06.22 關於微電網的兩種拓撲架構思路

沃爾夫光纜:本文主要就微電網的兩種拓撲架構思路進行簡要介紹。第一種是基於微電網即插即用模塊化理念的拓撲架構體系，第二種是基於電力電子變壓器的微電網拓撲架構體系。

微電網作為對於集中式大電網的一個有力補充，實現新能源的就地消納，是解決分佈式能源接入配電網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的發展，但是步入快車道的微電網如何打破現有困境，推動清潔能源又快又好的發展，這是擺在現實面前的一道難題。

微電網的發展現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.商業化運營模式需要探索，商業化示範不足;

3.微電網拓撲架構體系沒有明確，缺乏必要的文獻標準;

4.產業發展缺乏統籌規劃;

5.配網困難。

基於以上第三點本文就微電網的兩種拓撲架構進行簡要介紹，為微電網項目的開展提供參考。

首先，介紹的第一種微電網拓撲架構是一種基於微電網即插即用功能模塊化的拓撲架構體系。拓撲架構體系如圖1所示：

圖1基於能源互聯網的模塊化微網拓撲架構

模塊化微電網分為直流微電網子系統及交流微電網子系統，整個微電網可以實現交直流的容括。微電網包括兩個變流部分：第一部分電網側整流部分為AC/DC整流，可實現整個微電網與配網的接洽;第二部分微網側整流部分為DC/AC整流，可實現直流微電網子系統與交流微電網子系統的連接，以實現多能源互聯互通。微電網直流子系統由直流母線以及母線下級儲能系統、直流負荷、直流式分佈式電源組成。為實現直流母線電壓穩定、平滑分佈式能源出力，儲能系統包含飛輪儲能或超級電容儲能或超導儲能和蓄電池蓄能，以飛輪儲能等響應速度快，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型電池組提供後備能源支持，在發揮蓄電池能量密度大優勢的同時降低其充放電響應頻率。微電網交流子系統由交流母線以及交流母線下級交流分佈式電源、交流負荷組成。

基於能源互聯網的概念，引入微型燃氣輪機發電系統，以天然氣清潔燃料實現微型燃氣輪機發電供給微電網系統運行，燃機發電餘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供熱、供冷的需求，亦可以通過餘熱鍋爐提供高品質的蒸汽。基於微電網經濟化運行的角度來看，熱點聯產可以有效提高系統效率，通過合理的聯合燃氣輪機發電與儲能電池狀態，協調微電源與儲能電池運行狀態可以有效降低儲能電池初始儲能費用。

接下來，介紹第二種微電網拓撲架構，這種微電網系統是基於先進的電力電子變壓器(SST)實現微電網的能源整合。拓撲架構體系如圖2所示。

圖2基於電力電子變壓器的微電網拓撲架構

SST作為未來微電網的核心模塊，一直是微電網領域研究的熱門課題，其基於先進的控制理念和電子技術能夠應對分佈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，電網側電壓不平衡、電壓跌落，負載側擾動。因此基於SST的微電網拓撲結構體系的研究對於微電網的發展是十分有利的。

對於固態變壓器，其大體結構可以分為三個部分：

第一部分為輸入級，可以實現與電網側的接入和整流;

第二部分為隔離級，包含三個模塊：DC/AC整流、隔離變壓器、AC/DC整流，其可以實現電壓的可控與諧波的隔離;

第三部分為逆變級，可以實現直流到交流的整流，為直流微電網與交流微電網的連接搭建起橋樑。

基於SST的微電網其主要是以固態變壓器作為能源路由器通過與電網、直流微電網、交流微電網三方相連作為中繼點實現能源互聯互通。圖2中直流、交流微網單元與上述第一種微電網直流、交流單元相同，故不在論述。

微電網的發展是不斷進步的，技術與控制理論的不斷革新，導致微電網拓撲架構也是多種多樣的，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學習提供參考。