微电网基本知识
智能微电网相关基础知识介绍
智能微电网相关基础知识介绍智能微电网是规模较小的分散的独立系统，它将分布式电源、储能装置、能量装换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网运行，也可以孤立运行。
电气设备专家称，智能微电网本身可看做是小型的电力系统，具备完整的发输配电功能，可实现用侧可再生能源的安全消纳，同时智能微电网本身还是一个典型的分布式发电功能系统，可通过能源之间的调度，提高终端能源的利用率。
也是智能电网发展的趋势。
一、什么是智能微电网智能微电网(Micro Smart Grid)是将可再生能源发电技术(风力发电、光伏发电、生物质能、潮汐能等)、能源管理系统(EMS)和输配电基础设施高度集成的新型电网，它具有提高能源效率、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、减少对环境的影响。
强化科研技术，深入开发建设智能微电网有利于扩大分布式电源与可再生能源的大规模接入，为负荷地区提供可靠的供给，实现有效的主动式配电网方式，促进智能微电网变革。
智能微电网特点：可监测一一采用先进的量测、传感技术；可预测通过模型仿真和潮流分析，合理预测和分配电力；可控制对监测状态进行有效控制；可兼容接入分布式发电，自适应处理技术；实时分析数据到信息的提升，优化运行方式。
二、智能微电网两种运行模式并网模式：正常情况下，智能微电网与常规配电网并网运行。
孤岛模式：当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，智能微电网将及时与电网断开而独立运行。
智能微电网的电压等级一般为380V~35KV，容量从几KW至几MK不等，在电网结构中最接近于用户。
两种运行方式：与大电网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开独立于行，因此它具有双重角色：对于公用电力企业，智能微电网可视为电力系统可控的细胞，成为被控制的一个简单可调度负荷。
可以在数秒内做出响应以满足电网系统的需要；对于用户，智能微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求。
微电网控制简介课件
02
微电网中的电力电子技术
电力电子器件及其特性
电力电子器件
包括二极管、晶体管、晶闸管、绝缘 栅双极型晶体管（IGBT）等，用于 实现电能的变换和控制。
储能系统
包括电池储能系统、超级电容储能系统、飞轮储能系统等，可实现电能的储存和 释放。
管理策略
通过对储能系统的充放电管理，实现微电网的稳定运行和优化控制，提高能源利 用效率。
03
微电网的优化控制方法
基于传统控制理论的优化方法
比例-积分-微分（PID）控制
PID控制是一种最常用的传统控制方法，通过调整比例、积分和微分三个参数，使系统输出达到期望的稳态值。 在微电网中，PID控制可用于频率和电压的稳定控制。
某高校校园微电网系统实际运行数据分析
案例3
某地储能与微电网联合调度实际运行数据分 析
案例4
某地基于需求响应的微电网调度实际运行数 据分析
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微电网的应用场景
微电网可以应用于居民小区、工业园区、商 业中心等场景。它可以作为分布式能源的重 要组成，提供电力和热力的供应，同时也可 以作为储能系统，实现能源的存储和利用，
提高能源的利用效率。
微电网的发展前景与挑战
要点一
微电网的发展前景
随着能源结构的转型和电力市场的开放，微电网的发展前 景非常广阔。它可以促进分布式能源的发展，提高能源的 利用效率，减少环境污染，同时也可以为用户提供更加灵 活和多样化的能源服务。
微电网的特点
微电网具有高供电可靠性、环保 性、经济性等优点，可实现新能 源的高效利用，同时具备自治运 行和并网运行两种模式。
智能电网中的微电网设计与管理
智能电网中的微电网设计与管理随着科技的进步和社会发展的需要，智能电网作为一种新型的电力系统模式，正逐渐受到人们的关注和重视。
而在智能电网中，微电网作为一个重要的组成部分，其设计和管理也变得尤为关键。
