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(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。

　　微電網(wǎng)是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)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(shí)現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、故障檢測(cè)與保護(hù)、電能質(zhì)量治理等方面的功能。

　　微電網(wǎng)的提出旨在實(shí)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(wèn)題。開(kāi)發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)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(guò)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(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)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(diǎn)。

　　由于環(huán)境保護(hù)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(yuǎn)距離輸電帶來(lái)的種種約束都在推動(dòng)著在靠近負(fù)荷中心設(shè)立相應(yīng)電源。通過(guò)微電網(wǎng)控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(cè)裝置，量測(cè)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(fù)荷的就地控制器實(shí)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(diǎn)

　　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(gè)大規(guī)模、非線性、多約束和多時(shí)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(kāi)放性、空間層次性、組織性和自組織性、動(dòng)態(tài)演化性等復(fù)雜系統(tǒng)特征，屬于一類變量眾多、運(yùn)行機(jī)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(kāi)發(fā)應(yīng)用應(yīng)首先對(duì)其典型特征有全面的認(rèn)識(shí)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(jìn)行配置供電，輸電距離相對(duì)較短，其負(fù)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(jí)、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(diǎn)：

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

　　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(duì)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(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)運(yùn)行特性和能量管理問(wèn)題，這導(dǎo)致了微電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行與控制機(jī)制十分復(fù)雜。為了有效協(xié)調(diào)控制各分布式電源來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行目標(biāo)，需以系統(tǒng)的視角對(duì)微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、微電網(wǎng)的運(yùn)行控制、微電網(wǎng)的保護(hù)及微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(jì)：是研究開(kāi)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(jì)可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，其目的在滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和所轄負(fù)荷需求的條件下，通過(guò)優(yōu)化選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電源配置，實(shí)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(yùn)行和最小化的系統(tǒng)投資成本目標(biāo)，微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)主要涵蓋了具有能源互補(bǔ)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(yùn)行方式、優(yōu)化目標(biāo)、運(yùn)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(jì)等關(guān)鍵內(nèi)容。

　　2、微電網(wǎng)的運(yùn)行控制：是實(shí)現(xiàn)和保證微電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)單元級(jí)的分布式電源控制和系統(tǒng)級(jí)的微電網(wǎng)控制兩個(gè)不同層面間的協(xié)調(diào)協(xié)作優(yōu)化。微電網(wǎng)的運(yùn)行控制技術(shù)主要包括微電網(wǎng)的運(yùn)行控制模式、運(yùn)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(hù)：是指當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)而能夠快速識(shí)別、定位及切除故障并恢復(fù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一種關(guān)鍵技術(shù)。并網(wǎng)運(yùn)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(hù)策略而排除故障。離網(wǎng)運(yùn)行模式的故障主要體現(xiàn)在電源故障與饋線故障，進(jìn)而采用電源保護(hù)或饋線保護(hù)方法排除故障。

　　4、微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：是實(shí)現(xiàn)和保證微電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的第三階段關(guān)鍵技術(shù)，也是檢驗(yàn)微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與控制方案優(yōu)劣的最終體現(xiàn)。微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化問(wèn)題應(yīng)充分考慮微電網(wǎng)的運(yùn)行方式、優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益、優(yōu)化算法、優(yōu)化調(diào)度策略以及運(yùn)行約束條件等重要因素，進(jìn)而在滿足負(fù)荷供電質(zhì)量和供電可靠性的基礎(chǔ)上切實(shí)實(shí)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(shí)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(gè)非線性、多約束、多時(shí)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(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，才能科學(xué)研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用微電網(wǎng)；

　　2、為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)，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(shí)制宜的設(shè)計(jì)原則，合理選擇微電網(wǎng)各關(guān)鍵技術(shù)。