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怎么來的? 微電網

微電網為什么走進大家視線？眾所周知，化石能源是不可再生的，能夠利用太陽能、風能這類取之不盡的能源發電，對能源的可持續發展和環保都有著巨大的現實意義！然而，太陽能、風能等新能源的利用具有不可預測性，一旦條件不允許就可能導致電網網絡的不穩定，嚴重的甚至會導致電網系統的崩潰，微電網就在這樣的背景下誕生了。

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是什么？ 微電網

那么微電網到底是什么呢？專業的解釋是：微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統。這么說是不是讓人有點蒙圈，看不懂又記不??？別急，小編來給大家簡單解釋下。說白了，微電網其實就是內部可以正常的配送電的電網系統，只不過在電不夠用時，可以向電網買電，產電過多時，也可以把多余電賣給電網。

1) 分布式發電（DG）：DG可以是以新能源為主的多種能源形式，如光伏發電、風力發電、水力發電、燃料電池、電動汽車電池等；可以是柴油機發電；也可以是熱、冷、電聯產形式存在，就地向用戶提供熱能，提高DG利用效率和靈活性。
2) 負荷：負荷包括各種一般負荷和重要負荷。

3) 儲能裝置：儲能裝置可采用各種儲能方式，包括物理儲能、化學儲能、電池儲能等，用于新能源發電的能量存儲、負荷的削峰填谷等。

4) 控制裝置：由控制裝置構成控制系統，實現分布式發電控制、儲能控制、并離網切換控制、微電網實時控制、微電網能量管理等。

此外，微電網還是一個可以實現自我控制、保護和管理的自治系統，可以依靠自身的控制及管理供能實現功率平衡控制、系統運行優化、故障檢測與保護、電能質量治理等方面的功能。哇塞，好強大的體驗！

下圖是以光伏系統和柴油機為主的分布式能源微電網的結構和組成：

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有啥用？ 微電網

微電網這么神奇，到底有啥用呢？下面小編就來給大家捋一捋微電網的作用。

1.就近消納，提高能源效率

微電網內部的電來自于天然氣、光伏及風電等分布式能源。在西北之類風光資源充足的地方，修建大型風電場、光伏電站，用戶(工業園區、商業區、學校、醫院甚至大型的地產項目)在接入小型的風機、光伏、儲能、燃氣輪機等電源設備時，就能使電能就近消納，省去了在電網中傳輸的損耗，提高了能源的使用效率。

2.單點連接，減少對大電網沖擊

微電網與電網系統之間電能交流，是通過微電網與電網系統的公共連接點連接，避免了多個分布式電源與電網系統直接連接。微電網主要用于區域內部的供電，不向外輸送或輸送很小的功率，對電網系統的影響可以忽略不計。

3.提高供電可靠性，解決電能需求

微電網采用先進的控制方式以及大量電力電子裝置，將分布式電源、儲能裝置、可控負荷連接在一起，使得它對于電網系統成為一個可控負荷，并且可以施行并網和獨立兩種運行方式，充分維護了微電網和大電網的安全穩定運行。

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有何特征？ 微電網

1) 微電網內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必要的控制。

2) 微電網相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等方面的要求。

3) 微電網存在兩種典型的運行模式：正常情況下微電網與常規配電網并網運行，稱為聯網模式;當檢測到電網故障或電能質量不滿足要求時，微電網將及時與電網斷開而獨立運行，稱為孤島模式。兩者之間的切換必須平滑而快速。

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如何運行？ 微電網

1、并網運行

并網運行就是微電網與公用大電網相連，微網斷路器閉合，與主網配電系統進行電能交換。光伏系統并網發電。儲能系統可進行并網模式下的充電與放電操作。并網運行時可通過控制裝置轉換到離網運行模式。

2、離網運行

離網運行也稱孤島運行，是指在電網故障或計劃需要時，與主網配電系統斷開，由DG、儲能裝置和負荷構成的運行方式。儲能變流器PCS工作于離網運行模式為微網負荷繼續供電，光伏系統因母線恢復供電而繼續發電，儲能系統通常只向負載供電。

國內外發展狀

近年來，許多國家如美國、日本、澳大利亞等紛紛開展了對微電網技術的研究，并且解決了一部分微電網技術中的運行、保護、經濟性等理論問題。

國外微電網發展

美國是最先提出了微電網概念的國家，1999年美國可靠性技術解決方案協會，首次對微電網在結構、控制、經濟等方面進行了研究并于2002年正式提出了相對完整的微電網概念，并且是目前微電網概念中最權威的一個。

