翁冬凤
国网新能源云技术有限公司 100071
摘要：
电力系统智能技术的不断发展，以及各种新型信息技术的不断出现，电力系统中配网自动化技术以及新能源并网技术能够有效的应用到各种新型的科学技术，实现电力企业技术的智能化，促进电力企业的安全、可靠的运行长远发展。本文主要对电力系统中应用配网智能化技术的具体应用、新能源并网发电系统的关键技术以及两者的发展趋势进行了简要的分析，以期为相关人员提供参考。
关键词：配网智能化；新能源；并网技术；解决方案
在电力系统的运行中，通过应用配网智能化技术，提高了电力系统的运行效率，减少了电力系统运行故障的发生率。配网自动化技术的应用已经较成熟，但是随着能源危机的日益加重，人们对于可再生能源发电的关注度不断提高，并且在配网系统中逐渐应用到了智能化技术，由此构建一个完备的自动化系统，完成配网的自动化配电、控制及保护，实现节能减排和保护环境。
1.配网智能化技术主要应用
1.1配网的智能化
随着人们生活水平的提高，用电客户在用电过程中也希望能得到更好的用户体验及交互，因此对整个电力系统也相对有着更高的要求。而电力系统的提升需要各个部分的完
善，配网智能化技术在电力系统中的应用，无疑有助于整个电力系统的提升，给用户更好的用电体验。使用配网智能化技术能促进电网的改造与完善，优化供电服务。在现阶段，运用智能化的技术对配网进行自动的管理与控制，使得配网更加安全、可靠。而在电力系统中结合其他的技术，通过计量装置的安装还能对配网进行监控，进一步完善配网的工作，提升电网运行的高效、安全性，建立完善的配网系统。
1.2优化硬件支持系统
配网智能化技术涉及的硬件系统主要有硬件支持系统与管控维护系统。硬件系统优化主要是加快建立新型硬件系统的运用，以实现配网市场的预测。硬件系统的优化可以更好地对专业的信息数据进行采集，利用这些数据进行对比分析，以确定不同区域的用电量，并对各时间段的用电量进行负荷分析，进而为电力系统提供准确的数据，为电力系统的优化调度管理提供数据依据，促进电能质量的提升。此外应对配网管控维护系统进行优化，使用信息化手段对配网的用电情况进行实时的监控，并对用电异常情况进行实时在线的状态监测与管理，一旦发现异常情况，将自动进行报警，及时解决用电中的问题，使用电朝着安全与稳定的方向发展。
1.3提升配网的可维护性
在电力系统中应用配网智能化系统主要是运用信息通信技术在电力输送、分配、装换的过程中，对电力输送中的待测参数进行输送，并通过特定的在线终端设备，进行分析、处理、显示和记录，以实现配网的自动化及信息数字化。而提升配网的可维护性，可以在配网智能化技术运用的同时，运用配网的故障诊断系统对配电设备进行在线监测，从而及时地发现配网中出现的故障，并对相应故障进行分类和分级和建立应急处理策略机制。针对故障诊断系统对于容易修复的小问题能进行在设备层进行自我修复处理，对于较大的故障则能发出警报，对于紧急故障则让设备离线或停运，促进配网故障的维护，提升配网的可维护性，而不至于故障的不断积累，导致配网的不可修复。
2.新能源并网发电系统的关键技术
2.1新能源发电系统结构
常见的新能源发电系统主要包括风力发电、光伏发电及电池储能发电系统，此外还有波浪能和燃料电池发电系統等，不同发电系统在接入电网时候也有着对应的接入方式。图1—1为不同的新能源发电并网结构图，有些发电系统通过交直交变流器进行并网，还有一些通过逆变直接并网，也有一些通过直流斩波器＋逆变器实现并网。
.png)
光伏发电系统是一种将太阳能经光伏电池阵列转化成电能的发电系统。根据其间能量的传递与转换方式的不同，其并网逆变器的结构也相应的发生改变。常见的方式有两种：ＤＣ－ＡＣ直接并网结构和ＤＣ－ＤＣ和ＤＣ－ＡＣ的两级变换结构。要将太阳能发出的电能接入电网，需要对并网逆变器进行控制，使输出的并网电流为稳定的高质量的正弦波电流，同时电压的频率相位等也要达到一定的并网要求。
