第二章微电网的总体结构
微电网的基本结构和关键技术
微电网的基本结构和关键技术一、微电网的结构微型电网相对于大电网来说，从某种意义上讲，也可以算是一个孤岛电网，微型电网中，包含有多个分布式电源和储能元件，它通过PCC点和大电网相连，通过系统元器件向大电网负荷供电。
分布式电源DG的种类很多，一般有风力发电、太阳能光伏发电、微型燃料电池、微型燃气轮机等等、小型水电、小型电热联产。
典型的微型电网基本结构为放射状，内含A、B、C三条馈线；三条馈线通过PCC点（静态开关）和配电系统相接；期待实现微电网在孤岛模式和并网模式中稳定、平滑、无缝的转换；以及实现电能的灵活传输。
馈线A、B两个重要的负荷均为敏感电源；馈线C是普通电源也是一个非敏感性的负荷。
图中有太阳能光伏电池、微型燃气轮机及燃料电池3种分布式电源向配电网供电；微电网最强大的地方就在于，当主配网的电能质量下降或不满足使用需求时，例如主配网故障的时候，微电网能孤岛独立运行，继续满足用户的用电需求。
如果微电网自身不能继续保证优质电能，那么可以断开C馈线上的负荷，待故障消除，电能质量恢复后，主断路器重新合闸，继续保证系统过渡回并网模式。
二、微电网的元件（1）微型电源。
微型电网中的微型电源一般是指，安装在微电网内部的分布式电源和储能装置相结合的装置，而在实际中，分布式电源的种类有很多种，其中主要的有：第一，微型燃气轮机。
微型燃气轮机的发电效率很高，可以达到30%，一般以天然气、甲烷、汽油等为燃料；微型燃气轮机的体积小、质量小、效率高，是目前最成熟的分布式电源。
第二，太阳能光伏发电。
太阳能光伏电池是将太阳能转化成电能，十分清洁，毫无疑问是我们发展绿色能源的重要部分，即便现在光纤的制造成本很高，但是其前景依旧非常乐观。
第三，风力发电。
风力发电机分为风力机和发电机，风速作用在风力机上，产生了扭力，驱动轮毂旋转，通过齿轮箱高速轴、刹车和连轴器于异步发电机相连，从而发电运行。
第四，微型燃料电池。
微型燃料电池是利用富含氢元素的燃料和空气中的氧气相结合产生水，氢离子和阳离子的定向移动形成外电流，将化学能转化成为电能。
微电网能量管理系统
微电网能量管理系统 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】W O R D文档，可下载修改1微电网的典型结构图1 微电网结构图图1为微电网的结构图[1][2]，它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。
微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接，使其控制灵活。
微电网内部有三条馈线，其中馈线A和B上连接有敏感负荷和一般负荷，根据用电负荷的不同需求情况，微电源安装在馈线上的不同位置，而没有集中安装在公共馈线处，这种接入形式可以减少线路损耗和提供馈线末端电压支撑。
馈线C上接入一般负荷，没有安装专门的微电源，而直接由电网供电。
每个微电源出口处都配有断路器，同时具备功率和电压控制器，在能量管理系统的控制下，调整各自功率输出以调节馈线潮流。
当监测到大电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，隔离开关S动作，微电网转入孤岛运行模1式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电，同时各微电源在能量管理系统的的控制下，调整功率输出，保证微电网正常运行。
对于馈线Ａ、Ｂ、Ｃ上的一般负荷，系统则会根据微电网功率平衡的需求，将其切除。
2负荷分类、要求及接入设备功能2.1负荷分类与要求根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类[3]：敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成人身事故、设备损坏，将生产废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生紊乱等。
这是这是敏感负荷中的重要负荷。
由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷，这是敏感负荷中的比较重要的负荷。
一般负荷（非敏感负荷）：敏感负荷以外的属于一般负荷。
可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度，并且在适当的时候（孤网模式时）可中断其供电，以此确保敏感负荷的正常供电。
要求：敏感负荷。
保证不间断供电以及较高的供电质量。
并由独立电源供电。
非敏感负荷对供电方式无特殊要求。
2.2负荷接入设备功能(1)负荷通断控制在正常情况下，敏感负荷与一般负荷均应正常供电，当微电网系统因事故出现功率缺额或运行在孤岛模式，应采取切断一般负荷，确保敏感负荷的正常供电。
微电网组成
