DQZHAN技術(shù)訊：漲知識 | 關(guān)于微電網(wǎng)的兩種拓撲架構(gòu)思路
摘要：本文主要就微電網(wǎng)的兩種拓撲架構(gòu)思路進行簡要介紹。**種是基于微電網(wǎng)即插即用模塊化理念的拓撲架構(gòu)體系，**種是基于電力電子變壓器的微電網(wǎng)拓撲架構(gòu)體系。
微電網(wǎng)作為對于集中式大電網(wǎng)的一個有力補充，實現(xiàn)新能源的就地消納，是解決分布式能源接入配電網(wǎng)所帶來的影響的一個良好突破口。隨著國家政策的出臺，極大的推動了微電網(wǎng)的發(fā)展，但是步入快車道的微電網(wǎng)如何打破現(xiàn)有困境，推動清潔能源又快又好的發(fā)展，這是擺在現(xiàn)實面前的一道難題。
微電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)如今主要面臨著以下幾個問題：
1.支持政策尚未明確，市場機制尚未建立;
2.商業(yè)化運營模式需要探索，商業(yè)化示范不足;
3.微電網(wǎng)拓撲架構(gòu)體系沒有明確，缺乏必要的文獻標準;
4.產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃;
5.配網(wǎng)困難。
基于以上第三點本文就微電網(wǎng)的兩種拓撲架構(gòu)進行簡要介紹，為微電網(wǎng)項目的開展提供參考。
首先，介紹的**種微電網(wǎng)拓撲架構(gòu)是一種基于微電網(wǎng)即插即用功能模塊化的拓撲架構(gòu)體系。拓撲架構(gòu)體系如圖1所示：
圖1 基于能源互聯(lián)網(wǎng)的模塊化微網(wǎng)拓撲架構(gòu)
模塊化微電網(wǎng)分為直流微電網(wǎng)子系統(tǒng)及交流微電網(wǎng)子系統(tǒng)，整個微電網(wǎng)可以實現(xiàn)交直流的容括。微電網(wǎng)包括兩個變流部分：**部分電網(wǎng)側(cè)整流部分為AC/DC整流，可實現(xiàn)整個微電網(wǎng)與配網(wǎng)的接洽;**部分微網(wǎng)側(cè)整流部分為DC/AC整流，可實現(xiàn)直流微電網(wǎng)子系統(tǒng)與交流微電網(wǎng)子系統(tǒng)的連接，以實現(xiàn)多能源互聯(lián)互通。微電網(wǎng)直流子系統(tǒng)由直流母線以及母線下級儲能系統(tǒng)、直流負荷、直流式分布式電源組成。為實現(xiàn)直流母線電壓穩(wěn)定、平滑分布式能源出力，儲能系統(tǒng)包含飛輪儲能或超級電容儲能或超導(dǎo)儲能和蓄電池蓄能，以飛輪儲能等響應(yīng)速度快，功率密度大的儲能電池為直流母線提供功率/能量支撐，蓄電池組以DC/DC斬波器進行管理，為飛輪儲能等快速響應(yīng)型電池組提供后備能源支持，在發(fā)揮蓄電池能量密度大優(yōu)勢的同時降低其充放電響應(yīng)頻率。微電網(wǎng)交流子系統(tǒng)由交流母線以及交流母線下級交流分布式電源、交流負荷組成。
基于能源互聯(lián)網(wǎng)的概念，引入微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，以天然氣清潔燃料實現(xiàn)微型燃氣輪機發(fā)電供給微電網(wǎng)系統(tǒng)運行，燃機發(fā)電余熱通過相變蓄熱裝置提供熱水供給，通過吸收式溴化鋰機組實現(xiàn)供熱、供冷的需求，亦可以通過余熱鍋爐提供高品質(zhì)的蒸汽。基于微電網(wǎng)經(jīng)濟化運行的角度來看，熱點聯(lián)產(chǎn)可以有效提高系統(tǒng)效率，通過合理的聯(lián)合燃氣輪機發(fā)電與儲能電池狀態(tài)，協(xié)調(diào)微電源與儲能電池運行狀態(tài)可以有效降低儲能電池初始儲能費用。
接下來，介紹**種微電網(wǎng)拓撲架構(gòu)，這種微電網(wǎng)系統(tǒng)是基于先進的電力電子變壓器(SST)實現(xiàn)微電網(wǎng)的能源整合。拓撲架構(gòu)體系如圖2所示。
圖2 基于電力電子變壓器的微電網(wǎng)拓撲架構(gòu)
SST作為未來微電網(wǎng)的核心模塊，一直是微電網(wǎng)領(lǐng)域研究的熱門課題，其基于先進的控制理念和電子技術(shù)能夠應(yīng)對分布式能源接入所帶來的種種影響，比如電力電子器件的大量引入所帶來的諧波治理問題，電網(wǎng)側(cè)電壓不平衡、電壓跌落，負載側(cè)擾動。因此基于SST的微電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)體系的研究對于微電網(wǎng)的發(fā)展是十分有利的。
對于固態(tài)變壓器，其大體結(jié)構(gòu)可以分為三個部分：
**部分為輸入級，可以實現(xiàn)與電網(wǎng)側(cè)的接入和整流;
**部分為隔離級，包含三個模塊：DC/AC整流、隔離變壓器、AC/DC整流，其可以實現(xiàn)電壓的可控與諧波的隔離;
第三部分為逆變級，可以實現(xiàn)直流到交流的整流，為直流微電網(wǎng)與交流微電網(wǎng)的連接搭建起橋梁。
基于SST的微電網(wǎng)其主要是以固態(tài)變壓器作為能源路由器通過與電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)、交流微電網(wǎng)三方相連作為中繼點實現(xiàn)能源互聯(lián)互通。圖2中直流、交流微網(wǎng)單元與上述**種微電網(wǎng)直流、交流單元相同，故不在論述。
微電網(wǎng)的發(fā)展是不斷進步的，技術(shù)與控制理論的不斷革新，導(dǎo)致微電網(wǎng)拓撲架構(gòu)也是多種多樣的，本文中所提到兩種僅是其中的滄海一粟，希望可以為大家的微電網(wǎng)學(xué)習(xí)提供參考。
