摘要：智能微电网是将可再生能源发电技术、能量管理系统（EMS）和输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、减小对环境的影响等多个优点。本文对智能微电网的关键技术进行分析并对其在海洋陆地终端的应用进行了介绍。
关键词：智能微电网；能量管理系统；储能系统；光伏效应
前言
某天然气处理终端所在地光水平面年辐射1345.28KWh/平方米；属于太阳能利用条件较好的地区。该天然气处理厂为了利用太阳能清洁能源，保证DCS等重要监控设备以及楼内重要设备等不停电运行，实现安全地不间断供电，在厂区某楼顶建一100kW智能微电网系统。该套系统将作为应急电源UPS的有效备用。
1 微电网应用场合
1.1海岛：远离大电网，靠柴油发电机提供电力，成本高、污染严重、故障率高，微电网可以为海岛提供清洁经济的能源。
1.2无电地区：为山区无电地区提供了电力供应的一种解决方案
1.3重要负荷：微电网储能系统的存在具有UPS的功能。可以为重要负荷提供不间断电力供应，具有高可靠性的特点。
1.4智能楼宇系统：智能楼宇能源系统作为负载侧能量管理系统，从单纯的消费体转变成能源系统的参与者。能自行管理和控制楼宇电能生成、储存和使用的智能化楼宇管理系统已经成为了智能电网的一部分。大大提高了能源利用效率。
根据上面的分析，本项目所在的场合适合微电网的应用。
2 智能微电网主要组成
在楼顶总共铺布光伏电池板面积：约694平方米；系统主要内容：由太阳能光伏组件、直流集线箱、逆变器、监控系统、逆功率自动检测控制系统和相关电气材料等相关设备附件组成；整个并网光伏系统发电总功率为100.3KWp，共安装427块235W多晶硅光伏组件。
“光伏”来源于“光生伏打效应”（简称“光伏效应”），指的是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。
该套智能微电网采用离网性光伏发电系统，示意图见图1。
图1 智能微电网示意图
本项目的智能微电网系统分为能量管理系统、继电保护系统、储能系统、通讯系统和监控系统等部分。
2.1微电网能量管理系统（EMS）
能量管理系统是整个微电网的核心部分，对整个微电网稳定，可靠，经济运行提供保障。完善的智能电网必须有自学习功能，在微电网建立初期可以输入当地气象参数进行初步学习，并在微电网运行的过程中，不断修正自身运行参数，并记录可再生能源发电情况，逐步建立自己的专家系统。
2.2继电保护系统
智能继电保护具备强大的控制和通讯功能，通过设立主站和多子站的分布式保护方式，通过四遥设备实现遥测、遥信、遥调、遥控功能，大大提高了智能微电网系统的供电可靠性和安全性。
2.3储能系统
智能微电网包含大量新能源发电单元，新能源发电的特点是能量变化大，光伏发电还是风能发电都具不可控性，容易造成电网的不稳定，因此智能微电网必须有储能环节。常用的有蓄电池、超级电容器、飞轮等。蓄电池组按照就近原则安装在新能源发电设备附近，抑制新能源发电量变化对微电网正常运行的影响。本项目蓄电池组全部选用优质的贮能蓄电池，确保蓄电池能长期可靠工作。
2.4通讯系统
智能电网遵循通讯标准IEC61850和CDT规约，根据实际情况采用一种或几种不同的通信方式，在广域网络可以使用Ethernet、GPRS、电力线载波等多种通信方式，局域网络可以使用CAN、HPI、串口等多种通信方式。
2.5 监控系统
监控系统可采集直流侧电压、电流，交流侧各相电压、电流，光伏并网系统的每日发电量、总发电量等，气象数据由专门的采集系统采集辐照度、风向、风速、环境温度、组件温度等相关数据。
4 系统发电量与社会经济效益
光伏发电系统发电量计算公式如下：
发电量Q= P×R×ηs / Ro 其中ηs=K1*K2*K3*K4*K5；
（K1-光电电池运行性能修正系数；K2-灰尘引起光电板透明度的性能修正系数；K3-光电电池升温导致功率下降修正系数；K4-导电损耗修正系数；K5-逆变器效率）
式中：P—系统直流总功率；；R—倾斜方阵面上的太阳总辐射量；ηs—光伏系统发电效率；Ro—标准日照辐射强度，即1KW/m2。光伏系统综合发电效率的计算公式如下：ηs=0.94*0.96*0.95*0.98*0.95 =0.7981
计算结果见表1
表1 计算结果
本光伏系统的年发电量116265度，可省燃油3.02万升或节省标准煤41.86吨，这也意味着少排放115.92吨的二氧化碳1.37吨的二氧化硫和0.5吨氮氧化物。同时减少因火力发电产生的31.62吨粉尘，节约46.61万升净水。
结束语：
作为大电网的有益补充与分布式发电系统的有效利用形式，微电网已成为电力领域的一个新热点。可预见，未来的电力系统将会是集中式与分布式供电有机结合的供能系统，这种混合系统可以节省投资、降低能耗、提高能效、提高电力系统可靠性、灵活性和供电质量，必将成为21世纪电力工业的重要发展方向。同时智能微电网在海洋陆地终端的应用对支持新能源光伏事业及环境保护起到积极示范作用，同时产生了良好的社会和经济效益，将会在更多的领域内实施。
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作者简介：
王万旭（1973.06-），男，高级电气工程师，主要从事海上油气田电力系统设计及研究。
论文作者:王万旭,金秋,高阳,陈建玲,马金喜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：电网论文; 系统论文; 智能论文; 光伏论文; 管理系统论文; 发电量论文; 能量论文; 《电力设备》2018年第7期论文;