微电网1微电网是什么微电网是智能电网的重要组成部分，是一种小型供电系统，其在某一有限区域内根据负荷需求并采用可控分布式电源向区域负荷供给电能；微电网既可以非自治方式并网运行,也可以自治方式独立运行。
如果网内的微电源能够有效地管理和协调运行，会显著改善整体系统的性能。
2.微电网的基本构成(1)电力管理系统电力管理系统主要负责电力从电源输送到用电设备。
具体功能包括：一是，将电源处各形式的电能转换成符合出所需要的形式，例如使用逆变器将光伏产生的直流电转换成通常负荷所需要的50HZ交流电。
二是，作为储能设备的界面，来使微网内的电力供需达到平衡。
现代微网通常融入了软件和控制系统，例如智能电表，从而实现微网的高效和稳定运行。
(2)储能系统储能系统对微网的重要性不言而喻。
它可以让微网实现内部的电力供需平衡，从而维持电压和频率的稳定。
也可保证用户的用电需求随时能得到满足。
微网系统中常见的储能设备为：电池，燃料电池+电解池，超级电容以及飞轮等。
(3)用电设备微网中用电设备的电力来源是系统中全部的发电和储能设备。
综合考量用电设备是很有必要的，因为它们决定了用电负荷在微网中的位置，相应地也会影响发电装机容量以及对储能系统的要求。
例如，对一个基于分布式光伏发电的微网来说，为手机充电的负荷对系统影响微乎其微，而开启电冰箱这样的有长期稳定的用电设备则对系统管理用电负荷带来了一定的困难。
(4)对外连接微网通常与大电网相连，从而实现之间的电力交换。
这种类型的微电网在校园和医院中十分常见。
此外，电网的发展趋势之一是使用先进的监测和控制系统，将很多个微电网连接起来。
3.微电网的作用(1)就近消纳，提高能源效率。
微电网内部的电来自于天然气、光伏及风电等分布式能源。
在西北之类风光资源充足的地方，修建大型风电场、光伏电站，用户(工业园区、商业区、学校、医院甚至大型的地产项目)在接入小型的风机、光伏、储能、燃气轮机等电源设备时，就能使电能就近消纳，省去了在电网中传输的损耗，提高了能源的使用效率。
微电网研究报告
微电网研究报告微电网研究报告一、引言微电网是由分布式发电系统、终端负载和能量储存装置组成的小型电力系统，具有自主运行、自主调度的特点。
随着可再生能源技术的发展和能源结构的转型，微电网在能源领域得到了越来越多的关注。
本报告旨在对微电网进行研究，并探讨其在能源领域的应用和未来发展方向。
二、微电网的构成微电网主要由以下几个组成部分构成：1. 分布式发电系统：包括太阳能光伏发电系统、风能发电系统等，通过将可再生能源转化为电能进行供电。
2. 终端负载：包括住宅、商业建筑、工业设施等，是微电网的用电对象。
3. 能量储存装置：如电池组、超级电容器等，用于储存过剩的电能，并在需要时释放出来。
4. 能量管理系统：对微电网进行监控和管理，确保分布式发电系统和能量储存装置的正常运行。
三、微电网的优势和应用1. 提高供电可靠性：微电网可以自主运行，不受外部电网的影响，当外部电网发生故障时，微电网可以独立供电，提高供电可靠性。
2. 促进可再生能源利用：由于微电网配备了分布式发电系统，可以更好地利用可再生能源，降低对传统能源的依赖。
3. 适应性强：微电网可以根据不同的负载需求和能源供应情况进行调度，具有很高的适应性。
4. 富裕地区的能源供应：在一些富裕地区，微电网可以提供更加稳定的能源供应，减少对外部电网的依赖。
四、微电网的未来发展方向1. 系统智能化：未来微电网将更加智能化，通过引入人工智能等技术，使得系统能够自主调度和运行。
2. 多能互补：未来微电网将更加注重多能互补，通过同时利用太阳能、风能等多种可再生能源，提高能源利用效率。
3. 能源市场化：将微电网引入能源市场，实现能源供需的市场化交易和灵活调度，减少能源的浪费。
4. 与智能家居的结合：未来微电网将与智能家居相结合，实现能源的智能化管理和人机交互。
五、结论微电网作为一种新型的电力系统，具有自主运行、自主调度等优势，并且可以更好地提高可再生能源的利用率。
未来微电网将发展趋势智能化、多能互补、能源市场化和与智能家居的结合。
微电网架构设计与优化
微电网架构设计与优化微电网（Microgrid）是一种小型独立电力系统，具有自主供电功能，能够实现电能的生成、传输和分配。
微电网在近年来备受关注，被视为未来能源供应系统的重要发展方向。
本文将探讨微电网的架构设计与优化，旨在为相关领域的研究者和决策者提供参考。
一、微电网的概述微电网是由分布式能源资源、储能设备、电力电子设备、控制系统和通信系统等组成的独立微型电力系统。
与传统的大规模电力系统相比，微电网具有以下优势：灵活性高、供电可靠、能源利用高效、环境友好等。
由于这些优势，微电网被广泛应用于学校、医院、工业园区等小范围的用电场景。
二、微电网的架构设计微电网的架构设计是实现其自主供电功能的关键。
一般而言，微电网的架构包括发电部分、储能部分、逆变器部分和控制与通信部分。
1. 发电部分微电网的发电部分是由分布式能源资源组成的，它可以包括太阳能电池板、风力发电机组、微型燃气轮机等。
这些分布式能源资源能够将自然的能源转化为电能，并注入到微网中。
在设计发电部分时，需要考虑资源的可持续性、效率和容量等因素，并根据实际需求进行合理的配置。