本文将探讨智能电网中微电网的设计与管理，旨在为相关领域的研究和实践提供一些有益的参考。
一、微电网概述1.1 微电网的定义及特点微电网是指由分散式电源、储能设备、负荷和相应的电力电子设备组成的小型电力系统。
与传统的中央电网相比，微电网具有以下特点：首先，微电网可以独立运行，不依赖于中央电网的供电。
这就意味着，在灾难或异常情况下，微电网能够保持供电正常，从而提高了电力系统的可靠性和韧性。
其次，微电网可以实现分散式能源的高效利用。
分散式能源指的是分散在用户侧的小型能源装置，如太阳能光伏系统、风力发电等。
通过将这些分散式能源连接到微电网中，不仅可以提高电力系统的供电可靠性，还可以实现能源的高效利用。
最后，微电网还具有良好的经济性。
由于不需要依赖中央电网的供电，微电网可以节省一定的输电损耗和降低用户的供电成本。
此外，微电网还可以参与电力市场的交易，实现分布式发电和电力的互联互通。
1.2 微电网的设计原则与目标微电网的设计应遵循以下原则与目标：首先，技术可行性原则。
微电网的设计应基于现有的技术能力和经济条件，确保其在设计、建设和运行阶段的可行性和可持续性。
其次，灵活性与可扩展性原则。
微电网的设计应具备一定的灵活性和可扩展性，以适应不同地区、不同规模和不同能源特点的需求。
最后，可靠性与安全性原则。
微电网的设计应保证其在供电质量、供电可靠性和系统安全性等方面的要求，确保供电的稳定性和安全性。
二、微电网设计与管理的关键技术2.1 微电网的组成与配置微电网主要包含分散式电源、储能设备、负荷和电力电子设备等组成部分。
在微电网的设计与管理中，需要合理配置这些组成部分，以提高整个系统的性能和效益。
在分散式电源方面，常见的包括太阳能光伏系统、风力发电等。
微电网
利用FACTS元件快速灵活的控制性能实现对配电网能量结构的优化。
4.我国微电网
•
据《2013-2017年中国微电网行业深度调研与可行性分析报告》
显示，中国微电网研究处于起步探索阶段，在国家科技部“863计划
先进能源技术领域2007年度专题课题”中已经包括了微电网技术，国
家电网公司是微电网技术研究的主要机构，目前，清华大学、中国科
• 美国电气可靠性技术解决方案联 合会对于微电网的开发主要在分布式 发电技术和电力电子接口两方面，以 提供必要的灵活性和可控性，给出的 微电网结构如图6-1所示。图中，微 电网采用微型燃气轮机和燃料电池作 为主要的微电源，储能装置连接在直 流侧，与分布式电源一起作为一个整 体通过电力电子接口连接到微电网。 该研究重点是分布式电源的“即插即 用”控制方法，不允许微电网向大电 网供电。
第二节、 微电网结构
一、微电网总体结构
微电网的结构主要涉及两方面内容，一方面是微电网的基本 结构，另一方面是微电网通信结构。
•
微电网基本结构：微电网一般是由多条辐射状馈线和负载群
组成，辐射状配电网通过固态转换开关（Static Transfer
Switch）在公共耦合点（Point of Common Coupling）与主干配
Framework Program，FP5）中专门拨款450万欧元的微电网研究资助计划。欧
洲微电网研究的第二个阶段名为“Advanced architectures and control
concepts for more microgrid”，欧盟第六框架计划(6th Framework
Programme，FP6)资助850万欧元。
图6-1美国电气可靠性技术 解决方案联合会微网结构图
微电网基本知识
微电网基本知识第一章微电网1.1 微电网的前身分布式发电技术（DG）DG的定义：通过在配电网中建立单独的发电单元来对重要用户负荷进行供电，并通过PCC和外界进行能量交换。
DG的特点：（1）提高能量利用率；（2）减少各种碳化物的排放，利于环保；（3）提高电能质量和供电可靠性；（4）可以降低线损；（5）延续电网的不断膨胀。
DG存在的问题：（1）分布式电源单机计入成本高、控制困难等；（2）分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击；（3）I EEE P1547对分布式电源的入网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。
