微電網替代傳統電網指日可待

由於全球能源危機，人們對燃料枯竭、電力短缺和全球變暖的擔憂日益嚴重。乾淨和可再生的太陽能和風能通過分佈式發電機為這些問題提供了解決方案。微電網(Microgrid,MG)作為將基於可再生能源的分佈式發電機產生的電力連接到電力系統的重要接口，已成為研究熱點。IEEE 的近作<微電網的挑戰與前景回顧>(A Review on Microgrids’ Challenges & Perspectives) 指出，微電網預計在這十年內將顯著增長，從 2018 年到 2027 年，年裝機容量和支出預計將增長五倍。

文 / 司馬君實 綜合報導

微電網是傳統電網的可行替代方案

微電網領域的現代研究主要集中在負載層面的微電網技術集成。由於多台分佈式發電機互聯的保護和控制的複雜性，傳統電網現在已經不合時宜。微電網是傳統電網的可行替代方案，因為它們為用戶端的基於微資源的分佈式發電機、存儲設備、負載和電壓源轉換器提供了一個集成平台，所有這些都在一個緊湊的佔地面積內。

微電網可以構建為以並網或獨立模式運行，具體取決於發電量、與主電網的集成潛力以及消費者的需求。基於分佈式能源的微電網與傳統電力系統的融合正在產生一種新的電力框架。然而，電網的控制、保護、運行穩定性和可靠性是主要問題。微電網還沒有有效的實時實施和商業化。

MG 注入電力部門比傳統系統具有幾個功能優勢

近年來，國家的快速現代化極大地增加了電力需求。煤炭、柴油、天然氣等常規能源無法滿足電力需求。此外，這些資源具有有害的環境影響。科學家們正試圖將目前基於傳統能源的電力系統轉變為基於可再生能源的系統，以滿足能源需求。因此，由於廣泛利用，可再生能源資源（RERs）的實施和普及正在增加，並且正在開發越來越多的技術來利用 RERs1。因此，傳統電力系統變得越來越複雜，並且由於基於 RERs 的發電廠的普及率增加而容易出現可靠性和穩定性問題。電網網絡的激增、一次能源發電量的退化以及傳統輸配電網絡的使用使系統可靠性降低因此，近幾十年來，分佈式發電 (DG)、基於 RER 的微電網 (MG) 和儲能係統 (ESS) 等新解決方案作為可行的解決方案應運而生。MG 預計在這十年內將顯著增長，從 2018 年到 2027 年，年裝機容量和支出預計將增長五倍。

「微電網是多個但協調的負載和發電機組的系統概念，以及從電網中分離出來的系統概念，它作為主電網的可控結構運行，並被限制在明確定義的電氣邊界內。」 MG 可以連接/斷開與公用電網的連接，使其能夠在並網和自治模式下服務。將 MG 注入電力部門比傳統系統具有幾個功能優勢，例如：減少碳排放：以隔離模式為所有微資源和負載持續獨立供電；幫助當地電網可持續運行，從而提高整體電力系統質量；即插即用功能，可在並網和隔離模式之間切換；在主電網停電的情況下作為備用電源運行。

傳統的配電網絡意味著從變電站到負載的單向功率流動。另一方面，將 MG 併入配電網，將單向潮流的原型轉變為雙向潮流。如果設計不當，MG 與傳統系統的集成也可能面臨負面影響，例如保護、控制、質量、供應可靠性、停電重新同步時間和安全性。。進一步的研究和精心的技術設計可以成功地避免 MG 集成對供電系統的不利影響。除了這些挑戰之外，還有一些關於 MG 操作的問題必須解決，以實現整體優化系統。

太陽能光伏、燃料電池、燃氣發動機、風車和內燃機 (ICE) 只是構成 MG的原動機技術中的一小部分。然而，為了實現靈活運行，光伏系統、燃料電池技術、儲能係統和風能技術需要電壓源逆變器和適當的控制器。回顧MG的技術和經濟方面，總結近期的控制策略，技術挑戰及其可能的解決方案，MG雖有其局限性但未來前景是值得期待的。