可調(diào)度的分布式電源將給依靠傳統(tǒng)集中式電源調(diào)度方式進(jìn)行管理的系統(tǒng)運(yùn)行人員帶來(lái)更大的困難，缺乏有效的管理將導(dǎo)致分布式電源運(yùn)行時(shí)的“隨意性”，給系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性造成隱患。
　　總之，阻礙分布式發(fā)電獲得廣泛應(yīng)用的不僅在于分布式發(fā)電本身的技術(shù)障礙，還在于現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)仍不能完全適應(yīng)分布式發(fā)電的接入要求[35,36,37,38]。為使分布式發(fā)電得到充分利用，西方的一些學(xué)者提出了微型電網(wǎng)（MicroGrid，簡(jiǎn)稱微網(wǎng)）的概念[39,40]。
　　現(xiàn)有研究和實(shí)踐已表明，將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電供能系統(tǒng)效能的最有效方式。微網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行[41]。
圖1-5所示是一個(gè)典型的分布式發(fā)電供能微網(wǎng)系統(tǒng)，用戶所需電能由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池、冷/熱/電聯(lián)供系統(tǒng)和公共電網(wǎng)等提供，在滿足用戶供熱和供冷需求的前提下，最終以電能作為統(tǒng)一的能源形式將各種分布式能源加以融合。通過(guò)對(duì)微網(wǎng)內(nèi)部不同形式能源（冷/熱/電；風(fēng)/光/氣等）的科學(xué)調(diào)度，以及微網(wǎng)與微網(wǎng)、微網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的優(yōu)化協(xié)調(diào)，可以達(dá)到能源高效利用、滿足用戶多種能源需求、提高供電可靠性等目的；此外，通過(guò)在用戶側(cè)安裝分布式電源并形成微網(wǎng)，有助于消除輸配電瓶頸、減少網(wǎng)絡(luò)損耗，延緩發(fā)/輸/配電系統(tǒng)的建設(shè)等；而在大電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害（例如地震、暴風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭(zhēng)）出現(xiàn)時(shí)，由于微網(wǎng)可以孤網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，可保證重要用戶供電不間斷，并為大電網(wǎng)崩潰后的快速恢復(fù)提供電源支持。