这就大大限制了分布式电源效能的充分发挥。
1.2 微电网的产生针对DG存在的问题，为协调大电网与分布式电源的矛盾充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。
在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。
第二章微电网的定义2.1 微电网的定义微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。
微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题，而微网的硬件平台建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台。
规模较小的分散独立系统，采用大量现代电力技术，将各种微电源，储能设备，直接接在用户侧。
对大电网：微电网被视为电网中的一个可控单元；对用户：满足特定需求，增加本地供电可靠性，降低馈线损耗。
微电网的组成：微电源、储能装置、控制设备、负荷、保护设备。
微电网的结构图：微电源：主要是分布式电源，其主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气机和内燃机等。
储能装置：由于微电源的分散性和规模不大特点，也受自然条件制约，另外，微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡。
智能微电网简介
一、工作原 理及组成
微电网能量管理系 统各模块间关系：
一、工作原理及 组成
微网强弱电系统间的关系
二、发展及 应用情况
单击此处可添加副标题
国外发展情况： 美国：
○ 美国是最早提出了微电网概念的国家，在世界 微电网的研究和实践中居于领先地位，拥有全 球最多的微电网示范工程。美国微电网示范工 程地域分布广泛、投资主体多元、结构组成多 样、应用场景丰富，主要用于集成可再生分布 式能源、提高供电可靠性及作为一个可控单元 为电网提供支持服务。
一、工作 原理及组 成
微电网能量管理系统的特点： 管理范围小； 管理电源多（风电，光伏，储能电池等）； 管理情况复杂（并网运行、离网运行及过渡过程等）； 对稳定性的要求高，要求恒压、恒频； 微电网能量管理系统的组成： 发电功率预测模块； 微网需求侧管理模块； 微网储能管理模块； 微网潮流计算模块； 微网无功电压优化模块； 威望经济运行优化模块。
边远地区微电网：
利用可再生资源，解决边远地区供电困难的 问题、保护生态环境、降低供电成本。
范例：西藏日喀则吉角村微电网；青海玉 树杂多光伏储能微电网
二、发展及应用情况
海岛微电网：
解决海岛限时供电的窘境， 降低供电成本。
范例：广东珠海东澳岛智能 微网；三沙市 永兴岛微电网
二、发展及应用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ况
○ 美国研究的侧重点是如何利用微电网提高电能 质量和供电可靠性量。
二、发展及应用情况
欧洲： ➢ 欧洲重视可再生清洁能源的发展，是开展微电网研究和示范工程较早的
地区，1998年就开始对微电网开展系统的研发活动。欧盟的众多高校 和企业，针对分布式能源集成、微电网接入配电网的协调控制策略、经 济调度措施、能量管理方案、继电保护技术，以及微电网对电网的影响 等内容开展重点研究，目前已形成包含分布式发电和微电网控制、运行、 保护、安全及通信等基本理论体系，相继建设了一批微电网示范工程。
【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
2020年11月5日星期四
9－4
§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。
2020年11月5日星期四
9－5
直流微电网
直流微电网：
系统中的DG、储能装置、负荷等均通过电力电子变换装置连接至直流母线，直流网络再通 过逆变装置连接至外部交流电网。直流微电网通过电力电子变换装置可以向不同电压等级的交 流、直流负荷提供电能，DG和负荷的波动由储能装置在直流侧补偿
