一個(gè)個(gè)分布式電源和微網(wǎng)就像是一匹匹自由奔騰的烈馬。而接入控制技術(shù)就像是給烈馬套上了籠頭。

      1月中旬的河北承德圍場(chǎng)御道口村，農(nóng)戶(hù)院子前一個(gè)個(gè)小風(fēng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)，屋頂上一排排光伏面板吸納著冬天的陽(yáng)光。自從去年12月16日順利通過(guò)華北電網(wǎng)公司組織的工程驗(yàn)收，國(guó)網(wǎng)電科院研制建設(shè)的“分布式發(fā)電/儲(chǔ)能及微電網(wǎng)接入控制試點(diǎn)工程”已經(jīng)安全穩(wěn)定運(yùn)行一個(gè)月了。時(shí)近春節(jié)，國(guó)網(wǎng)電科院的研發(fā)人員還在開(kāi)始忙著對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)各種運(yùn)行控制策略進(jìn)行試驗(yàn)。

       能源棋局亟待破解

       承德項(xiàng)目是國(guó)家電網(wǎng)公司2011年智能電網(wǎng)第三批試點(diǎn)項(xiàng)目，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)對(duì)分布式清潔能源發(fā)電進(jìn)行并網(wǎng)接入控制的項(xiàng)目，也是農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的首個(gè)微電網(wǎng)項(xiàng)目。

       這個(gè)當(dāng)年立項(xiàng)、當(dāng)年設(shè)計(jì)、當(dāng)年研制建成并通過(guò)驗(yàn)收的項(xiàng)目，成為分布式發(fā)電及微電網(wǎng)建設(shè)的宏偉藍(lán)圖的精彩起筆。同時(shí)，該項(xiàng)目在分布式清潔能源發(fā)電及并網(wǎng)接入控制及有序管理、微電網(wǎng)與農(nóng)網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行管理以及關(guān)鍵設(shè)備研制等方面取得了多項(xiàng)技術(shù)突破，成為科研成果實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的又一個(gè)成功范例。

       國(guó)內(nèi)外電力專(zhuān)家常常把微電網(wǎng)比喻成利用綠色能源破解能源棋局的一步“活棋”。作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，智能微電網(wǎng)的核心作用是充分消納清潔能源，促進(jìn)節(jié)能減排，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置，提高用電效率，推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)等具有積極的意義。

       智能微電網(wǎng)的接入控制技術(shù)將分布式發(fā)電與強(qiáng)大的電網(wǎng)結(jié)合了起來(lái)，但分布式發(fā)電并網(wǎng)的綠色之路并不平坦。分布式發(fā)電/儲(chǔ)能及微電網(wǎng)的大量、高滲透率接入電網(wǎng)，既面臨著自身穩(wěn)定性的問(wèn)題，同時(shí)改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)功率單向流動(dòng)的現(xiàn)實(shí)，將大大增加配電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理的復(fù)雜性。由于難以對(duì)眾多的分布式電源進(jìn)行控制，停電檢修計(jì)劃安排的難度增加，配電網(wǎng)施工安全風(fēng)險(xiǎn)加大。

       對(duì)分布式發(fā)電/儲(chǔ)能及微電網(wǎng)接入控制技術(shù)開(kāi)展超前研究與探索勢(shì)在必行。只有給眾多“不聽(tīng)話(huà)”的小烈馬套上龍頭，才能更好發(fā)展智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)。

      “麻雀雖小，五臟俱全”——這是眾多專(zhuān)家對(duì)微網(wǎng)公認(rèn)的評(píng)價(jià)。承德項(xiàng)目包含村莊集中供電和單戶(hù)獨(dú)立供電兩種模式，其中村莊模式微電網(wǎng)由50kW光伏發(fā)電、60kW風(fēng)力發(fā)電、80kW/128kWh鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以及60kW農(nóng)家樂(lè)村莊負(fù)荷組成，清潔能源發(fā)電量占用電負(fù)荷80%以上，平時(shí)主要工作在并網(wǎng)運(yùn)行模式，大電網(wǎng)故障時(shí)可以切換為離網(wǎng)運(yùn)行模式。

       微網(wǎng)雖小，但要對(duì)它進(jìn)行高效控制卻難度很大。它涉及包括風(fēng)電、光伏等分布式發(fā)電單元、儲(chǔ)能和控制裝置，以及保護(hù)、測(cè)控、配網(wǎng)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。而在分布式發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)、微網(wǎng)保護(hù)技術(shù)、微網(wǎng)接入控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)基本處于空白狀態(tài)，即使在國(guó)外也鮮有應(yīng)用。

