办公园区微电网方案的研究与应用

办公园区微电网方案的研究与应用

刘亚娜

（中冶东方工程技术有限公司山东青岛266555）

摘要：我国正处于经济飞速发展的阶段，电力作为重要的二次能源，是能源利用的最有效形式之一，作为集中式发电的补充，分布式清洁能源依靠自己灵活的运行模式和国家政策的支持，建设也越来越迅速。微电网建设中，推广建设办公园区的微电网，是当前分布式电源建设的研究发展方向之一。本文对微电网相关知识、办公园区微电网的构建，以及已投入实际运行的办公园区微电网的应用案例一一进行了的介绍。

关键词：分布式电源；微电网；典型结构；运行模式

1引言

面对严峻的能源型式，各国都把开发利用可持续发展的清洁能源作为未来的能源发展战略，而我国随着电力体制改革的深化，分布式清洁能源的建设也越来越迅速，企业根据自身条件，因地制宜投资建设太阳能、风能、地热能等各类型分布式电源微电网。

目前，国际上对微电网的技术有了较为深入的研究，我国在这方面也展开了积极的探索和研究，但仍处于发展阶段，虽然前景非常乐观，但离大规模的商业应用还需要很长一段时间。

2微电网

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、用电负荷、监控、保护和自动化装置等汇集而成的小型发/配/用电系统，能够实现内部电力自主平衡的小型供电网络。

微电网是将一定区域内分散的小型发电单元组织起来形成微型网络，这样的网络既可以通过配电网与大型电力网并网运行，也可独立为本区域负荷提供电力需求，这种灵活的运行模式提高了负荷侧的供电可靠性，同时对电网的运行提出了更高的要求。

2.1微电网典型结构

微电网典型结构主要有三种，分为交流型微电网、直流型微电网和交直流型微电网。

交流型微电网中，分布式电源、储能装置等均通过电力电子装置连接至交流母线，主体供电方式为交流供电。

直流型微电网中，分布式电源、储能装置等均通过电力电子装置连接至直流母线，主体供电方式为直流供电，直流网络再通过逆变装置接至外部交流网。

交直流型微电网中，既有交流母线又有直流母线，可以直接给交流和直流负荷供电，主体供电方式为交直流供电均有。

2.2微电网运行模式

微电网运行模式主要有三种，分为独立运行模式、联网运行模式和过渡过程模式。

独立运行模式，也叫离网运行模式，是独立于外部电网，自己建立电压和频率支撑，跟踪微电网内负荷变化，为本区域内重要负荷提供合格可靠的电能。

联网运行模式，也叫并网运行模式，是由外部电网提供电压和频率支撑，微电网协调本区域内的电源和负荷，满足配电网的并网要求和负荷供电需求，还可以给外部电网提供电压支撑。

过渡过程模式，又分为从独立模式切换到联网模式的过渡过程模式和从联网模式切换到独立模式的过渡过程模式。这种模式都是从一种模式切换到另一种模式的过渡过程，每个过渡过程控制目标都不一样，该过程尽可能的快速，降低对微电网负荷影响，保证微电网平稳可靠的运行。

3办公园区微电网

基于对微电网建设的研究，办公园区微电网的构建需要考虑多方面的因素，主要有：用电负荷性质、分布式电源方案、配电网结构类型的选择和微电网运行模式等。

3.1用电负荷分类

办公园区主要用电设备有照明设备、办公用计算机及网络设备、音响视频设备、电梯、冷却泵、风机、防火卷帘、空调制冷设备及消防报警设备等，根据用电设备的特性和用途大体可分为照明类、电热类、电动类、信息类、充电类等。