2. 储能部分储能技术在微电网中具有重要的作用，它能够平衡供需之间的差异，提高能源利用效率。
常见的储能技术包括电池组、超级电容器和燃气储能等。
通过合理配置储能设备，可以增加微电网的供电可靠性，并实现对峰谷电能的平衡利用。
3. 逆变器部分逆变器是微电网中的核心设备之一，它能将直流电能转换为交流电能，实现微网与用户侧电网的接口。
逆变器的设计应考虑其效率、功率因数和电压稳定性等因素，并根据实际需求选择合适的逆变器类型。
4. 控制与通信部分微电网的控制与通信部分是整个系统的大脑，它负责实时监测微网的状态、调整发电和储能的运行策略，并与用户侧电网进行数据交互。
在设计控制与通信系统时，需要考虑其可靠性、实时性和安全性，并采用合适的网络通信协议与用户侧电网进行连接。
三、微电网的优化方法优化微电网的架构设计是确保系统高效运行的关键。
【微电网】_微电网运行与控制第二章-微电网的基本结构及在大电网中的作用
胁，从而使得大电网受益。
✓ 微电网中的电力电子设备可设计为恒阻抗负荷、可调节负
荷或可调度负荷等。
一、负荷作为资源
➢ 微电网可认为是电力系统中一个可控制的单元，在微电网内
电能和热能可直接为本地用户生产，电能和热能的生产和使
用都可实现控制。
➢ 微电网可通过增加发电量来满足自己的负荷需要或直接减小
负荷来使得微电网的总负荷减小，即将最基本的减负荷能力
➢ 微型电源控制器的特点 ： ✓ 在整个系统或电网出现扰动时，其响应时间为毫秒级的， 并采用本地测量的电压和电流信号来控制微型电源。 ✓ 为实现即插即用的功能，微电网运行时，微型电源之间最 好不采用快速通信技术，每个逆变器能够按照预先设定的 工作方式响应负荷的变化，不需要来自其它地方或电源的 数据。即微型电源可随时投入到微电网中，而不需要改变 系统中的已经存在的控制和保护装置。
➢ 如果故障发生在可运行于孤岛状态的微电网内部，则所需的 保护是将馈线中最少可能的线路断开，从而消除故障影响。 ✓ 在微电网基本结构图中，区域4的故障可在最近的功率/电 压控制装置中通过差动电流测量法检测出来，使得邻近的 断路器将故障隔离开，从而使得微电网中其它部分受到的 干扰达到最小。
2020年11月5日星期四
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§2-2 微型电源控制器
➢ 微电网的基本运行取决于微型电源控制器的如下功能 ✓ 当馈线上负荷的工作点变化时调节馈线的潮流； ✓ 当系统中的负荷变化时调节每个微型电源接口处的电压以 及当系统处于孤岛运行状态时，确保每个微型电源迅速承 担其所分配的负荷。 ✓ 系统能够平滑地转换到孤岛运行状态和自动地重新并入大 电网。
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微电网相关资料
一、微电网的定义微电网是由分布式发电、负荷、储能、蓄冷(热)及控制装置构成的单一可控的独立发电系统，是分布式能源的有效组织方式。
微电网可以实现自我控制、保护和管理的自治，它具备完整的发、输、配电功能，可依靠自身的控制及管理功能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
二、微电网的作用(1)微电网将储能技术和分布式发电结合，解决分布式发电出力波动问题，大大提高分布式电源的有效运行时间和效率；(2)微电网可利用自身的储能进行削峰填谷，在大电网用电紧张时，可避免配电网的拉闸限电，减少大电网的备用容量；(3)在电网故障、灾害等特殊情况下，微电网离网运行可保证供电可靠性，加速大电网的故障恢复；(4)分布式发电与电网接口采用电力电子装置，可灵活地控制发电的有功、无功输出及电压输出，有助于能源的优化利用和电网节能降损。
三、可再生能源发电与微电网在用户侧，可再生能源发电(包括光伏发电、风力发电以及生物质发电等)多采用接入配电网的分布式发电形式，且具有间歇性、随机性的特点，这给电网的规划设计、保护控制与运行管理等带来一系列新问题。
研究和实践已表明，将分布式发电系统以微网的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式：一方面，微网的灵活运行模式可有效地将不同类型的分布式电源组合起来，采用冷/热/电联供等技术和理念，提高各类能源的综合利用效率，并降低大量小容量分布式电源接入对电网的影响；另一方面，微网作为大规模互联电网的有效补充，可提高电网的抗灾能力，提高负荷侧的供电可靠性，改善电能质量。
四、微电网中的储能技术微电网对储能装置的性能特点具有较为独特的要求，概括起来包括：(1)能量密度大，能够以较小的体积重量提供较大的能量；(2)功率密度大，能够提供系统功率突变时所需的补偿功率，具有较快的响应速度；(3)储能效率高；(4)高低温性能好，能够适应一些特殊环境；(5)环境友好等。
第2章 微电网的构成与分类
• 分布式发电的规模一般不大，通常为几十千瓦到几十兆瓦， 所用的能源包括天然气（含煤层气、沼气等）、太阳能、 生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；
