新能源-儲能技術(shù)在微電網(wǎng)中的作用

在過(guò)去的幾十年里，電力系統已發(fā)展成為集中發(fā)電、遠距離輸電的大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )系統。但是近年來(lái)隨著(zhù)用電負荷的不斷增加，而電網(wǎng)建設卻沒(méi)有同步發(fā)展，使得遠距離輸電線(xiàn)路的輸送容量不斷增大，電網(wǎng)運行的穩定性和安全性下降。并且現階段用戶(hù)對電能質(zhì)量和電力品質(zhì)的要求越來(lái)越高，以及環(huán)境和政策因素使這種傳統的大電網(wǎng)已經(jīng)不能很好地滿(mǎn)足各種負荷的要求。鑒于上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，逐步形成了一種特殊電網(wǎng)形式：微電網(wǎng)。而儲能系統作為微電網(wǎng)中*的部分，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。微電網(wǎng)可被看作電網(wǎng)中的一個(gè)可控單元，它可以在數秒鐘內反應來(lái)滿(mǎn)足外部輸配電網(wǎng)絡(luò )的需求，增加本地可靠性，降低饋線(xiàn)損耗，保持本地電壓，保證電壓降的修正或者提供不間斷電源。微電網(wǎng)可以滿(mǎn)足一片電力負荷聚集區的能量需要，這種聚集區可以是重要的辦公區和廠(chǎng)區，或者傳統電力系統的供電成太高的遠郊居民區等。由于我國大部分地區是農村地區，供電可靠性不高，斷電事故時(shí)有發(fā)生，然而提高可靠性的成本又相當昂貴。如果在負荷集中的地方建立微電網(wǎng)，并利用儲能系統儲存電能，當出現短時(shí)停電事故時(shí)，儲能系統就能為負荷平穩地供電。因此，儲能系統在微電網(wǎng)中有非常大的市場(chǎng)前景，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量、電網(wǎng)穩定性以及供電可靠性都有很大的提升。太陽(yáng)能、風(fēng)能等無(wú)污染可再生能源儲存在儲能系統中，適時(shí)提供電能，不需要投資大的發(fā)電站，也不需要復雜的輸送電網(wǎng)，是一種投資少、又能有效應用可再生能源的節能措施。
1.1 提供短時(shí)供電
    微電網(wǎng)存在兩種典型的運行模式：并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式。在正常情況下，微電網(wǎng)與常規配電網(wǎng)并網(wǎng)運行；當檢測到電網(wǎng)故障或發(fā)生電能質(zhì)量事件時(shí)，微電網(wǎng)將及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)獨立運行。微電網(wǎng)在這兩種模式的轉換中，往往會(huì )有一定的功率缺額，在系統中安裝一定的儲能裝置儲存能量，就能保證在這兩種模式轉換下的平穩過(guò)渡，保證系統的穩定。在新能源發(fā)電中，由于外界條件的變化，會(huì )導致經(jīng)常沒(méi)有電能輸出（光伏發(fā)電的夜間、風(fēng)力發(fā)電無(wú)風(fēng)等），這時(shí)就需要儲能系統向系統中的用戶(hù)持續供電。
1.2 電力調峰
    由于微電網(wǎng)中的微源主要由分布式電源組成，其負荷量不可能始終保持不變，并隨著(zhù)天氣的變化等情況發(fā)生波動(dòng)。另外一般微電網(wǎng)的規模較小，系統的自我調節能力較差，電網(wǎng)及負荷的波動(dòng)就會(huì )對微電網(wǎng)的穩定運行造成十分嚴重的影響。為了調節系統中的峰值負荷，就必須使用調峰電廠(chǎng)來(lái)解決，但是現階段主要運行的調峰電廠(chǎng)，運行昂貴，實(shí)現困難。儲能系統可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題，它可以在負荷低落時(shí)儲存電源的多余電能，而在負荷高峰時(shí)回饋給微電網(wǎng)以調節功率需求。儲能系統作為微電網(wǎng)必要的能量緩沖環(huán)節，其作用越來(lái)越重要。它不僅避免了為滿(mǎn)足峰值負荷而安裝的發(fā)電機組，同時(shí)充分利用了負荷低谷時(shí)機組的發(fā)電，避免浪費。
1.3 改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量
    近年來(lái)人們對電能質(zhì)量問(wèn)題日益關(guān)注，國內外都做了大量的研究。微電網(wǎng)要作為一個(gè)微源與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，必須達到電網(wǎng)對功率因數、電流諧波畸變率、電壓閃變以及電壓不對稱(chēng)的要求。此外，微電網(wǎng)必須滿(mǎn)足自身負荷對電能質(zhì)量的要求，保證供電電壓、頻率、停電次數都在一個(gè)很小的范圍內。儲能系統對于微電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起著(zhù)十分重要的作用，通過(guò)對微電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制，就可以調節儲能系統向電網(wǎng)和負荷提供有功和無(wú)功，達到提高電能質(zhì)量的目的。對于微電網(wǎng)中的光伏或者風(fēng)電等微電源，外在條件的變化會(huì )導致輸出功率的變化從而引起電能質(zhì)量的下降。如果將這類(lèi)微電源與儲能裝置結合，就可以很好地解決電壓驟降、電壓跌落等電能質(zhì)量問(wèn)題。在微電網(wǎng)的電能質(zhì)量調節裝置，針對系統故障引發(fā)的瞬時(shí)停電、電壓驟升、電壓驟降等問(wèn)題，此時(shí)利用儲能裝置提供快速功率緩沖，吸收或補充電能，提供有功功率支撐，進(jìn)行有功或無(wú)功補償，以穩定、平滑電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。文獻利用儲能系統來(lái)解決諸如電壓驟降等電能質(zhì)量問(wèn)題。當微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并聯(lián)運行時(shí)，微電網(wǎng)相當于一個(gè)有源電力濾波器，能夠補償諧波電流和負載尖峰；當微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開(kāi)孤島運行時(shí)，儲能系統能夠很好地保持電壓穩定。
1.4 提升微電源性能
    多數可再生能源諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均勻性和不可控性，輸出的電能可能隨時(shí)發(fā)生變化。當外界的光照、溫度、風(fēng)力等發(fā)生變化時(shí)，微源相應的輸出能量就會(huì )發(fā)生變化，這就決定了系統需要一定的中間裝置來(lái)儲存能量。如太陽(yáng)能發(fā)電的夜間，風(fēng)力發(fā)電在無(wú)風(fēng)的情況下，或者其他類(lèi)型的微電源正處于維修期間，這時(shí)系統中的儲能就能起過(guò)渡作用，其儲能的多少主要取決于負荷需求。