传统类型的用电设备主要以交流负荷为主，近几年兴起的电动汽车等负荷均为直流负荷。

3.2分布式电源方案

办公园区的分布式电源主要以屋顶太阳能光伏发电为主，以风能发电或生物可再生资源发电为辅，紧急时配合柴油发电机发电。

3.3配电网的结构类型

要构建办公园区微电网，需要选择配电网结构类型，在办公园区的用电负荷中，照明、电热、电动类用电设备，一般为交流供电；信息类用电设备交直流供电都有；充电类用电设备，一般为直流供电；储能设备为直流供电；而光伏发电也为直流电；所以，现阶段办公园区微电网配电网结构一般为交直流型，直流用电设备直接采用直流电供电，可减少交直流变换环节；而交流用电设备，则通过DC/AC变换，采用交流母线供电。

3.4运行模式

办公园区微电网一般分为离网型与联网型。

离网型微电网，用电负荷只有在不与分布式电源连接时，才能接入外部电网；当用电负荷由分布式电源供电时，与外部电网脱离。离网型微电网的好处是自主性强，建设周期短，不受供电部门牵制，建成即可投入运行，但是需要增加储能设备，且微电网的稳定性差，需要采取较强的控制调节手段，受本区域负荷波动影响大。

联网型微电网，基本上长期与外部电网相连，因此无需增加太多的储能设备，当分布式电源电量大于本区域的用电负荷时，可以向电网售电；当不能满足用电要求时，可以向电网买电。联网型微电网的好处是仅需增加部分储能设备，且用电可靠性高、稳定性好，由外部电网根据本区域负荷的波动实时进行调节，但接入外部电网流程复杂，需要获得当地供电部门的准许，且需经其验收合格、达成供售电协议后才能并网。

4微电网应用案例

办公园区微电网建设一般会受到地方大小或设备技术等各种原因的限制，所以完整的办公园区微电网的方案实例并不多，相信随着科学技术的进步，办公园区微电网建设会越来越多进入大家的生活当中。

4.1项目概况

该办公园区主要以绿色智能建筑为主，微电网仅为其中一部分。园区主要包括办公楼2万平、展览厅1万平和停车场1万平。

4.2设计方案

首先，收集用电负荷、确定负荷类型、分析用电数据。查找整理全年用电数据、绘制用电曲线图、分析用电数据。该办公园区的主要用电负荷为空调、电梯、照明、水冷机组、冷却泵、电动汽车等，为交直流均有的负荷。

其次，确定分布式电源方案。

结合该地区的日照、环境温度及可利用的地方，确定采用光伏发电供电，一共安装了容量为21.44kWp的光伏组件，为本办公园区供电。

再次，确定配电网的结构类型。

因该办公园区的用电负荷为交直流均有，且电动汽车特别多，所以直流负荷也比较大，所以配电网系统采用的是交直流配电网。

最终，确定运行模式。

运行模式采用的是联网型，交流配电网电源引自市用电，交流负荷直接挂到交流配电网上；光伏发电直接送到直流配电网上，直流负荷直接挂到直流配电网上；而交直流配电网之间通过双向逆变器实现交直流互换。

联网型在本工程一个最大优势，就是随着电动汽车技术的发展，电动汽车也是一个小型移动储能装置，在低谷期，电动汽车进行充电，高峰期，电动汽车进行放电；采用高峰放电、低谷充电，降低峰谷差；低谷充电，高峰卖电，赚取电价差；在典型的峰谷差用能，多能互补综合节能。

4.3小结

该办公园区结合了微电网和智能配电系统，合理利用能源、降低能耗、节约投资和运行成本，被评为绿色建筑。

5总结

各个地区的微电网建设正在如火如荼的进行中，办公园区的微电网建设仅是未来发展的一个方向，以后的办公园区应该是有统一设计的绿色智能办公园区，这其中不仅仅包括微电网的建设，还应结合生态环境，降低能耗，为人们提供一种更绿色环保的工作环境。

参考文献

[1]《微电网技术及应用》王成山许洪华等著科学出版社.

[2]《分布式电源与微电网并网技术》苏剑等著中国电力出版社.