• 为了提高能源的利用效率，降低成本，分布式发电往往采 用冷、热、电联供或热电联产的方式。
主控制模式存在的问题：
（1）主控DG要有一定的可调节容量
（2）主控故障造成整个微网不能运行
（3）需要准确检测到孤岛发生时刻
主控DG的选择：
（1）光伏、风电（功率输出随机性）
（2）储能装置、微型燃气轮机、燃料电池 （功率输出比较稳定）
（3）DG+储能装置：储能装置能快速提供孤 岛运行时的功率支持，避免因DG响应速度 慢引起的U、f大幅波动
2.4.2 微电网中逆变器控制模式
并网运行时：控制功率输出，P/Q控制。因为微电网的总体 容量相对于电网来说较小，额定电压和频率由电网来支持 和平衡，避免DG对电力系统造成负面影响。
离网运行时：控制电压和频率，采用U/f和Droop控制策略。 一、 P/Q控制
逆变器最基本的功率就是控制有功和无功，可采取电网电 压定向的P/Q解耦控制策略。
三.就地控制层：由微电网的就地保护设备和就地控制器组 成。DG接受MGCC调度控制，并根据调度指令调整其有 功、无功出力。 ●（1）离网主电源就地控制器实现U/f控制和P/Q控制的 自动切换。 ●（2）负荷控制器根据系统的频率和电压，切除不重要 负荷、保证系统的安全运行。 ●（3）就地控制层和集中控制层采取弱通信方式进行联 系。就地控制层实现微电网暂态控制，微电网集中控制中 心实现微电网稳态控制和分析。
微电网的组成及架构
1 微电网的组成微电网由分布式发电（DG）、负荷、储能装置及控制装置四部分构成，微电网对外是一个整体，通过一个公共连接点（Point of Common Coupling，PCC）与电网连接。
1）分布式发电（DG）：DG可以是以新能源为主的多种能源形式，如光伏发电、风力发电、燃料电池；也可以是以热电联产（Combined Heat and Power，CHP）或冷热电联产（Combined Cooling、Heat and Power,CCHP）形式存在，就地向用户提供热能，提高DG利用效率和灵活性。
2）负荷：负荷包括各种一般负荷和重要负荷。
3）储能装置：储能装置可采用各种储能方式，包括物理储能、化学储能、电磁储能等，用于新能源发电的能量存储、负荷的削峰填谷，微电网的“黑启动”。
4）控制装置：由控制装置构成控制系统，实现分布式发电控制、储能控制、并离网切换控制、微电网实时监控、微电网能量管理等。
2 微电网总体架构微电网电压等级的选取与微电网规模、微电网电源的种类、容量及接入方式、并网点注入电流及运行电压范围等密切相关。
考虑微电网的应用目的，目前微电网的电压等级主要有10kV（20kV）和380V 两种。
由于微电网与配电网存在并网运行模式，其变压器接线形式应与地区配电网相匹配（10/0.4kV通常为D11，yn）。
下面以380V微电网为例对微电网的基本结构进行阐述。
微电网的基本结构如下图所示。
微电网系统由分布式发电系统（DG）、储能装置、滤波补偿装置、智能控制系统和负荷构成。
其中可以包含多个DG和储能装置，这些DG和储能装置联合向负荷供电，整个微电网相对大电网来说是一个整体，通过主隔离设备和大电网相连接。
微电网中DG除可以提供电负荷外，还可以通过热电联产（CHP）或冷热电联产（CCHP）的形式就地向负荷用户供热或制冷，提高能源多级利用的效率。
就电负荷而言，其按性质亦可分为三类：重要负荷、可调节负荷和一般负荷。
微电网系统
微电网系统目录1.微电网系统概述1.1 微电网系统微电网系统是一种新型网络结构，是由分布式电源、负载、储能系统和控制装置构成的系统单元。
微电网系统是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
微电网系统是相对传统大电网系统的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过开关连接至常规大电网。
微电网系统中的核心装备即分布式电源以及储能系统，包括光伏并网逆变器、风力并网逆变器、柴油机、PCS以及BMS等。
1.1.1 光伏并网逆变器①光伏并网逆变器的发展概况光伏并网逆变器的发展源来已久，如今已经发展的十分成熟，其作用在于将PV组件产生的直流电转换为与电网同频同相的交流电，在传统的光伏发电系统有着广泛的应用。
近年来，随着微电网系统的快速发展，并网逆变器又被赋予了一种新的定义：分布式光伏电源。
它可以作为微电网系统的主电源，成为整个微网系统最核心的技术之一，又由于其电源性质的特殊性（电流源），它又可作为微网系统的补充电源。
②光伏并网逆变器的类型划分并网逆变器的拓扑结构纷繁复杂，一般分为半桥、全桥、两电平、多电平，以及单级式、双级式等类型，按照控制方式亦可分为SPWM控制型、SVPWM 控制型、CSPWM控制型等，按照电气隔离类型又可分为隔离型与非隔离型。
