中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：微電網(wǎng)內(nèi)部包含再生能源系統(tǒng)、分散式電源，如微渦輪機(jī)、燃料電池及各類負(fù)載組成，當(dāng)處于孤島運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其電力潮流方向、系統(tǒng)暫態(tài)現(xiàn)象、電力品質(zhì)分析及保護(hù)協(xié)調(diào)機(jī)制，均與傳統(tǒng)電網(wǎng)的需求不同。
目前核研所開發(fā)的微電網(wǎng)三相潮流解析法，適用于低電壓、高R/X比的三相不平衡系統(tǒng)或電壓控制型匯流排過多的微電網(wǎng)系統(tǒng)，不論于微電網(wǎng)在并網(wǎng)或孤島運(yùn)轉(zhuǎn)下，皆能保持強(qiáng)健性及快速收斂、求解的效果。另外，為分析微電網(wǎng)并網(wǎng)、孤島及N-1事件時(shí)的系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)，核研所亦已建立高聚光太陽能電池(HCPV)、風(fēng)力機(jī)組、電力轉(zhuǎn)換器及電子負(fù)載等微電網(wǎng)細(xì)部元件的數(shù)學(xué)模型。
由于再生能源使用的電力轉(zhuǎn)換器大多含有電容及電感元件，容易產(chǎn)生系統(tǒng)諧波，因而也須建構(gòu)微電網(wǎng)系統(tǒng)主要元件諧波時(shí)域模型，并開發(fā)微電網(wǎng)于并網(wǎng)與孤島不同狀態(tài)的三相諧波潮流與不平衡分析，以確保微電網(wǎng)電力品質(zhì)?，F(xiàn)階段，業(yè)界已運(yùn)用主動(dòng)式電力濾波器(APF)，改善微電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波濾除、無效通濾補(bǔ)償、功率因數(shù)修正與負(fù)載平衡等問題，并實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)電力品質(zhì)監(jiān)控平臺(tái);核研所正在研發(fā)中的微電網(wǎng)系統(tǒng)亦可支援上述功能。
此外，微電網(wǎng)所需的電力保護(hù)機(jī)制亦與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不同，業(yè)者須導(dǎo)入具可擴(kuò)充與隨插即用(Plug-and-Play)的模組化微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)機(jī)制，同時(shí)還要依據(jù)微電網(wǎng)區(qū)域串、并聯(lián)形式，開發(fā)微電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的電源-負(fù)載配置(Configuration)方法，減少微電網(wǎng)內(nèi)部故障時(shí)須卸除的負(fù)載量，并配合卸載計(jì)劃提高供電可靠度。
強(qiáng)化微電網(wǎng)能源管理通訊/儲(chǔ)能系統(tǒng)扮主角
至于微電網(wǎng)控制與管理方面，其監(jiān)控介面與即時(shí)量測系統(tǒng)(圖4)須確保各區(qū)域系統(tǒng)訊號(hào)的同步性、正確性與精確度，并于系統(tǒng)介面上設(shè)定與執(zhí)行情境測試步驟，截取即時(shí)量測波形資料，做為故障偵測演算法、諧波頻譜分析與卸載策略開發(fā)的依據(jù)。
圖4 微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時(shí)量測系統(tǒng)
此舉將有助實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)生活化應(yīng)用，透過建置家庭微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時(shí)量測系統(tǒng)，并開發(fā)負(fù)載用電與再生能源發(fā)電量預(yù)測演算法，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)車與未來時(shí)間電價(jià)機(jī)制，就可進(jìn)行市電、負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)與再生能源的電力調(diào)度，滿足用戶節(jié)能需求。
未來，微電網(wǎng)將結(jié)合IEC-61850、電力線通訊(PLC)、ZigBee及無線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)，與多區(qū)域微電網(wǎng)或臺(tái)電配電自動(dòng)化平臺(tái)做連結(jié)，建立混合式通訊介面于微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時(shí)量測系統(tǒng)，以達(dá)成并網(wǎng)及多區(qū)域供電調(diào)度功能。
除通訊技術(shù)外，電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)亦是微電網(wǎng)電能管理重要的一環(huán)，供應(yīng)商須整合儲(chǔ)能與微電網(wǎng)監(jiān)控介面、即時(shí)量測系統(tǒng)，才能在不同的微電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式下達(dá)成動(dòng)態(tài)電力調(diào)節(jié)，以確保微電網(wǎng)供電品質(zhì)。然而，新電池的開發(fā)與復(fù)合系統(tǒng)的應(yīng)用，除須研發(fā)新的化學(xué)配方研發(fā)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還須進(jìn)行其特性與應(yīng)用測試，因此測量、評(píng)估與分析各種儲(chǔ)能技術(shù)是發(fā)展電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)不可或缺的要?jiǎng)?wù)。
核研所建置儲(chǔ)電電池管理系統(tǒng)測試平臺(tái)，主要設(shè)備包括有25kW充放電測試機(jī)、5kW全釩液流電池(Vanadium Redox Battery， VRB)系統(tǒng)與60kWh磷酸鋰鐵電池組，并逐步建立儲(chǔ)能電池與系統(tǒng)的測量分析能力、建立測試程序與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行分散與集中化之電能管理系統(tǒng)(EMS)與電池管理系統(tǒng)(BMS)等技術(shù)開發(fā)。
此外，核研所近期更投入全釩氧化還塬液流電池技術(shù)開發(fā)，包含離子交換膜、活性物質(zhì)、雙極板及流道設(shè)計(jì)、電池平衡控制系統(tǒng)(BOP)及密封組裝技術(shù)等，并依據(jù)微電網(wǎng)及儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性進(jìn)行整合測試及應(yīng)用，提供分散式再生能源微電網(wǎng)之能源有效調(diào)節(jié)運(yùn)用。
