与风电场匹配并网型微电网应用模式探讨

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1、第３４卷第４期华电技术Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４２０１２年４月ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ．２０１２与风电场匹配的并网型微电网应用模式探讨李强强（华电内蒙古开鲁风电有限公司，内蒙古通辽０２８０００）摘要：微电网在风电场的应用可有效降低风电场的场用电率，有效保障供电的可靠性，对风电场的安全、稳定、经济、高效运行有着现实的意义。介绍了微电网可行的应用方案，通过对比分析，最终确定了风力发电辅以燃料电池的微电网应用模式为最优模式。关键词：微电网；风电场；应用；模型；燃料电池中图分类号：ＴＭ６１４文献标志码：Ｂ文章编号：１６７４－１９５１（２０１２）０４－００６７－０４干大电网并联运

2、行，将多余电量通过大电网输送至远０引言方负荷中心。当前，新能源发电技术发展迅猛，尤以风力发电与传统大电网相比，微电网具有整合分布式发电技术最为成熟。目前，世界范围内的风电场建设正的优势，可减小分布式发电对主电网的冲击和其他负如火如荼，中国的风电场建设更是呈现出井喷式的面影响；它还具有可靠、安全、能源利用效率高、环保发展态势。虽然风力发电有其不可替代的发展前效能好、投资和运行成本低、能适应终端用户能源需景，但也存在先天缺陷，最突出的制约因素就是风求变化和可使用储能装置等优点。能。在风力不足以及无风的情况下，供电的可靠性随着智能电网概念的引入和推广，微电网技术将无法保证，因此，微电网

3、成为一个重要的研究课题。会成为智能电网的重要组成部分，成为传统大电网运本文论述的是微电网在风电场内一个微小的应行的有效补充。尤其在目前风电容量激增的情况下，用，可以认为是各种新能源间互补方案的小型化。对缓解风电容量电网饱和、减弱风电对接入电力系统的影响和减轻电网的调峰压力以及提高电网的安全１微电网概况稳定运行水平有着无可替代的作用。美国最早提出微电网（ＭｉｃｒｏＧｒｉｄ）的概念，微电２微电网可行的应用方案网是相对于大电网而言的，它将一定区域内分散的独立发电系统（如燃气轮机、太阳能、风能、地热能、生物２．１方案配置原则质能、燃料电池等）和储能装置联接起来，采用大量的（１）以无污染、

4、环保为理念。现代电力技术，向附近的各终端用户直接供应各种能（２）在无风或风电机组全部切出电网且没有投源（热和电等）。微电网网络简图如图１所示。运外来备用电源时，可成为一个独立的供电系统。（３）技术具有可行性。２．２具体方案２．２．１以风力发电为主，辅以潮汐发电潮汐发电主要特点：要涨潮时，为增加水位差需将堤坝内的海水抽出；要退潮时，为增加水位差需向堤坝内抽入海水；抽水蓄能所需的电量大约是其发电量的５％；建造费用昂贵。潮汐发电简单示意图如图２所示。适用范围：仅适用于沿海、海上且潮汐能丰富区图１微电网网络简图域的风电场。微电网可以独立运行，利用其新型的供电终端系２．２．２以风力发电为主

5、，辅以燃料电池统，使清洁能源能就地利用；也可以通过配电网与主燃料电池主要特点：不受卡诺循环限制，能量转换效率高；为模块结构、积木性强、适用性强；既可以收稿日期：２０１１－０７－０７集中供电，也适合分散供电，通用性强；燃料不需要燃·６８·华电技术第３４卷图４垃圾填埋处理法沼气发电示意图热电联产；因地制宜的要求高；相关设备需要根据当地的具体情况特别定制。地热发电原理如图５所示。图２潮汐发电简单示意图烧，没有转动部件，理论上能量转换率为１００％，装置无论大小实际发电效率可达４０％～６０％；可实现热电联产、联用，没有输电、输热损失，综合能源效率可达８０％；建设周期短、成本低、易维护；能解

6、决电网调峰问题。燃料电池的原理如图３所示。图５地热发电原理图适用范围：仅适用于地热富集区域的风电场。２．２．５以风力发电为主，辅以太阳能太阳能主要特点：无枯竭危险；绝对干净，无公害；获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；发电形式极为简洁，光伏发电属于固态半导体发图３燃料电池的原理图电，没有中间过程；获取能源的时间短；太阳能资源刚好与负荷高峰相重叠，可起到电网削峰的作用。适用范围：可适用于任何区域的风电场，没有任太阳能发电原理简图如图６所示。何因素限制。适用范围：可适用于太阳光能富集区域的风电场。２．２．３以风力发电为主，辅以沼气发电沼气发电主要特点：具有较高热值；与其他燃气

7、相比，抗爆性能较好；应用范围不够广，利用率也比较低；建造周期长，不易于运行维护；需要进行发酵原料的采购。垃圾填埋处理法沼气发电示意图如图４所示。适用范围：仅适用于发酵原料丰富区域的风电场。２．２．４以风力发电为主，辅以地热发电图６太阳能发电原理简图地热发电的主要特点：能量可以梯级利用，实现第４期李强强：与风电场匹配的并网型微电网应用模式探讨·６９·２．３初步筛选方案（８）熔融碳酸盐燃料电池（ＭＣＦＣ）的试验寿命以风力发电为主，辅以潮汐发电、沼气发电、地已达１３０００ｈ，实际运行也