③三相光伏并网逆变器运行原理介绍图1三相并网逆变器控制框图图1所示为单级式非隔离三相并网逆变器的主电路拓扑及控制算法，本文所搭建的三相三电平并网逆变器的主电路及控制拓扑结构图如图1所示，由MPPT算法计算出最大功率点时的PV电压，然后控制系统使PV组件的电压维持在该电压处以保证系统能够输出最大功率（电压外环）。
并网电流经过dq 坐标变换后转变为Id与Iq分量，图1中Iq*即为有功功率轴的电流给定值，Id*即为无功功率轴的电流给定值，改变Iq*与Id*的值即可改变逆变器的输出有功功率与无功功率，而Iq*由电压外环产生，Id*由人为给定。
微电网结构运行分析
1、微电网的结构特点、运行方式分析。
国内，微电网（Micro-Grid）也译为微网，定义为：是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。
微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
总的来说，微电网有以下特点：1、独特性：微电网由微型电源及负荷构成，是一个小型电力系统，与大系统的主要区别在于其灵活的可调度性；2、多样性：微电源的组成多种多样，既有传统电源，又有可再生能源。
同时，微电网中也包含储能设备，作为系统稳定运行的必要条件，而负荷的类型也很多，如敏感型、非敏感型、可控型、非可控型等；3、可控性：根据运行的工况不同，微电网可以选择不同的运行方式，完善的控制策略使得微电网的可靠性得到提高，安全性得到保障；4、交互性：作为具备独立发电设备的微电网可以在必要时对主网提供有力支撑，同时主网也可以向微电网提供电能；5、独立性：微电网在一定条件下可以独立运行，在一定基础上保障了本地的用电需求。
根据微电网特性将微网划分为直流微网、交流微网和交直流混合微网：一、交流微网：目前，交流微网仍然是微网的主要形式。
交流微网的网架基本结构相似，大多采用辐射状网架，DG、储能装置等均通过电力电子装置连接至交流母线，通过PCC处开关的控制，可实现微网并网运行与孤岛运行模式的转换。
但交流网架结构与微电源容量及负荷对电能质量要求也密切相关，通常可以根据容量大小将交流微网系统分为三类：（1）系统级微网、（2）工商业区级微网以及（3）偏远乡村级微网。
以下是各类运行方式分析：（1）系统级微网结构由母线和多条馈线呈辐射状组成，每条馈线可分层接入大量分布式电源和就地负荷，网架可以经多个PCC（控制微电网并入大系统的开关）接入电网。
如图1所示，微网由两条汇流母线和四条馈线组成，每条馈线可分层接入大量的分布式电源：三联供系统、光伏系统、风机系统、储能系统等，单个分布式电源的最大容量可达到 5~10MW；汇流母线上可接入小型常规发电系统。
微电网系统设计技术手册
微电网系统设计技术手册一、引言微电网系统是一种具有自主控制能力、可实现本地区域内电力的可靠供应和高效利用的集成能源系统。
本手册旨在介绍微电网系统的设计技术，包括系统组成、设计原则、关键技术等内容，以帮助读者全面了解微电网系统，并为实际项目设计提供指导。
二、微电网系统组成微电网系统由多个能源组件和电力设备组成，主要包括以下几个方面：1. 主电源微电网系统的主电源通常是可再生能源发电装置，如太阳能、风能发电系统。
主电源能够根据能源供给和消耗的情况自主调节运行模式，以满足需求并确保系统的可靠性。
2. 能量存储系统能量存储系统能够存储主电源产生的多余电能，并在当主电源供电不足时释放储存的能量。
主要的能量存储设备包括电池、超级电容等，其选择应根据系统需求和经济性进行综合考虑。
3. 负荷微电网系统的负荷包括低压负荷和高压负荷两个部分。
低压负荷一般包括居民用电负荷、商业用电负荷和工业用电负荷等。
高压负荷通常包括公共设施用电负荷、城市照明负荷等。
4. 智能电网管理系统智能电网管理系统是微电网系统的核心，主要负责监控和控制微电网系统的运行状态，动态平衡能量供应和负荷需求，同时实现与外部电网的互联互通。
三、微电网系统设计原则在进行微电网系统设计时，应遵循以下几个原则：1. 可靠性微电网系统需要确保能够在故障或断网情况下，以自主供电的方式保持负荷用电。
因此，设计时应充分考虑到电力设备的冗余性，采用多重备份和智能切换技术，保证系统的可靠性和稳定性。
2. 可扩展性微电网系统的设计应具备良好的扩展性，能够根据实际需求进行容量的扩展和功能的增加。
设计时，应考虑到不同能源组件和负荷的接入，保证系统在未来的发展中能够满足新的需求。
3. 经济性微电网系统的设计应在综合考虑系统性能和经济效益的基础上进行。
在选用设备和技术时，应充分考虑成本、效率、寿命等因素，以实现最佳的经济效益。
四、微电网系统关键技术微电网系统设计中的关键技术主要包括以下几个方面：1. 能量管理与调度技术能量管理与调度技术是实现微电网系统高效运行的核心。
微电网的组成及架构
1 微电网的组成微电网由分布式发电（DG）、负荷、储能装置及控制装置四部分构成，微电网对外是一个整体，通过一个公共连接点（Point of Common Coupling，PCC）与电网连接。
