构建基于微网单元的新能源互联网

构建基于微网单元的新能源互联网

牛晓娜赵村

（国网天津城东供电公司天津300250）

摘要：能源互联网是以微网为基本单元，由电力电子装置、能量、信息系统等组成。本文阐述了能源互联网提出的背景及其意义，介绍了微网的基本概念及其构成，详细阐述了能源互联网的应用，对现有的智能电表的改进，使它能够测量大电网以及微网侧的双向功率流动，最后提出了微网以及能源互联网仍有待解决的问题，并对能源互联网的发展进行了展望。

关键词：能源互联网；微网；智能电表

引言

目前，我国电力工业发展已进入大电网、高电压、长距离及大容量阶段，六大区域电网已实现互联，网架结构日益复杂。与集中供电电站相比，微网可以和现有电力系统结合形成一个高效灵活的新系统，具有以下优势：由于靠近用户无需建设配电站，可减少输配电成本，很低的输配电损耗，有效降低终端用户的费用，提高电能质量，具有小型化特点，对建设场所要求不高，不占用输电走廊，施工周期短，基建和安装成本低；微网中各电站相互独立，用户可以自行控制，能够迅速应付短期激增的电力需求，供电安全可靠性高；可以弥补大电网安全稳定性的不足，在意外灾害发生时继续供电，是集中供电方式不可缺少的重要补充；同时随着化石能源不断开发利用日渐耗竭，基于可再生能源的分布式发电，可以有效解决此类问题，实现我国能源可持续发展。

将分布各地的微网连入大电网，构建基于微网单元的能源互联网，在一定程度上给大电网提供必要的支撑，提高电网的安全可靠性，降低网损，提高经济性，建设能源互联网是未来电网的发展趋势。

1微网简介

微网是一种在能量供应系统中增加可再生能源和分布式能源渗透率的新兴能量传输模式，其组成部分包括不同种类的分布式能源(distributedenergyresources，DER)、各种电负荷和/或热负荷的用户终端以及相关的监控、保护装置。DER单元为具有不同容量和特性的分布式发电单元或分布式储能单元2种类型负荷分为敏感性负荷和非敏感性负荷。

其中，分布式发电单元可包括：微型燃气轮机、太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电、海洋能发电、地热发电等。

储能单元可包括：超级电容器储能、蓄电池储能、超导储能、飞轮储能等。

负荷单元分为敏感和非敏感负荷，所谓敏感负荷即不可中断负荷，此种负荷应具有可靠的发电方式，如风光互补发电模式等。所谓非敏感负荷即可中断负荷，当微网脱离大电网而自身供电不足以满足本地负荷需求时，可中断非敏感负荷以保证敏感负荷的不间断供电。

静态开关（PCC）是微网与大电网的连接开关，控制着微网的并网运行与孤岛运行，可实现两种模式的灵活切换。

微网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统。它在工作中存在与主网并网运行、孤岛(自主)运行2种典型的稳态运行状态和2种过渡状态，过渡状态是指正常运行下微网与主网间解列、并列的过渡状态以及微网从停运状态通过黑启动恢复控制向稳态运行转移的系统恢复过渡状态。

2能源互联网简介

2.1能源互联网的概念

能源互联网是将分散的微网通过现代电力电子技术、通信技术以及能量管理系统与大电网互联，通过电力流、业务流、信息流的一体化融合，实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用，提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力。

2.2能源互联网的应用领域

（1）智能计量

由于受到产量、燃料价格、气候条件和需求波动等供需关系的影响，当今批发市场的电力价格反复无常。用户可以以“智能电表”替换传统的机械电表，根据一天中的时间段的可变价位相应地做出调整，将能耗从高价格时段转换至低价格时段，起到削峰填谷的作用。

（2）需求方管理

通过持续监控电力消耗和主动管理设备耗能方式，需求方管理能够有效地减少家庭、办公室和工厂的电力消耗。管理的内容包括需求响应计划、智能电表和可变电价、配备智能设备的智能楼宇，以及能源仪表板。

（3）汽车电网

抽水蓄能电站是大规模存储电力的经济选择。随着电动汽车的开发，新的机遇将改变市场。例如，当汽车电池价格低时，可用来存储电能，而当价格升高时，可再卖回给电网，可以解决高峰期的电力需求。

（4）能源互联网电网平台和电网监控和管理

连接电网中所有相关节点对于收集电网状态信息是十分重要的，利用收集到的信息监控电网，尽早地发现故障，避免代价高昂的断电现象提高电网的安全可靠性。

（5）集成维护

从中长期来看，收集信息能够优化电网资产的维护战略。管理人员能够对资产进行持续监控，关键问题可被提早发现。借助全新通信技术，现场技术人员能够获得关键资产状态信息，确保问题得以及时解决。

3智能电表在能源互联网中应用

由以上能源互联网的应用可以看到，智能电表代替传统机械电表是不可避免的，虽然现在已存在一些智能电表，但是其功能仍需改进，现分析如下：

随着微网的接入，使电能不再是单一流向。对用户而言，以往电能仅从大电网流入用户，但在能源互联网中由微网优先为本地负荷供电，当由于光伏发电、风力发电等分布式发电的间歇性导致的微网对本地负荷供电不足的情况下，用户可从大电网吸收电能。对于大电网而言，它不再是唯一的电能供应者，同时它也充当着能源接收者的角色。当微网供应本地负荷电能有剩余时，微网可以向大电网输送电能。不论是从用户还是大电网本身，在能源互联网中，能量都为双向流动，因此，开发能够测量双向功率的智能电能表是未来电表的发展趋势。

4能源互联网仍需解决的问题

我国的分布式发电技术仍处于初级阶段，微网并网技术还不成熟，而能源互联网作为一个新型电力系统，无论是其运行与设计中的安全性、经济性和可靠性问题，还是对传统电力系统的影响，都值得电力工作者和研究人员展开广泛、深入的研究。

（1）由于大量电力电子器件应用于分布式电源，所以不可避免地给系统带来大量谐波。

（2）微网系统承受扰动的能力相对较弱，尤其是在孤岛(自主)运行模式下，考虑到风能、太阳能资源的随机性，系统的安全性可能面临更高的风险。

（3）分布式电源的引入，增加了配电网潮流的不确定性，从而对电力系统继电保护的设置和动作值的整定增加了一定的难度。

5总结

能源互联网是利用新型动力机械与新型发电技术、储能技术和电网控制技术为负荷供电的新型电力系统，是中国发展可再生能源的有效形式，在提高中国电网的供电可靠性、改善电能质量方面具有重要作用，其中微网与大电网间灵活的并列运行方式可使微电网起到削峰填谷的作用，从而使整个电网的发电设备得以充分利用，实现经济运行。除此之外，能源互联网可以促进智能电表、电动汽车、新型继电保护等新兴行业的崛起及发展，在提高电网综合性能的同时促进经济的发展。通过上述分析可以清楚地看到，能源互联网在优化资源利用，保护环境等方面都起到了积极的作用。虽然将其实用化还有许多问题尚待解决，但毫无疑问，能源互联网的发展潜力十分巨大。

参考文献

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