相比于交流微电网，直流微电网由于各DG与直流母线之间仅存在一线电压变换装置，降 低了系统建设成本，在控制上更易实现；由于无需考虑各DG之间的同步问题，在环流抑制上更 具优势
4.含微电网的大电网保护构建策略
主要研究不同类型微电网短路电流的特性、计算模型的建立、新型大电 网保护系统的构建及整定计算原则的研究、大电网保护与微电网保护的协调 配合机制的研究
5.微电网与大电网的电能交易模式
一方面，DG作为微电网的重要组成部分，将使电力公司与用户之间形成 一种新型关系，用户可以从电力公司买电，也可以在自发自用的基础上，将 自己拥有的DG的剩余电能卖给别人；另一方面，微电网并网运行时参与大电 网竞争，必将对原有的电力市场交易模式产生影响
5.独立性：微电网在一定条件下可以独立运行，在：
1.可以提高电力系统的安全型和可靠性，有利于电力系统提高抗灾祸能力
2.可以促进可再生能源分布式发电的并网，有利于可再生能源的发展
3.可以提高供电可靠性和电能质量，有利于提高电网企业的服务水平
4.能够有效减少对集中式大型发电厂电力生产的依赖以及远距离电能传输、多级变送的损 耗，降低网损
燃料电池单元变换器自主投切控制
控制特点： 1.优先级最低，通常处于空闲状态，避免燃料电池过早启动 2.当孤岛运行，负荷需求无法满足时，母线电压较低，燃料 电池投入使用，进行恒压输出
控制任务： 1.当且仅当孤岛运行，网内功率输出严重不足时，投入使用 2.避免母线电压过度跌落，甚至失衡
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。
微电网概述
微电网从系统观点看问题,将发电机、负荷、储能装置及控制装置等相结合,
形成一个单一可控的单元,同时向用户供给电能和热能。
微电网中的电源多为微
电源,亦即含有电力电子界面的小型机组,包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏
电池以及超级电容、飞轮、蓄电池等储能装置[1-2]。
它们接在用户侧,具有低成本、低电压、低污染等特点。
微电网既可与大电网联网运行,也可在电网故障或需要
时与主网断开单独运行。
微电网还可以作为一个可定制的电源,以满足用户多样
化的需求,例如,增强局部供电可靠性,降低馈电损耗,支持当地电压,通过利
用废热提高效率,提供电压下陷的校正,或作为不可中断电源。
在接入问题上,
微电网的入网标准只针对微电网与大电网的公共连接点,而不针对各个具体的
微电源。
微电网不仅解决了分布式电源的大规模接人问题,充分发挥了分布式电
源的各项优势,还为用户带来了其他多方面的效益。
不论是从环保的角度考虑开发、利用可再生能源，还是从我国大区电网互连、
“西电东送”的大环境下考虑提高供电可靠性，研究微电网作为现有骨干电网的
一个必要、有益的补充，具有积极的意义。
其中，对能量管理系统和协调控制技
术的研究是发展微电网的关键性问题之一。
微电网基础知识简析
微电网基础知识简析微电网的定义微电网（Micro-Grid）也译为微网，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。
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过渡。
微电网的组成微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。
微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。
它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。
微电网的结构招专业人才，上一览英才网！图微电网控制系统（由光伏组件、光伏控制器、风机、风机控制器、蓄电池组、逆变器、交流负载和直流负载组成）相对电力系统而言，微电网类似于一个独立的控制单元，其中每一个微电源都具有尖端的即拔即插功能。
对每一个微电源，最关键的是它本身的接口、控制、保护以及对微电网的电压控制，潮流控制和维持其运行稳定性。
一个重要的功能是微电网的联网运行和孤岛运行方式间的平稳转移。
在微网中，为了防止微电网与配电网解列时对微电网内负荷的冲击，微电网的配电结构需重新设计，将不重要的负荷接在同一条馈线上，重要或敏感的负荷接在另外馈线上。