1）分布式发电（DG）：DG可以是以新能源为主的多种能源形式，如光伏发电、风力发电、燃料电池；也可以是以热电联产（Combined Heat and Power，CHP）或冷热电联产（Combined Cooling、Heat and Power,CCHP）形式存在，就地向用户提供热能，提高DG利用效率和灵活性。
2）负荷：负荷包括各种一般负荷和重要负荷。
3）储能装置：储能装置可采用各种储能方式，包括物理储能、化学储能、电磁储能等，用于新能源发电的能量存储、负荷的削峰填谷，微电网的“黑启动”。
4）控制装置：由控制装置构成控制系统，实现分布式发电控制、储能控制、并离网切换控制、微电网实时监控、微电网能量管理等。
2 微电网总体架构微电网电压等级的选取与微电网规模、微电网电源的种类、容量及接入方式、并网点注入电流及运行电压范围等密切相关。
考虑微电网的应用目的，目前微电网的电压等级主要有10kV（20kV）和380V 两种。
由于微电网与配电网存在并网运行模式，其变压器接线形式应与地区配电网相匹配（10/0.4kV通常为D11，yn）。
下面以380V微电网为例对微电网的基本结构进行阐述。
微电网的基本结构如下图所示。
微电网系统由分布式发电系统（DG）、储能装置、滤波补偿装置、智能控制系统和负荷构成。
其中可以包含多个DG和储能装置，这些DG和储能装置联合向负荷供电，整个微电网相对大电网来说是一个整体，通过主隔离设备和大电网相连接。
微电网中DG除可以提供电负荷外，还可以通过热电联产（CHP）或冷热电联产（CCHP）的形式就地向负荷用户供热或制冷，提高能源多级利用的效率。
就电负荷而言，其按性质亦可分为三类：重要负荷、可调节负荷和一般负荷。
第二章微电网的总体结构
地理接线图
电网接线图
电网结构情况
中、西部电网形成 220kV虎岗、潭东、燕 丰、龙岗四个供区
南部电网形成 220kV嘉定、 金堂、百乐三 个供区
主网
埠
瑞 金
头
电
渡
厂 虎
口
燕岗
丰
龙
赣岗
州
潭
嘉
东
定
瑞 金
东部电网形成 220kV埠头、渡 口、瑞金三个 供区
金
堂
百
乐
一、电网接线方式简介
4.电网接线方式分类
微电网
1、微电网的总体结构
图中还示范了针对3类具有不同供电质量要求的负荷的 个性化微电源供电方案。对于连接在馈线A上的敏感负荷， 采用光伏电池供电;对于连接在馈线B上的可调节负荷，采 用燃料电池和微型燃气轮机混合供电;对于连接在馈线C上 的可中断负荷，没有设置专门的微电源，而直接由配电网 供电。这样，对于敏感负荷和可调节负荷都是采用双源供 电模式，外部配电网故障时，馈线A,B上的静态开关会快 速动作使重要负荷与故障隔离且不间断向其正常供电，而 对于馈线C上的可中断负荷，系统则会根据网络功率平衡 的需求，在必要时将其切除。
负荷可以从两个或两个以上电源获得电能――闭 式接线。它包括了双回路的放射式、干线式、链式以 及环式和两端供电网络。
放
链
射
干
式
线
式
式
环
两端供
式
电网络
二、微电网总体结构
微电网（Micro-Grid）是一种新型网络结构
微电源
负荷
储能 系统
微电网
控制 装置
• 微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理 的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也 可以孤立运行。
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电网接线方式简介
微电网基本结构
微电网系统结构 微电网体系结构
微电网的元件
一、电网接线方式简介
1.电力系统概念
是由发电、输电、变电、配电和用电等附属环 节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。
一、电网接线方式简介
2.电力网（简称电网）概念
由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组 成的联合发电与用电的统一整体称为电力网。电网 是电源和用户之间的纽带，其主要功能是把电能安 全、优质、经济地送到用户。
1、静态开关
• 静态开关安装在用户低压母线上，其规划 设计非常重要，应确保有能力可靠运行和 具有预测性，有能力测量静态开关两侧的 电压和频率以及通过开关的电流。 • 通过测量，静态开关可以检测到电能质量 问题，以及内部和外部的故障。而当同步 性标准可以接受时，使微电网和主电网重 新连上。静态开关也被纳入各种智能控制 水平，其连续监控耦合点的状态。
2 集中控制层
集中控制层为微电网的控制中心（Micro-Grid Control Center,MGCC）是整个微电网控制系统的核心 部分，集中管理DG、储能装置和各类负荷，完成整个微 电网的监视和控制。根据整个微电网的运行情况，实时优 化控制策略，实现并网、离网、停运的平滑过渡；
（2） 集中控制层
在微电网的这种结构下，多个DG局部 就地向重要负荷提供电能和电压支撑，这在 很大程度上减少了直接从大电网买电和电力 线传输的负担，并可增强重要负荷抵御来自 主网故障影响的能力。
