第1章 緒論

1.1 微電網(wǎng)技術(shù)的提出背景

1.1.1 分布式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電能由于其清潔環(huán)保、高效便利的優(yōu)點(diǎn)，是能源最有效的利用方式之一。為了實(shí)現(xiàn)電能更好地生產(chǎn)、傳輸、分配和應(yīng)用，需要構(gòu)建高效的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出用電負(fù)荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點(diǎn)[1]。以大容量集中式發(fā)電和遠(yuǎn)距離高電壓輸電為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其建設(shè)成本高、運(yùn)維難度大、靈活性差等問(wèn)題日漸凸顯。

伴隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源發(fā)電技術(shù)日漸成熟，然而將這些新型能源接入傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的過(guò)程中，供電穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性受到了巨大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為：①源荷不平衡：天氣、季節(jié)和日夜變化等因素都會(huì)影響新型能源的發(fā)電量，因此接入新型能源后的電力系統(tǒng)發(fā)電功率也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，造成發(fā)電功率與負(fù)載功率不匹配，嚴(yán)重時(shí)可能造成電網(wǎng)頻率及電壓波動(dòng)；②故障后支撐恢復(fù)能力變?nèi)酰^電保護(hù)行為復(fù)雜；③能源利用效率較低：長(zhǎng)距離輸電與儲(chǔ)能將造成較大電能損耗。

傳統(tǒng)的集中式發(fā)電如圖1-1a所示，發(fā)電側(cè)能源通過(guò)集中的輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)后，將電能輸送到用電側(cè)，在這個(gè)過(guò)程中，電能從發(fā)電側(cè)單向地向用電側(cè)流動(dòng)。由于多采用核能、水力、化石等能源，集中式發(fā)電往往有著規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)。分布式發(fā)電如圖1-1b所示，發(fā)電單元往往和用電單元位置比較接近，不再有集中的輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，發(fā)電單元和用電單元都連接到同一母線上，母線和外部大電網(wǎng)相連。相較于集中式發(fā)電，分布式發(fā)電結(jié)構(gòu)更適合新能源的利用：①分布式發(fā)電具有較強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)用電需求進(jìn)行快速調(diào)整；②分布式發(fā)電通常位于用電負(fù)荷附近，能夠減少電力傳輸損失，提高能源利用效率；此外分布式發(fā)電多采用清潔能源，有助于減少溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)；③分布式發(fā)電不再需要大功率、遠(yuǎn)距離的集中輸電設(shè)備，能有效避免大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及相關(guān)投資；④分布式發(fā)電系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的電源組成，這有助于提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。