中國儲能網訊：微電網將向多電能形式發(fā)展
──訪上海交通大學風電中心主任、電氣工程系教授蔡旭
白明琴
近年來，隨著電網規(guī)模的不斷擴大，大電網的弊端日益凸顯。在可再生能源尤其是分布式能源蓬勃發(fā)展的背景下，微電網因為能夠有效克服大電網的諸多缺陷，成為可再生能源儲存與輸配的理想選擇。當前，微電網技術仍處于初步發(fā)展階段，未來其技術發(fā)展趨向如何？實現(xiàn)其技術突破的關鍵是什么？在3月15日召開的2016國際電力電子創(chuàng)新論壇上，本報記者聆聽了上海交通大學風電中心主任、電氣工程系教授蔡旭的相關解答。
中國電力報：微電網在可再生能源發(fā)展中的作用是什么？
蔡旭：當前，開發(fā)利用可再生能源是世界各國保障能源安全、加強環(huán)境保護的重要途徑。建立以電為主、多能綜合利用的能源體系，也成為我國能源供給的基本戰(zhàn)略。
未來，可再生能源將會蓬勃發(fā)展。據(jù)中國風能協(xié)會發(fā)布的信息稱，2015年，我國風電新增裝機容量同比增長31.5%，累計裝機容量突破145兆瓦，對應按年升幅26.6%。
同時，據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會公布數(shù)據(jù)顯示，“十二五”期間，我國太陽能發(fā)電裝機容量年均增長177%。我國超過德國成為世界光伏第一大國。風力、太陽能發(fā)電已經成為我國實現(xiàn)能源戰(zhàn)略目標的必然選擇。
數(shù)量眾多的分布式發(fā)電推動著以電 能為主的能源微電網快速發(fā)展。目前，風能、太陽能大規(guī)模集中開發(fā)的主要方式是建設大型風電場和太陽能電站。未來，分布式供能的主力是建筑光伏發(fā)電和光熱利用，其有效補充則是小風電、生物質能發(fā)電、小水電等。而微電網正是將分布式電源及負荷與配電網實現(xiàn)有效連接的紐帶。
中國電力報：微電網的主要特性和發(fā)展方向是什么？
蔡旭：微電網內部電力電量能實現(xiàn)全部或部分自平衡。微電網通常配有儲能裝置，具有并網和孤網運行功能，可減少大規(guī)模分布式電源與電力負荷接入電網時，對電壓造成的沖擊。當容量在一千瓦到數(shù)兆瓦之間時，微電網通常接入中低壓電網（35千伏以下），聯(lián)接終端用戶，電能就能夠就地利用。
微電網的電能形式多樣化，但未來其將主要向交直流混合的多電能形式發(fā)展。
當前，微電網的主要結構包括交流微電網、直流微電網、交直流混合微電網。但隨著新能源高比例接入，智能電網技術、柔性電力技術等的發(fā)展，微電網未來將需要具備滿足多種能源綜合利用需求的能力，以柴油發(fā)電機、微型燃氣輪機、電池儲能系統(tǒng)為主電源形式的，微源的電力變換，將向提高自主性的方向發(fā)展。
在有些業(yè)內專家看來，對大電網來說，微電網可視為大電網中的可控單元，對用戶側來說，微電網可滿足用戶側特定需求。也有不少業(yè)內人士認為，微電網是能源互聯(lián)網的實際構成單元，將隨著能源互聯(lián)網的發(fā)展步入快速發(fā)展期。
中國電力報：微電網發(fā)展的關鍵性的技術是什么？
蔡旭：微電網需要接入大量種類不同、歸屬不同、分散接入的分布式電源，要實現(xiàn)其多電能、高自主性的功能，提升其控制技術尤其重要。微電網的控制技術主要包括微源的電力變換控制和微電網運行控制與能量管理，其中微源的虛擬同步發(fā)電機控制技術是當前業(yè)界和學界共同關注的焦點之一。
在傳統(tǒng)的微電網系統(tǒng)中，常規(guī)并網的逆變器存在響應速度快、幾乎沒有轉動慣量、難以參與電網調節(jié)等缺點，缺乏與配網及微網有效“同步”的機制，無法為含分布式電源的主動配電網提供必要的電壓和頻率支撐。為此，有學者提出了在并網逆變器的功率外環(huán)中引入類似于同步發(fā)電機的電壓和頻率調差特性。
虛擬同步技術無短時間過載能力，具有更好的頻率穩(wěn)定性能等。其中，電流控制型技術較適用于與大電網的并網運行，電壓控制型技術更適用于弱電網和微網系統(tǒng)。虛擬同步發(fā)電機技術的發(fā)展與應用將成為改善基于新能源發(fā)電微網系統(tǒng)穩(wěn)定性的關鍵。但這一技術仍存在許多有待深入研究的問題。