接敏感负荷的馈线上装有分布式电源、储能元件及相应的控制、调节和保护设备。
如此，在微电网与主网解列时，通过隔离装置可甩去一些不重要负荷，但仍能保证一些重要负荷的正常、连续运行。
微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。
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。
智能微电网简介
智能微电网简介智能微电网简介一、背景和概述智能微电网是指利用先进的物联网、云计算、大数据等技术手段，将清洁能源系统、负荷管理系统和智能电力系统有机结合，实现能源的高效利用和供需的平衡。
智能微电网通过集成分布式能源资源和智能用电设备，可以实现电力的可持续发展、供电可靠性提升和能源安全管理。
二、智能微电网的组成1·分布式能源资源1·1 太阳能发电系统1·2 风能发电系统1·3 氢能发电系统1·4 电池储能系统1·5 生物质发电系统2·负荷管理系统2·1 能源管理系统2·2 能量储存系统2·3 智能电网调度系统2·4 智能用电设备接入系统3·智能电力系统3·1 电力智能监控系统3·2 电力智能分析系统3·3 电力智能运维系统3·4 电力智能控制系统三、智能微电网的工作原理智能微电网采用集中控制和分布式控制相结合的方式，实现对能源资源、负荷和电网的智能调度和管理。
其工作原理如下：1·能源资源管理1·1 实时监测和管理能源发电设备的状态和输出功率1·2 根据能源需求和供应情况，自动调整能源发电设备的运行模式和输出功率1·3 充分利用可再生能源，降低对传统能源的依赖度1·4 通过能量储存系统，平衡能源的供需关系2·负荷管理2·1 实时监测和管理用户的用电行为和用电负荷2·2 根据用户的需求和用电负荷，调整智能用电设备的运行模式和用电量2·3 通过负荷管理系统，实现能源的合理分配和高效利用3·电力系统管理3·1 实时监测和管理智能微电网的电力系统状态和运行情况3·2 自动调整与外部电网的能量互换和电力负荷3·3 通过智能电力系统，实现电力的可靠性和稳定性四、智能微电网的应用领域智能微电网可应用于以下领域：1·农村电网改造和升级2·岛屿和偏远地区电力供应3·工业园区和商业综合体电力系统4·能源互联网建设和能源交易市场5·智能城市和节能住宅社区五、附件本文档附带以下附件：1·智能微电网系统示意图2·智能微电网案例分析报告六、法律名词及注释1·物联网：互联网技术、移动通信技术、感知技术的结合，构建全新的信息基础设施，实现物与物的互联和信息化。
《微电网背景知识》课件
微电网的经济与环保效益
1
与传统能源供应的比较
与传统能源供应相比，微电网更具有经济效益，同时具有更好的可持续性和稳定 性。微电网还能在电网间反复切换，满足用户在不同用电阶段的需求。
微电网背景知识
微电网是未来能源领域的热门话题。我们将介绍微电网的定义、分类、技术 架构、发展现状和未来展望。
什么是微电网？
1
定义与特点
微电网是一种覆盖面积相对较小的电力
区别与传统电网
2
系统，使用多种能源和能量储存系统， 独立于传统电力网络运行，可自主调度
微电网相比传统电网，规模更小、应用
能源供需。
微电网的发展现状
全球发展态势
目前，全球大部分地区的微 电网应用处于起步阶段，主 要集中在欧美、澳洲等发达 地区。预计未来几年将迎来 加速发展。
我国的应用现状
微电网在中国的应用主要集 中在农村电网建设、城市中 低压配电网升级等领域。其 中，分布式光伏是目前微电 网的主要应用形式之一。
未来的发展趋势和挑战
场景更广，也更便于管理和维护。微电
网通常用于独立小区、工业园区、远离
主网的山区等场景。
3
分类和应用领域
微电网可以按照应用场景分为城市微电 网、农村微电网和岛屿微电网等类型。 在应用领域上，微电网可以广泛应用于 工业生产、居民供电、农村电网建设等 诸多领域。
微电网的技术架构
组成部分
控制策略
可靠性和安全性
微电网的成本效益主要取决于应 用场景、技术选型和管理制度等 多方面因素。目前，各地的微电 网投资回报年限普遍在5~10年之 间，成本效益表现良好。
直流微电网学习
2014
美国EMerge Alliance 公司与当地组织合作，开始向东 南亚推广直流微电网。