在大电网发生故障或其电能质量不符合 系统标准的情况下，微电网可以孤网模式独 立运行，保证微电网自身和大电网的正常运 行，从而提高供电可靠性和安全性。
1 配电网调度层
配电网调度层为微电网调度系统，从配电 网的安全、经济运行的角度协调调度微电网， 微电网接受上级配电网的调节控制命令，其具 体实现的功能为以下几个方面。
（1） 配电网调度层 • ①使微电网对于大电网表现为单一可控、可灵活 调度的单元，既可以与大 • 电网并网运行，也可在大电网故障或需要时与大 电网断开运行。 • ②在特殊情况下（如发生地震、暴风雪、洪水等 意外灾害情况）下，可使微电网作为配电网的备 用电源向大电网提供有效支撑，加速大电网的故 障恢复。 • ③在大电网用电紧张时，可使微电网利用自身的 储能进行削峰填谷，从而避免配电网大范围的拉 闸限电，减少大电网的备用容量。 • ④正常运行时可使微电网参与大电网经济运行调 度，提高整个电网的运行经济性。
2、微型电源
• 指安装在微电网中的各分布式电源，包括 微型燃气机、柴油发电机、燃料电池，以 及风力发电机、光伏电池等可再生能源。
3、常用储备设备
• 包括蓄电池、超级电容器、飞轮储能等。储能设 备的主要作用在于，在微型电源所发功率大于负 荷总需求时，将多余的能量存储在储能单元中， 反之，将存储在设备中的能量以恰当的方式释放 出来及时供电以维护系统供需平衡； • 当微电网孤网运行时，储能设备是微电网能否正 常运行的关键元件，它起到一次调频的作用。 • 储能设备的响应特性以及由微型电源及储能设备 组成的微电网的外响应特性值得深入研究。
• 在微电网并网运行时负责实现微电网优化运行，在 离网运行时调节分布式发电出力和各类负荷的用电情况 ，实现微电网的稳态安全运行，其功能具体表现为以下 几个方面： ①使微电网并网运行时实施经济调度，优化协调各DG 和储能装置，实现削峰填谷以平滑负荷曲线。 ②在并网过渡中能协调就地控制器，快速完成转换。 ③离网时能协调各分布式发电、储能装置、负荷，保证 微电网重要负荷的供电、维持微电网的安全运行。 ④在微电网停运时，能启用“黑启动”，使微电网快速 恢复供电。
2 负荷
包括各种一般负荷和重要负荷。
3 储能装置
储能装置可采用各种储能方式， 包括物理储能、化学储能、电磁储 能等，用于新能源发电的能量存储、 负荷的削峰填谷、微电网的“黑启 动”
黑启动
• 微电网黑启动，就是指在整个微电网因外 部或内部故障停运进入全黑状态后，不依 靠大电网或其他微电网的帮助，仅通过启 动微电网内部具有黑启动能力的微电源， 进而带动微电网内无黑启动能力的微电源 ，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整 个微电网的重新启动 。
一、电网接线方式简介
3.电网接线图分类
电网接线主要描述系统发电厂、变电站、开关站 之间线路的连接方式。 电网接线图分为地理接线图和电气接线图。 地理接线图是按比例表示电力系统各发电厂和变电 所的相对地理位置及各电力线路的路径的接线图。 电气接线图是表示电力系统各元件间（发电机、变 压器、负荷等）的电气联系的电路图，一般用单线 图表示。
1 分布式发电（DG）
DG可以是以新能源为主的多种能源形式，如 光伏发电、风力发电、燃料电池等，也可以是 以热电联产（Combined Heat and Power,CHP）或冷热电联产（Combined Cooling、Heat and Power,CCHP）形式存在， 就地向用户提供热能，提高DG利用效率和灵 活性。
储能 系统
控制 装置
• 微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理 的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也 可以孤立运行。 • 微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多 个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结 构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电 网。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电 源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多 种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电 网的一种有效方式，是传统电网向智能电网的 过渡。
• 孤网运行是微电网最重要的能力，实现这 一性能的关键在于微电网与大电网之间的 电力电子接口处的控制环节——静态开关 。该静态开关允许在接口处灵活可控地接 收或输送电能。
2、微电网系统结构
• 微电网对外呈现一个整体，通过一个公共连接点（ Point of Common Coupling,PCC ）与电网相连 .
