微電網(wǎng)的概念

　　微電網(wǎng)（Micro-Grid）也稱為微網(wǎng)，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。

　　微電網(wǎng)是一個可以實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理供能實現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運行優(yōu)化、故障檢測與保護、電能質(zhì)量治理等方面的功能。

　　微電網(wǎng)的提出旨在實現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應(yīng)用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。

　　微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

　　由于環(huán)境保護和能源枯竭的雙重壓力，迫使我們大力發(fā)展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業(yè)（熱電聯(lián)供）的發(fā)展?jié)摿屠婵臻g巨大。提高供電可靠性和供電質(zhì)量的要求以及遠距離輸電帶來的種種約束都在推動著在靠近負荷中心設(shè)立相應(yīng)電源。通過微電網(wǎng)控制器可以實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規(guī)的量測裝置，量測裝置與就地控制器之間采用快速通訊通道。采用分布式電源和負荷的就地控制器實現(xiàn)微電網(wǎng)暫態(tài)控制，微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)安全、經(jīng)濟運行分析。微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)與就地控制器采用弱通訊連接。

　　微電網(wǎng)的特點

　　微電網(wǎng)系統(tǒng)由于包含有數(shù)量眾多、特性各異的多種分布式電源而成為一個大規(guī)模、非線性、多約束和多時間的多維度復(fù)雜系統(tǒng)，具有復(fù)雜性、非線性、適應(yīng)性、開放性、空間層次性、組織性和自組織性、動態(tài)演化性等復(fù)雜系統(tǒng)特征，屬于一類變量眾多、運行機制復(fù)雜、不確定性因素作用顯著的特殊的復(fù)雜巨系統(tǒng)。因此，微電網(wǎng)技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用應(yīng)首先對其典型特征有全面的認識和掌握。

　　微電網(wǎng)的構(gòu)造理念是將分布式電源靠近用戶側(cè)進行配置供電，輸電距離相對較短，其負荷特性、分布式電源的布局以及電能質(zhì)量要求等各種因素決定了微電網(wǎng)在容量規(guī)模及電壓等級、結(jié)構(gòu)模式和控制模式等主要方面呈現(xiàn)有別于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點：

　　1、容量及電壓等級：微電網(wǎng)的容量規(guī)模相對較小，其電壓等級常為低壓或者中壓等級；

　　2、結(jié)構(gòu)模式：微電網(wǎng)按照供電制式可分為交流、直流和交直流混合三種不同結(jié)構(gòu)，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的是交流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

　　3、控制模式：微電網(wǎng)主要有對等控制模式和主從控制模式兩種，主從控制模式仍是目前國內(nèi)外微電網(wǎng)實驗系統(tǒng)與示范工程的主流。

微電網(wǎng)與大電網(wǎng)關(guān)系圖

　　微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　微電網(wǎng)由于包含數(shù)量眾多、特性各異的多種分布式電源，而具有非常復(fù)雜的動態(tài)運行特性和能量管理問題，這導(dǎo)致了微電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行與控制機制十分復(fù)雜。為了有效協(xié)調(diào)控制各分布式電源來實現(xiàn)和保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟可靠的運行目標，需以系統(tǒng)的視角對微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、微電網(wǎng)的運行控制、微電網(wǎng)的保護及微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行等關(guān)鍵技術(shù)進行研究。

微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　1、微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計：是研究開發(fā)微電網(wǎng)系統(tǒng)的第一階段內(nèi)容，是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟可靠運行的重要基礎(chǔ)，其目的在滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和所轄負荷需求的條件下，通過優(yōu)化選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電源配置，實現(xiàn)和滿足微電網(wǎng)系統(tǒng)在規(guī)劃期間的安全穩(wěn)定運行和最小化的系統(tǒng)投資成本目標，微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計主要涵蓋了具有能源互補特性的多種混合分布式電源組合類型、分布式電源的選型、運行方式、優(yōu)化目標、運行策略與約束條件、優(yōu)化算法以及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計等關(guān)鍵內(nèi)容。

　　2、微電網(wǎng)的運行控制：是實現(xiàn)和保證微電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟可靠運行的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)單元級的分布式電源控制和系統(tǒng)級的微電網(wǎng)控制兩個不同層面間的協(xié)調(diào)協(xié)作優(yōu)化。微電網(wǎng)的運行控制技術(shù)主要包括微電網(wǎng)的運行控制模式、運行控制策略、各分布式電源的控制方法（包含逆變控制）以及多分布式電源間的協(xié)調(diào)控制方法等關(guān)鍵內(nèi)容。

　　3、微電網(wǎng)的保護：是指當微電網(wǎng)發(fā)生故障時而能夠快速識別、定位及切除故障并恢復(fù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一種關(guān)鍵技術(shù)。并網(wǎng)運行模式的故障主要體現(xiàn)在微電網(wǎng)外部故障與內(nèi)部故障，根據(jù)不同的故障位置選取的相應(yīng)故障保護策略而排除故障。離網(wǎng)運行模式的故障主要體現(xiàn)在電源故障與饋線故障，進而采用電源保護或饋線保護方法排除故障。

　　4、微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行：是實現(xiàn)和保證微電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的第三階段關(guān)鍵技術(shù)，也是檢驗微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計與控制方案優(yōu)劣的最終體現(xiàn)。微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行優(yōu)化問題應(yīng)充分考慮微電網(wǎng)的運行方式、優(yōu)化調(diào)度目標、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益、優(yōu)化算法、優(yōu)化調(diào)度策略以及運行約束條件等重要因素，進而在滿足負荷供電質(zhì)量和供電可靠性的基礎(chǔ)上切實實現(xiàn)最大化利用可再生能源、減少溫室氣體排放和降低系統(tǒng)電力成本。

　　總結(jié)

　　微電網(wǎng)是實現(xiàn)分布式發(fā)電技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用、有效提高系統(tǒng)供電可靠性的一種新型自治電力系統(tǒng)。由上文分析可以看出：

　　1、微電網(wǎng)屬于一個非線性、多約束、多時間尺度和多維度的復(fù)雜系統(tǒng)，應(yīng)以系統(tǒng)角度深入了解微電網(wǎng)的特點和關(guān)鍵技術(shù)，才能科學(xué)研究和開發(fā)應(yīng)用微電網(wǎng)；

　　2、為了實現(xiàn)微電網(wǎng)整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行目標，應(yīng)在綜合考慮微電網(wǎng)典型特征的基礎(chǔ)上，遵循因地制宜、因時制宜的設(shè)計原則，合理選擇微電網(wǎng)各關(guān)鍵技術(shù)。