第9页/共42页
2.2 日本直流微电网发展
日本在国内能源日益紧缺、负荷日益增长的背景下、也展开了微电 网研究、但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用 户的个性化电力需求。
日本政府专门成立了新能源与工业技术发展组织（NEDO）来较好 利用新能源，它负责统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能 源及其应用的研究。
3.1.3
双母线结构
德国
包含6台光伏发电单元，共40kW，将对基于代理器的分散控制 进行测试，并进行社会、经济效益评估
第14页/共42页
2.3 直流微电网示范工程
CESIRCER CA 试验公司
LABEN 微网中心 Kythnos 孤网
EDP 微型电力公司 MV/LV 电力公司 厦门大学光伏建筑一体化
直流微网
意大利
具有PV,MT、柴油机、MCFC等微电源，并配有蓄电池、飞轮等储能 方式，可组成不同的拓扑结构，进行稳态、暂态运行过程测试和电能
质量分析。
西班牙 希腊 葡萄牙
单相PV，2.18MJ超级电容，1120Ah和1925Ah蓄电池储能；55kW 和150kW电阻负荷，2个36kVA电感负荷。用于测试联网运行时集中
和分散控制策略及电力市场中的能量交易。
提供12户岛上居民用电，400V配网，包含6台光伏发电单元，共 11kW，1座5kW柴油机，1台3.3kW/50kWh蓄电池/逆变器系统。通
2010
CPES中心将SBI发展为系统直流母线采用DC380V和 DC48V两种电压等级的SBN(Sustainable Building and Nanogrids)。
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第一章微电网1.1 微电网的前身分布式发电技术（DG）DG的定义：通过在配电网中建立单独的发电单元来对重要用户负荷进行供电，并通过PCC和外界进行能量交换。
DG的特点：（1）提高能量利用率；（2）减少各种碳化物的排放，利于环保；（3）提高电能质量和供电可靠性；（4）可以降低线损；（5）延续电网的不断膨胀。
DG存在的问题：（1）分布式电源单机计入成本高、控制困难等；（2）分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击；（3）I EEE P1547对分布式电源的入网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。
这就大大限制了分布式电源效能的充分发挥。
1.2 微电网的产生针对DG存在的问题，为协调大电网与分布式电源的矛盾充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。
在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。
第二章微电网的定义2.1 微电网的定义微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。
微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题，而微网的硬件平台建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台。
规模较小的分散独立系统，采用大量现代电力技术，将各种微电源，储能设备，直接接在用户侧。
对大电网：微电网被视为电网中的一个可控单元；对用户：满足特定需求，增加本地供电可靠性，降低馈线损耗。
微电网的组成：微电源、储能装置、控制设备、负荷、保护设备。
微电网的结构图：微电源：主要是分布式电源，其主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气机和内燃机等。
储能装置：由于微电源的分散性和规模不大特点，也受自然条件制约，另外，微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡。
目前用于电力系统的储能技术主要由超导储能、蓄电池储能、超级电容器储能和飞轮储能等。
