刘湘
国网昔阳县供电公司 山西昔阳 030600
摘要：分布式发电虽然具有诸多优点，但是可再生能源受自然气候条件的影响导致分布式电源出力是间歇的、难以控制的，大规模地接入分布式电源会对电力系统造成冲击，使得系统无法正常运行，严重情况下甚至会导致电力系统的崩溃；另外，不合理的规划会造成可再生能源的浪费，导致综合经济效益低下等问题。因此，建立一个多源互补的微电网，充分发挥各类资源的自身优势，并且互为补充，使得多种能源得到有效利用，提高分布式能源发电的经济效益，实现可再生能源的合理幵发，达到就地取材就地消纳的效果，充分考虑农村用电负荷的多样性和农网的实际情况，为解决农村实际用电问题提供一个合理化的电源规划方案。
关键词：农村电网；分布式电源；优化配置
1农网的现状
（1）农村城镇化。村落的分布最开始是一种分散结构，由于近几年交通越来越便利，使得农村之间、农村和城市之间的交流日益频繁，慢慢地开始向逐渐集中的趋势发展。但是较城市来说总体上还是呈现相对集中却又分散的格局。另外，现代农村部分产业的兴起，例如生态园旅游等都为农村电网带了不确定性，这使得农村负荷的特点又不完全等同于城镇负荷。（2）农业生产规模化。随着科学技术的发展，新农村逐渐摆脱单一低效的作坊式生产，而慢慢转变为集中的、大规模的、机械化程度高的农业生产方式。其中的重耍负荷包括：各类农机、灌溉系统、排水系统、仓库、温室大棚等，在类型上表现出多样性的特点，且数量较多。（3）工业类型多样化。随着时代的发展，农村不再只承担农业生产的角色，凭借其便宜的劳动力、丰富的资源、租金便宜等优势，吸纳了多种多样的企业类型和工业类型，而这些企业的入驻，也带来了不同的供电需求。农村地区相对落后的电力设备，能否在供电的可靠性、安全性和供电质量上满足不同工业类型的需求，是推进新农村建设的关键。
2含风／光／沼分布式电源的优化配置
我国大力推进新农村建设，农村地区逐渐摆脱曾经单一农业生产的标签，开始向着多元化发展。电力是生产开发过程中的重要能源，随着近几年不断的发展，农村负荷的数量和类型在飞快的增长，单一的集中式供电很难满足日益增长的用电需求。充分利用多种能源进行分布式发电是解决目前农村用电紧张问题的重要途径之一。风力发电和光伏发电作为其中最有代表性的两种发电形式，都具有清洁、环保的特点，越来越受到各个国家和地区的关注，但是其出力具有间歇性、不稳定性，需要储能装置或者是另一种分布式电源与其相互配合弥补其间歇性出力不足的问题。而生物质能源被定义为第四类能源，主要分布于农村地区，以分布式电源形式使用，可以作为风电和光伏发电的有效补充。其具有环保、经济和安全的特点，不受区域限制，相对于太阳能和风能等更加适应于中国农村地广人多且分布不均的国情，且其来源广泛，包括陈粮、农林废弃物、城市有机废弃物等几类，具有很大的开发潜力。沼气作为生物质能源的一种在农村地区较为常见，特别适合于煤炭能源匮乏，但是以畜牧业为主且农林原料丰富的农村地区，合理的布置一定比例的沼气发电可以促进农业生产、帮助农民创收。因此本章从多种适应于农村的发电形式中选择了技术相对成熟的风电和光伏发电，以农村地区常见的沼气资源作为第三种发电形式，起补充和调节作用。
2.1不同负荷的分布式电源优化配置
对于综合了四种负荷类型的农网进行了优化配置，得出风、光发电的比例、沼电的装机容量和储能容量。接下来，则考虑在不同负荷类型组合情况下的发电比和储能容量。各负荷类型参数如下表1所示。
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组合类型共分为四种，文章只介绍三种，分别与其比较。（1）组合类型一：由传统农业、禽类词养、生活用电组成。（2）组合类型二：由传统农业、加工业、生活用电组成。（3）组合类型三：由禽类养、加工业、生活用电组成。图1所示为农网不同组合方式下的风光沼三种分布式电源的最优配置比。图中红色表示风电的配比，蓝色代表光伏发电的配比，绿色代表沼气发电的配比。将组合一和组合四比较，组合一缺少加工业负荷，组合四的总负荷大于组合一，从图中可以看出，组合四的沼电比例略低于组合一，这是因为受约束条件式限制，沼电在微网系统中起备用电源作用，由于约束条件的限制，沼电比例接近于不可中断负荷的比例，而组合一中不可中断负荷的比例要高于组合四。组合一的光伏发电比例低于组合四，风电的比例低于组合一。组合二与组合四比较，组合二缺少禽类词养负荷，沼电比例略低，风光比例之差小于组合四。组合三与组合四比较，缺少了传统农业类负荷，其中组合三的光伏风电比例是四种组合中最高的，因为其不可中断负荷比例低导致沼电占比较低，使得风电和光伏的比例上升，光伏占比高于其余三种组合。因此可以得出结论，当沼电作为备用电源作用加入约束条件时，该类型的不可中断负荷比例会影响沼电的配比，一方面在分布式电源配置优化时，可将不可中断负荷的比例作为区分不同农业类型负荷的标志之一，另一方面，在进行电源规划时，要准确调查该区域的不可中断负荷比例，以使得配比更加准确。对应不同的组合类型，风光沼优化比例的具体结果如表2所示。
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2.2沼气发电对微网经济效益的影响
为研宄沼电对微网的综合效益影响，提出了两种方案进行对比。方案一：风力发电、光伏发电、蓄电池。方案二：风力发电、光伏发电、沼气发电、蓄电池。分别计算两种情况下的经济成本总额。通过对比可以得出方案二更为经济。原因分析如下：（1）相对于其他分布式电源，风机和光伏阵列的购置成本、安装成本、运行维护成本偏高。（2）风光占比较高，两者出力不稳定性带来了波动。风能、太阳能和负荷在时间上不相适应，在某些时段的用电高峰，风能和太阳能的出力反而不高，因此储能装置容量配置会偏大，成本进一步提高。（3）方案二中引入了沼气发电，可以弥补风光出力不足的时间段，降低了风光的占比，同时也降低了储能装置的容量。降低了经济运行的成本。目前阶段来看，微网中配置高比例的风光发电是不经济的，但是风光属于绿色的可再生能源，不会造成污染，其产生的环境效益价值也应考虑。沼气发电也属于绿色可再生能源，其作为微网系统的一部分可以起到降低经济成本的作用，作为备用电源还可以保障系统的供电可靠性。
3结束语
通过对比分析不同的农网负荷组合可知，在沼电作为备用电源的情况下，不可中断负荷的比例和沼电比例呈正相关关系；通过对比两种不同的分布式电源选择方案可知，沼电的引入在满足负荷需求的同时可以有效降低投资成本；通过对比两种不同供电可靠性下的经济成本可知，季节性供电可靠性约束可以降低经济成本。
参考文献
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