歐洲國家于2005年提出“Smart Power Networks”計劃，隨后便出臺該計劃的技術實現方略?！癝mart Power Networks”計劃作為歐洲2020年及后續的電力發展目標表明了未來歐洲電網需具備以下特點：靈活性、可接入性、可靠性及經濟性。

并且提出微電源輸出端逆變器相應控制策略：PQ控制VSI(voltage source inverter)控制策略。同時提出優化約束方程，并對超額發出熱能的棄用制訂了懲罰方案。最后，在滿足微電網電、熱雙重需求的條件下，以系統燃料耗量最低為目標，提出了優化的功率分配方案。

國內微電網發展

2008年初，冰雪天氣導致我國發生大面積停電，只有少數小電網在支撐重要用戶運行。這暴露了我國現有的網架結構在保障用戶供電方面所存在的薄弱環節同時也將微型電網的作用充分展示了出來，并促使我國加快了對微型電網的研究步伐。

2009年，中國國家科技部通過“973”計劃項目，專門資助了分布式發電供能系統的相關基礎研究。

次年，中國國家科技部通過《國家高科技研究發展計劃(863)》立項了近十個有關微電網方面的研究課題。

“十二五”期間，我國將在太陽能、風能占優勢的地區建設成微電網示范區，同時還將推動建設100座新能源示范城市。

我國微電網的發展雖尚處于起始階段，但微電網的特點適應我國電力發展的需求和方向，具有廣闊的發展前景。

微電網關鍵技術

在微電網研究領域，最為關鍵的技術是微電網的運行控制。

目前，有三種比較常見的微電網控制方式：

1、基于電力電子技術等概念的控制方法。該方法根據微電網的控制要求與發電機的下垂特性將不平衡功率動態分配給各機組承擔，具有簡單、可靠、易于實現的優點。

2、基于能量管理系統的控制。該方法采用不同的控制模塊分別對有功和無功進行控制，很好地滿足了微電網的多種控制要求，此外該方法針對微電網中對無功的不同需求，功率管理系統采用了不同的控制方法從而提高了控制性能。

3、基于多代理技術的微電網控制。該方法將計算機領域的多代理技術應用到微電網，代理的自治性、自發性等特點能夠很好地適應和滿足微電網分散控制的要求。

微電網的保護方法與傳統配電網的保護方法不同，主要是微電網的多電源特性，使得兩者區別很大。主要難點在潮流的雙向流動、并網和孤立運行時短路容量的變化方面。因此，傳統配電網在低壓側集中無功補償的方法已經不適合微電網。

大部分的新能源發電技術所發出的電能在頻率和電壓水平上不能滿足現有互聯電網的要求，因此無法直接接入電網，需通過電力電子設備才能接入。為此要大力加強對電力電子技術的研究，研制一些新型的電力電子設備作為配套設施，如并網逆變器、靜態開關和電能控制裝置。

太陽能、風能等可再生能源接入電網給電力系統帶來了非常大的影響，雖然相對于傳統的能源發電，可再生能源的成本并不低，但是其新型的發電技術對于電網的發展起到了關鍵的作用。

儲能技術在微電網中是特別重要的一項技術，它具有削峰填谷的作用從而提高了間歇式能源的利用效率，該技術的關鍵在于超導儲能技術，超級電容等方面。

微電網作為分布式發電優化集成的一種方式，已經成為世界各國研究的重點，微電網將在未來占有重要的地位。微電網雖然具有很多優點，但在大規模應用之前，還有許多問題需要解決。

所以中國微電網技術的發展還將面臨著更多挑戰。但是近年來國家已出臺新的政策積極鼓勵新能源的發展并且方便新能源接入配電網，相信中國的微電網技術會走上高速發展的道路。

相信很多像小編一樣關心新能源電力發展的小伙伴內心也不禁冒出這樣一個疑問：隨著微電網的發展，其覆蓋的電壓等級越來越高，容量越來越大，這么大規模的電網，還是微電網嗎？

在這里我們就得明確一點，微電網區別于傳統大電網的本質的突出的特征：支持分布式新能源發電，能夠獨立組網運行，不以支持傳統的集中式的大型火電、水電等，通過遠距離輸電到負荷中心為目標。微電網的電源是分散的，負荷也是分散的，電力以就地消納為主。

雖然每一個子微電網相對較小，但是，眾多的微電網組織在一起，就形成微電網群，總體規模也可以很大。在接入問題上，微電網的入網標準只針對微電網與大電網的公共連接點(PCC)，而不針對各個具體的微電源。因此，廣義上來講，微電網的規模也可以做的很大，只要符合微電網的突出特征，就可以稱為微電網。

作者：徐悅 1聯8系7電0話211微1信0同7號6 就職安科瑞電氣股份有限公司。

審核編輯 黃宇