储能形式多样，如在每个微电源的直流母线上装置储能电池组或者超级电容，直接连接交流储能装置（带逆变器的交流电池组、飞轮）等，需要根据系统稳定的需求来选择储能方式。
CERTS研究的微电网通过在每个微电源的直流侧母线上安装直流储能装置来保证供电可靠性，同时，安装一个附加电源，从而保证任何一个元件故障是微电网仍然能正常运行。
微电网的接口：DG与微电网连接逆变装置。
逆变器的主回路控制上具有的环节：A、内环电流/电压控制回路；B、外环有功、无功功率控制回路；C、DG与外部电网的同步控制；D、保护及故障短路的电流抑制功能。
微电网与外部电网连接的隔离装置：静态开关在微电网和配电网的接口骑着关键作用。
CERTS微电网研究报告指出，静态开关的任务是一旦电能质量开始恶化，就将敏感负荷从电网中分离。
这里指出静态开关只分离敏感负荷，而不是将微电网从电网中分离。
微电网切换到外部电网并列运行时，同步需要2个约束条件：一是开关端电压必须非常小（理想情况是零）；二是开关闭合后电流必须从公用电网流向微电网。
控制：目前由2种基本控制方法，其一为频率-有功、电压-无功下垂曲线法；二是模块控制，即采用不同控制模块对有功、无功分别进行控制。
微电网的控制主要包括以下6点：（1）正常联网运行时，如何响应并为系统提供附加服务功能；（2）有功及无功功率的匹配及能源利用的优化；（3）电能质量控制；（4）保护及限流；（5）通信及协调；（6）自检及主/从控制。
保护：微电网保护需要研究孤岛和联网2种运行模式下各种故障的保护问题，原则是对孤岛和联网模式采用同样保护策略。
2.3 微电网对大电网特性的影响配电网中引入少量DG对整个电网并不会产生太大影响，然而当电网中存在较多DG单元或微电网时，将会对系统的诸多方面造成较大影响。
因此有必要对DG及微电网的电网进行系统稳定、电能质量、规划与运行方式、系统网损等一列问题的研究。
2.3.1 稳定性分析对包含多个DG系统的配电网系统稳定性分析有2中方法：一种是基于复杂动态模型方法，采用Prony算法，定义信号留数作为评价系统稳定性的基准；另一种方法是通过改变参数观察系统稳定极限的变化，定义系统的稳定极限作为评价系统稳定性的基准。
影响微电网稳定的主要因素是微电源和储能系统的控制策略、负荷类型、故障位置以及发电机惯性常量等。
微电源和储能装置可行的控制策略有：（1）P-Q控制；（2）下垂控制；（3）频率/电压控制。
规划与运行：分布式电源的规划出了要考虑负荷需求、系统经济、安全可靠性以及网损等电路规划问题外，由于其自身特性还需考虑不同类型DG的安装地点、安装容量、渗透极限等问题，以确保系统达到最优化运行状态。
2.3.2 电能质量DG或微电网接入配电系统后，如果控制不当，可能产生电网闪电变和谐波，而DG或微电网并网也存在改善电能质量的巨大潜力，利用变流技术可提高，通过电力电子技术实现更佳的谐波和无功功率控制。
基于电力电子及时的柔性交流配电网技术（DFACTS）和储能技术改善电能质量。
电能质量指标，该指标综合考虑了系统负荷特性和用户消费电力的断续频率。
电网故障水平、R/X（电阻/电抗）的比值、发电机类型及原动机的不同队电网稳态电压偏移、闪变、波形畸变、不平衡等。
2.3.3 规划与运行分布式电源及微电网的规划除了要考虑负荷需求，系统经济、安全可靠性以及网损等电力规划问题外，由于其自身特性还需要考虑不同类型DG的安装地点、安装容量、渗透极限等问题，以确保系统达到最优化运行状态。
如何确定配电网中DG或微电网最优安装地点，需要综合考虑馈线容量极限、馈线电压波形及三相短路电流水平等技术条件约束，从而确定网络重建及网损最小的目标函数，可采用遗传算法是电容器容量和安装地点最优，从而确定无功电源的最优配置方式。
微电网规划还需研究在不给电力系统带来不利影响的情况下，微电网能够反馈给玷污的最大电能限额问题，该问题由于其他问题相关，比如由谁来设定这个限额、怎么提高这个限额以及微电网与系统互联的经济问题等。
2.4 分布式发电及微电网标准DG与配电网系统并列运行并能回馈电能，必需满足互联条件，IEEE1547-2003标准规定了分布式电源与电力系统互联的基本原则；IEEE1547系列标准中的IEEEP1547.1~3标准分别对连接设备的适应性测试程序、连接应用指南、监控及信息交互等方面作出规定。