       憑借在保護(hù)、控制、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、清潔能源功率預(yù)測(cè)等領(lǐng)域多年來(lái)深厚的技術(shù)積累，國(guó)網(wǎng)電科院的科技工作者們開(kāi)始攀登集成創(chuàng)新的技術(shù)高峰。“那段時(shí)間，我們帶著攻關(guān)小組到高校尋求理論支持，查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料，組織開(kāi)展了多次技術(shù)考察和交流。”國(guó)電南瑞配電/農(nóng)電公司總經(jīng)理、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人沈浩東說(shuō)。

       攻克微網(wǎng)控制技術(shù)

       沒(méi)有現(xiàn)成仿真系統(tǒng)，自己編程模擬；沒(méi)有試驗(yàn)條件，就在現(xiàn)場(chǎng)自己搭建。從冬到秋，經(jīng)過(guò)全體項(xiàng)目組成員的艱苦努力，終于克服了一個(gè)又一個(gè)困難，攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)調(diào)試成功，光伏系統(tǒng)調(diào)試成功，儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)試成功，控制器開(kāi)發(fā)成功，控制策略調(diào)試成功，微網(wǎng)保護(hù)裝置開(kāi)發(fā)成功，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)成功……2011年8月20日，整套系統(tǒng)順利通過(guò)168小時(shí)帶功率實(shí)際測(cè)試，各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

       微型化、自平衡、清潔高效，是微電網(wǎng)的三個(gè)重要特征。國(guó)網(wǎng)電科院研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)，集微電網(wǎng)的運(yùn)行控制、能量管理、發(fā)電預(yù)測(cè)、負(fù)荷管理、協(xié)調(diào)調(diào)度等功能于一體，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)還研制成功了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及治理裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及在線(xiàn)補(bǔ)償。

       在系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)方面，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性的將保證大電網(wǎng)安全穩(wěn)定的同步相量監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)及暫態(tài)運(yùn)行的全景監(jiān)測(cè)、記錄及綜合分析，為微電網(wǎng)的優(yōu)化配置及參數(shù)校核提供了有力支撐。

       微網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)自身穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，還需要能支撐并網(wǎng)運(yùn)行，要能接受主網(wǎng)的有序管理及接入控制，因此，微電網(wǎng)接入控制系統(tǒng)是必須啃的“硬骨頭”。

      “這是國(guó)內(nèi)首套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分布式發(fā)電/儲(chǔ)能及微電網(wǎng)接入控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微網(wǎng)的定功率控制，保證微網(wǎng)安全并入配電網(wǎng)。”項(xiàng)目主要研制人杜紅衛(wèi)博士向記者介紹。

      “國(guó)內(nèi)外很多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)微網(wǎng)保護(hù)機(jī)理眾說(shuō)紛紜，有說(shuō)微網(wǎng)保護(hù)可能很簡(jiǎn)單，也有說(shuō)微網(wǎng)保護(hù)很復(fù)雜。要知道梨子的滋味就得自己嘗一嘗。經(jīng)過(guò)艱苦攻關(guān)，我們對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)各種保護(hù)原理、實(shí)現(xiàn)方式、協(xié)調(diào)配合等方面的研究也取得了重大突破，形成了完整的微電網(wǎng)整體監(jiān)測(cè)保護(hù)方案，研制了微電網(wǎng)保護(hù)裝置、微電網(wǎng)監(jiān)測(cè)裝置及分布式電源智能終端等關(guān)鍵設(shè)備。”微網(wǎng)專(zhuān)家孫國(guó)城說(shuō)。

       在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域，國(guó)網(wǎng)電科院清潔能源發(fā)電研究所依托江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目——“太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”，攻克了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)充放電控制、離網(wǎng)黑啟動(dòng)、離網(wǎng)電壓頻率控制、并/離網(wǎng)平滑切換等核心控制技術(shù)，并在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行中較好地解決了風(fēng)電/光伏發(fā)電的功率波動(dòng)性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破。

       根據(jù)沈浩東介紹，該項(xiàng)目的順利實(shí)施，其意義不僅在于分布式發(fā)電及微網(wǎng)接入控制技術(shù)的研究，同時(shí)對(duì)于探索解決邊遠(yuǎn)農(nóng)村的供電問(wèn)題也提供了一個(gè)新的思路，可謂一舉兩得。因?yàn)檫呥h(yuǎn)農(nóng)村往往供電區(qū)域分散，處于供電網(wǎng)末端，同時(shí)光伏、風(fēng)電、秸稈、沼氣等分布式發(fā)電資源豐富，通過(guò)智能微電網(wǎng)的建設(shè)，對(duì)于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的供電難題，提高電能質(zhì)量有著重要意義。

      “隨著國(guó)家大力支持可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，未來(lái)的城市配電網(wǎng)也將面臨大量分布式發(fā)電的并網(wǎng)接入需求。目前國(guó)電南瑞依托這一課題所取得的技術(shù)成果，已分別在南京、杭州、青島等城市配電網(wǎng)項(xiàng)目中開(kāi)展了分布式電源的接入控制管理應(yīng)用。我們相信這一市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。”沈浩東說(shuō)。