张翔

【摘要】：微电网是一种新颖的配电网结构，它作为分布式电源接入电网中的一种有效方式，已成为未来智能电网的重要组成部分。

【关键词】：新能源微电网；微型电源；研究

引言

目前，已经有许多国家开始通过各种方式来改善国内的生态环境、自然环境以及生存环境，尽量的减少环境污染。想要从根本上解决这些问题，不仅要通过各种渠道来寻找新能源，同时还要注重节能，这也是目前最为关键的一种问题解决方式。

1、微电网国内外的研究情况

欧洲对微电网的研究，主要关注多个微电网之间的互联问题，目的是解决未来大量分布式电源的可接入性问题，保证电网运行的稳定性。目前，欧洲部分国家的微电网技术逐渐走向成熟。

日本基于本国资源匮乏，能源短缺，各类用电需求日益增长的现实背景，对可再生能源发电投入了很大的研究力量。日本也建成了多个示范工程，如Archi微电网、Kyoto微电网、Hachinohe微电网、Tokyogas微电网。

当前我国正处于经济与社会飞速发展的重要阶段，微电网技术发展方兴未艾，在国内的很多高校和科研机构也纷纷展开了积极的研究。我国的微电网主要以试点项目为主，例如浙江东福山岛微电网、江苏盐城大丰微电网、青海玉树微电网等实际工程。“十三五”期间，我国将在太阳能、风能占优势的区域设立微电网示范平台，还将推进建立100座新能源示范城市。但是我国微电网的发展与世界其他发达国家的研究实力相比，存在较大差距，需多投入科研精力，促进其广泛的发展。

2、微型电源的类型

2.1往复式发动机

由储能装置、微型电源构成了微型电源，微型电源分布区域为：电力负荷周围，能够兼容具有节能功能的发电装置，包括风能、太阳能电池、燃气轮机等。以化石能源为载体的微电源涵盖以下发电装置：往复式发动机、微型燃气轮机、燃料电池。其中，往复式发动机采用的燃料为：汽油，该设备具有一系列优势，例如：运行速率高、具有较高的安全性能、低廉的制造成本，被广泛用于企业生产中。内燃机在启动过程中，即使电力系统出现故障时，内燃机能够自动发挥应急用电功能。但是该设备也存在很多劣势，例如：噪音污染严重，后期维护难度高等。如今，人们常常将该设备运用于汽车发动机中，将燃料设置为天然气，减少了噪音污染。

2.2微型燃气轮机

微型燃气轮机是一种迷你型的燃气轮机，其燃料包括：methane、天然气、汽油等，整个循环系统被设置成回热式，构成部分包括：回热器、透平、发电机、压气机等，当高压空气从压气机中流出后，将进入回热器设备中准备预热工作，直到燃料室启动后，燃料才开始燃烧。一般情况下，该设备在运行过程中，高频交流电需要一个转化为高压直流电流程，随后才变成工频交流电汇。不同于柴油机发电机组，微型燃气轮机设备性能更佳，主要体现在以下几个方面：结构十分简单、设备重量轻、涵盖的运动零件少，在运行过程中不会消耗太多的燃料，能够使用较长的时间。该设备的噪音更低，操作人员在后期维护过程中，可以运用远程遥控模式。相比于往复式发动机，该设备只有运行效率低的劣势。当操作人员对其进行改进后，例如采用热电联产模式，能够从很大程度上提升运行速率。

2.3燃料电池

燃料电池的运行过程是：当氧化剂、氢基燃料在两级发生电化学反应后，外电路在与电解质结合的过程中能够形成回路，使化学能逐渐变成电能。以电解质的层面来考量，燃料电池又可以划分为以下几种类型：固体氧化物、质子交换膜燃料、熔融碳酸盐。这些燃料电池能够运用在分布式发电应用的燃料电池中。

3、微电网的相关研究

3.1微电网的硬件研究

微电网的运行必须以先进的设备作支撑。这包括微电网的发、输、变、配、用的各个环节。为此需要研发适合的硬件设备，保证微电网的高效运行。

3.2微电网建模研究

3.2.1光伏电池数学模型及特性分析

光伏电池发电依靠的原理是光生伏特原理，将直射至电池板的太阳光转化为电能。现阶段，广泛采用的光伏发电模型如图1，这种模型一方面考虑了位于电池内部的并联型电阻，另一方面考虑了电池内部并联型电阻，在工程应用中具有较高的精确性和安全性，因此，应用比较广泛。该模型的工作原理是，首先太阳光照射电池板，然后会产生光生电流，一旦形成同路，经负载电阻后就会产生电压。与此同时，三极管PN节上会出现偏置电压，从而形成暗电流，暗电流主要是反映扩散电流的变化。光伏电池串联电阻反映电池自身的功率损耗，相应的并联电阻则反映了电池发生破损出现短路的情况，并联电阻和串联电阻相比，串联电阻比较低，一般比一欧姆还要小，而并联电阻至少为1000Ω。

3.2.2微型燃气轮机发电系统模型及特性分析

微型燃气轮机是新研究出的小型发动机，其输出的功率为25kW，分别由汽轮机、活塞、回热室、电控设备等组成，以柴油、沼气、汽油等为燃料，与常规火电机组相比，具有使用寿命长、污染物排放量小、产生的噪声小等优势。下面介绍微型燃气轮机的结构图，如图2所示，该微型燃气轮机由整流器、永磁发电机、燃料室、滤波电路和负荷構成。该电机的控制信号是由参考转速与实际转速的差值构成，属于一种有差调节，在实际运行中，由于时间常数存在，该调节器本质为比例惯性环节，加速控制模块可以为微型燃气轮机提供稳态前的调节，以限制转子旋转速度。该电机采用的温度控制模块可以有效稳定温度值，降低对叶片的损坏，受限于技术水品的落后，进口温度的测量误差较大，因此根据对排除气体温度的测量实现控制温度的调节。

3.3微电网对大电网的影响研究

微电网的接入必然会影响大电网的运转，所以需要研究：微电网对系统稳定性的影响；微电网对电能质量的影响；微电网对网络损耗以及环境等方面的影响等。微电网中的电力电子设备对大电网造成谐波污染。关于微电网谐波问题的影响还需做进一步的研究和讨论。

结语

相对传统电力系统而言，微电网更类似于一个独立的控制单元，每个微电源都可实现即插即用功能，所以最关键是其接口、控制、保护、通讯等技术。

【参考文献】：

[1]鲁宗相，王彩霞，闵勇，等.微电网研究综述[J].电力系统自动化，2007，31（19）：25-34.

[2]国海，苏建徽，张国荣.微电网技术研究现状[J].四川电力技术，2009，32（2）：1-6.endprint