分析工具：微电网可能包含三相、单相及双回二次回路系统，还包括一些列电力电子转换至互联的电源。
美国CERTS微电网项目开发放入μGrid微电网分析软件专注了三相或单相三线制、四线至及五线至电路最关键的物理现象，同时可基于物理模型模拟负荷。
第三章各国的微电网研究现状目前，世界一些主要发达国家和地区，如美国、欧盟和日本等，都开展了对微电网的研究。
但国际上对微电网的定义各有不同。
3.1 美国美国史最早提出了微电网的概念，近些年，其微电网研究一直在有条不紊地进行着。
1999年，可靠性技术解决方案协会，首次对微电网在可靠性经济性及其环境的影响等方面进行了研究。
2002年，较为完整的微电网被提出，CERTS给出的微电网定义是：微电网是一种由负荷和微型电源共同构成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部俄电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。
美国最近几年发生了次较大的停电事故，使美国电力工业关注电能质量和供电可靠性，因此美国对微电网的研究着重于利用微电网提高电能质量和供电可靠性。
美国微网示范工程：（1）威斯康星大学麦迪逊分校微电网该微网始建于2001年，总容量200kW，电压等级为280V/480V。
其设计理念是不采用快速电气控制、单点并网不上网、提供多样化的电能质量与供电可靠性。
随时可接入的DERs等。
（2）通用电气（General Electric Company，GE）全球研究计划其投资约400万美元。
GE的目标是开发一套微电网能量管理系统（mirxrogrid energy mangagement，MEM），使它能向微电网中的器件提供统一的控制、保护和能量管理平台。
这项微电网计划分两个阶段实施，第一阶主要是一些基础的控制技术和能量管理技术方面进行研究，并探索改计划的市场前景。
第二阶段，主要是将第一阶段的技术在具体的模型下进行仿真，并建造示范工程进行具体的实施。
3.2 欧洲欧洲DERs研究和发展主要考虑的是有利于满足能源用户对电能质量的多种要求以及欧洲电网的稳定和环保要求等。
2005年，欧洲提出“SmartPowerNetworks”概念，欧盟微网项目（EuropeanCommission Project Microgrids）给出的定义：利用一次能源；使用微型电源，分为不控、部分控制和全控制三种，并可冷、热、电三联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。
欧洲希望通过优化从电源到用户的价值链来推动和发展DERs，以使用户、电力系统及环境受益，欧洲互联电网中的电源大体上靠近负荷，比较容易形成多个微电网，所以欧洲微电网的研究更多关注多给微电网的互联问题。
欧洲微网示范工程：欧洲的微电网研究引起了欧洲各国的广泛关注，主要分为两个阶段：(2)欧盟第五框计划（5th Framework Program），该项目耗资450万欧元。
计划由雅典国家技术大学组织。
已完成去的了一些具有启动意义的成果：DERs的模型：可用于对逆变器控制的低压非对称微电网的静态和动态仿真工具；孤岛和互联的运行理念基于代理的控制策略；本地黑启动策略；接地和保护方案；可靠性的定量分析；实验室微电网平台的理论验证（2）Advanced architectures and control concepts for more microgrid(先进的架构和控制概念为更多的微型电网)欧盟第六框架计划（6th Framework Program）资助850万欧元。
这项计划正在进行中，研究目标包括：研发新型的分布式能源控制器，以保证微电网的高效运行。
寻找基于下一代通信技术的控制策略。
创造新的网络设计理念，包括新型环保方案的应用和考虑工作在可变的频率下等。
各种微电网在技术和商业方面的整合。
微电网在技术和商业方面的协议标准。
研发核实的硬件设备，使微电网具有即插即用的能力。
研究微电网对大电网运行的影响，包括地区性的和大范围的影响。
研究微电网能给欧洲电网在供电可靠性、网络损耗和环境等方面带来的改善。
探索微电网的发展对基础电网发展的影响，包括其增强和替代老化的欧洲电网的可行性分析。