（1）单级式
单级式结构的逆变器只有一个逆变器环节，所以对于其控制主要就是对逆变器的控制。由于单级式结构逆变器容量较低，因此通常接入电压等级较低的电网；如果单级式光伏发电系统需要接入高电压电网，则需要将光伏系统输出电压进行提升。图1－2为单相单级式逆变器拓扑图，主要由光伏电池板、电容、逆变电路以及滤波电感等组成。
.png)
单级式系统中光伏阵列的输出没有任何中间环节直接输入逆变器中，使得光伏阵列的输出电压频率为两倍工频电压，所以需要在光伏阵列的输出端加入滤波电容，来抑制电压纹波。
图1－3为单级式（不包括虛线框部分）和双级式（包括虚线框部分）并网控制框图。在输入端的直流电压满足并网要求时，可采用单级式并网，此时无需考虑ＤＣ／ＤＣ环节，只需对变流器部分实施控制即可。
.png)
（2）双极式
当直流输出端的并网电压不能满足并网要求时，便出现了两级式逆变器的拓化结构。通过前级ＤＣ／ＤＣ环节来满足电压要求，ＤＣ／ＤＣ控制与逆变并网控制可以分开实现。
如图1－4所示为两级式逆变器系统的拓扑结构，由光伏阵列、电路、逆变器、滤波器等构成。图中的电路主要起到升压和控制两个功能，为了使后一环节的直流母线电压达到并网要求，需要进行升压；同时为了实现光伏阵列的最大功率输出需要采用控制。后级逆变电路主要功能实现直流母线的电压稳定，以及实现对并网电流的控制。图1－3中（包括虚线框图部分）即为两级式光伏发电系统控制图。
.png)
2.2基于电力电子技术的关键部件
2.2.1并网逆变器
光伏、风机、储能元件以及燃料电池等都需要通过电力电子变换器才能跟电网系统进行连接，这些变换器不但包含镇流器和逆变器，也有可能只是一个逆变器。交换器的响应速度较快，且过流的能力较弱，惯性小，同时适用于微网中的逆变器不但要具备常规的逆变器所具有的功能，并且能够并联运行，还要按照微网系统的一些特殊需求具备一定的控制能力，例如控制频率下垂以及控制电压无功下垂的功能，所以微网中的关键技术就在于逆变器的拓扑结构、运行控制及策略模型的建立。
2.2.2静态开关
在连接微网和主网间的公共连接点处装置静态开关，当主网发生故障，或者电源的质量出现问题后，静态开关能够自动的对微网进行切换，使其处于孤岛运行状态；此后，一旦上述事件消失或恢复正常，能自动实现微网和主网重新连结。
2.2.3电能质量控制装置
无论何种分布式电源单元接入电网系统都会影响到电能的质量，一旦未能合理的控制，它们对电压波形、频率以及功率因数会产生负面的影响，特别是太阳能、风能以及随机性的电源，其频繁的启停操作以及功率输出的变化都会影响系统电能质量，微网中大量单相分布式电源的存在，使得配网系统中的三相不平衡度有所增加。电子负载易受到暂态、跌落、谐波、瞬间中断及其它扰动的影响，对电能质量的要求越来越高，因此要予以关注和重视。总之，微网及分布电源配电系统中存在很多跟电能质量有关的独特问题，电能的智能化技术能够有效确保微网安全可靠运行。
2.3微网技术
（1）微网的运行控制：微网系统在承受扰动方面的能力比较欠缺，特别是在孤岛运行模式下，考虑到风能以及太阳能资源所具有的随机性，系统的安全性能则需要面临更高的风险，所以要对其运行进行有效的控制：
①微网中多个微电源之间的协调控制问题在微网系统中，含有的微电源数量较多，有同类型微电源以及异类微电源，并且这些电源具有的外特性、时间常数以及组成环节都不相同，并且电力系统中的能量都是平衡的，因此，需要进一步探讨和研究保持微电网运行时电压稳定性以及系统平稳性，以减小大电网受到来自微电网的冲击，主要需要探究的内容包含各种微电源的稳态、暂态、动态分析模型以及多个变流器稳定性等问题。