4、电力电子器件
• 主要包括整流器、逆变器、滤波器以及斩 波器等。 • 整流器是一个整流装置，简单的说就是将 交流（AC）转化为直流（DC）的装置。 它有两个主要功能：第一，将交流电（AC ）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载， 或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充 电电压。因此，它同时又起到一个充电器 的作用。
2.2
微电网的元件Βιβλιοθήκη 电网的元件开关微型电源
储能元件
电力电子 装置
通信设施
静态开关
微电网中的 开关分为用 于隔离微电 网与大电网 的静态开关 和用于切除 线路或微电 源的断路器。
微电网的开关
静态开关，又叫 固态转换开关， 在故障或扰动时， 有能力自动地把 微电网隔离出来， 故障清除后，再 自动地重新与主 网连上。
滤波器
• 电源滤波器是由电容、电感和电阻组成的 滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频 率的频点或该频点以外的频率进行有效滤 除，得到一个特定频率的电源信号，或消 除一个特定频率后的电源信号。 • 滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。 • 主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的 通过，对无用信号尽可能大的衰减。 滤 波器一般有两个端口，一个输入信号、一 个输出信号
• 中间层称为集中控制层，对DG发电功率和负荷 需求进行预测，制订运行计划，根据采集电流、 电压、功率等信息，对运行计划实时调整，控制 各DG、负荷和储能装置的启停，保证微电网电 压和频率稳定。在微电网并网运行时，优化微电 网运行，实现微电网最优经济运行时间；在微电 网离网运行时，调节分布式电源出力和各类负荷 的用电情况，实现微电网的稳态安全运行。 • 下层称为就地控制层，负责执行微电网各DG调 节、储能及充放电控制和各种负荷控制。
逆变器
• 逆变器是一种DC to AC的变换器，它其实 与整流器是一种电压逆变的过程。整流器 是将电网的交流电压转变为稳定的直流输 出，而逆变器是将直流电压转变为高频的 高压交流电;两个部分同样都采用了用得比 较多的脉宽调制(PWM)技术。 • 它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。 广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、 电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、 电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机 、按摩器、风扇、照明等。
地理接线图 电网接线图
主网 电网结构情况
瑞 金 电 厂 燕 丰 虎 岗 龙 赣岗 州 潭 东 埠 头 渡 口 瑞 金
中、西部电网形成 220kV虎岗、潭东、燕 丰、龙岗四个供区
南部电网形成 220kV嘉定、 金堂、百乐三 个供区
嘉 定
东部电网形成 220kV埠头、渡 口、瑞金三个 供区
金 堂
百 乐
干线式
链 式
一、电网接线方式简介
6.有备用接线
负荷可以从两个或两个以上电源获得电能――闭 式接线。它包括了双回路的放射式、干线式、链式以 及环式和两端供电网络。 放 射 式 链 干 线 式 两端供 电网络 式
环 式
二、微电网总体结构
微电网（Micro-Grid）是一种新型网络结构 负荷
微电源
微电网
微电网
1、微电网的总体结构 图中还示范了针对3类具有不同供电质量要求的负荷的 个性化微电源供电方案。对于连接在馈线 A 上的敏感负荷， 采用光伏电池供电 ;对于连接在馈线 B上的可调节负荷，采 用燃料电池和微型燃气轮机混合供电 ;对于连接在馈线 C上 的可中断负荷，没有设置专门的微电源，而直接由配电网 供电。这样，对于敏感负荷和可调节负荷都是采用双源供 电模式，外部配电网故障时，馈线 A,B 上的静态开关会快 速动作使重要负荷与故障隔离且不间断向其正常供电，而 对于馈线 C 上的可中断负荷，系统则会根据网络功率平衡 的需求，在必要时将其切除。
• • • •
3 就地控制层
就地控制层由微电网的就地保护设备和就地控制器组 成，微电网就地控制能完成分布式发电对频率和电压的一 次调节，就地保护则能完成微电网的故障快速保护，通过 就地控制和保护的配合实现微电网故障的快速“自愈”。 DG接受MGCC的调度控制，并根据调度指令调整其有功 和无功出力。