②切换并网和独立运行两种运行状态时，IEEEP1547规定了分布式电源入网标准：当大电网出现故障时，分布式电源要立即退出运行。微电网跟分布式发电最大的一个区别就在于微电网不但能够跟大电网进行并网运行，还能够在大电网出现故障时，切断与大电网的连结并能独立运行。两种运行状态在自行切换时其实就是在扰动大电网，并且不能够完全消除影响，因而务必要对微网的结构以及配置参数进行改进，并积极的对控制策略改进，消除其对大电网的影响。
（2）作为微网的核心组成部分，高级的能量管理系统以及优化运行要按照能源的实际需求、市场的信息以及运行约束等条件会迅速作出决策，灵活调度分布式设备以及负荷来实现对系统的优化。微网EMS与传统EMS主要存在的区别有三点：
①微网内集成热负荷以及电负荷，所以微网EMS需要热电相匹配。
②能够跟电网进行能量的自由交换；
③微网EMS能够分级的进行服务，特殊情况时能够牺牲非关键的负荷，并延迟其需求的响应，为关键的负荷提供更为优质的电力保障。
（3）微网系统保护控制以及常规的电力系统中引入了DER单元使得微网系统的保护控制与常规电力系统中的保护控制在故障检测方法和保护原理上有很大不同，除了过压以及欠压保护外，则需要针对分布式电源进行保护，分布式电源主要包含有反孤岛和低频保护。此外，常规的保护控制策略主要针对的是孤岛以及单向潮流系统的保护，但在微网系统中潮流可能是双向流通，并且随着系统结构以及连接的DG单元数量存在的不同，故障电流级别则存在着一定的区别，传统的继电保护设备可能不再起到应有的保护作用，更有甚者还会破坏这些保护设备，所以，要研发一些在完全不同于常规保护模式下进行运行故障检测以及保护控制系统。
3.配网智能化中新能源并网技术的高级应用
3.1控制风光储并网
由于风能以及太阳能具有一定的随机性和间歇性，因而作为独立的发电系统时进行功率输出时不够稳定以及连续，如果使用风能和光能互补的发电并加入储能装置，形成风光储联合发电系统，不但能够充分利用风能以及太阳能在时间及地理上具有的天然互补性，也能够采用储能系统的充、放电性能来平滑风电、光伏功率输出的波动性。根据调度区域内新能源发电分布的情况，结合各种能源所占的比重，并且考虑区域储能在广域条件下能发挥更大平滑效应的特点，进行调度范围内的风光储一体化并网控制。其基本功能应包括：
①主要目标为风光储功率波动小，调峰的能力最大，制定最优的联合发电计划。
②采取多种处理策略时要按照系统需求进行制定，保证储能设备使用寿命最长、能参与系统削峰填谷等。
3.2新能源并网一体化调度系统
风力/光伏发电的特点是发电容量和发电时间稳定性不高，属于间歇性电源，随着并网容量的增大，会给电网带来一定冲击。新能源并网一体化调度系统的任务就是将风力/光伏发电变为友好型电源，增强其可控性。并网一体化调度系统结构如图2所示。新能源并网一体化调度系统通过主站、风力/光伏发电子站形成上下一体的控制和执行系统，能够完成计划、紧急、事故等情况下的执行策略。并网一体化调度系统不仅与新能源发电场站相关，对全网的安全校验及运行方式安排也必须结合全网运行情况来确定。
.png)
结语：
总而言之，配网智能化的实现十分的复杂，要在现有的配网基础上不断改进，并与多项先进的工艺以及技术相配合，合理利用各种新型的工艺技术，积极研究新能源并网的相关技术，有效在配网智能化中融合此技术，为电网整体自动化的实现奠定坚实的基础，不断提高用电客户的用电体验，促进电网运营的高效、安全及稳定性。
参考文献：
[1]刘昌辉.新能源并网的关键技术研究[J].工业C，2018（50）：36.
[2]刘鹏.新能源并网通信综合解决方案研究[J].企业技术开发月刊，2018（2）：75~77.
[3]赵拥华.分布式新能源接入配电网的继电保护研究[D].华北电力大学，2016（23）：36.