微电网的介绍及其发展

中南大学信息科学与工程学院

微电网的介绍及其发展

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16▪01▪11

微电网的介绍及其发展

摘要：微电网是智能电网的有机组成部分．智能程度的高低主要体现微电网管理上。综述了微电网的发展历程、研究现状，绐出了微电网发展的关键问题和相关技术论述。

关键词微电网发展前景

引言

能源是人类赖以生存和发展的基础，电力作为最清洁便利的能源形式，是国民经济发展的命脉。在能源需求与环境保护的双重压力下，国内外都将目光投向了各种可再生能源的分布式发电相关技术领域。灵活、经济与环保是分布式发电技术的重要特征，但同时一些可再生能源发电系统的出力具有较强的间歇性和随机性，电力系统中日益增多的各种分布式电源接入对其安全可靠运行提出了新的挑战。

一、什么是微电网

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等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。微电网技术的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行问题。由于分布式电源数量多而分散，电源的不同归属也无法保证调

度指令能够被快速、准确、有效地执行，在配电系统中直接调度和管理大量的分布式电源会存在很大困难，微电网是解决这一问题的关键。它将使未来配电网运行调度人员不再直接面向各种分布式电源，而是通过微电网实旋对分布式电源的有效管理，既降低了分布式电源对配电系统安全运行的影响，又有助于实现分布式电源的“即插即用”，

同时可以最大限度地利用可再生能源和清洁能源。配电系统中大量微电网的存在将改变电力系统在中低压层面的结构与运行方式，实现分布式电源、微电网和配电系统的高度有效集成，充分发挥各自的技术优势，解决配电系统中大规模分布式可再生能源的有效接入问题，是发展智能配电系统面临的主要任务之一。

近年来，微电网技术正逐步走向成熟。美国、欧洲、日本等国家已经建立了大量不同规模、不同目标及特色的微电网实验平台与示范工程。在国家973项目、863计划项目等的支持下，我国也针对微电网开展了系统化的研究工作。国家电网公司、南方电网公司、能源设备制造商、一些大学和研究单位等都对微电网技术研究投入了很大的热情，多个微电网实验验证平台和示范工程已经建成，极大地推动了微电网技术在我国的发展。从微电网技术的发展与应用角度看，当前的研究工作重点集中在4个方面：1)微电网运行特性及其对所接入配电系统的影响；2)微电网及其所接入配电系统的规划设计；3)微电网运行控制与保护；4)微电网仿真分析与能量管理。这些问题的解决直接关系着微电网建设与运行的经济性和可靠性。

二、微电网在技术上的发展

2．1从分布式发电到微电网

随着交流高压远距离输电技术的发展，联网带来的稳定性及其经济效益越来越明显，将分散系统连接起来井同运行组成大电网成为一种趋势，但大电网的弊端也渐渐显露出来，人们开始对集中供电产生质疑．开始探索新的供电模式。但直到20世纪90年代，DG的潜在效益才被人们所逐渐认识。尽管DERs具有上述突出优点，但DERs从某种程度上对大电网来说是一个不可控源，而大系统也往往对它采取限制、隔离的方式，以保证自身的稳定性。IEEE P1547规定：当电力系统发生故障时，分布式能源必须马上退出运行。这极大地限制了对DER的利用。为了尽可能地利用DG所带来的经济效益和对可靠性的改善，并尽量减少其对主网的冲击，微电网的概念被提了出来：微电网从系统观点着问题，将发电机、受荷、储能装置及控制装置等结合，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，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。一个典型的微电网如图l所示。由于微电网特性，往往需要采集不同类型的产自不同厂家的传感器的参数，对不同的IED发布控制命令。管理者能方便她控制微电网的前提是实现采样数据和控制数据的透明传输。

2．2从单微网到多微网

电网架构的更新，分布式发电相关技术的发展，提出了对供电可靠性的更高指标，从而促进了微电网的进一步发展。传统单个微电网只有孤岛运行和并网运行两种方式，运行时未能利用其他微电网中的分布式资源(Distributed Resource，DR)，其微电网系统的稳定性及对重要负荷供电的可靠性均不高。目前，对同一配电网中多个微电网间如何相互支撑及协调运行甚至形成集群的研究深度不够，不能更好、更完整地展现发展微电网带来的社会效益和经济效益，因此厦需开展多微网集群管理及协调运行的研究。利用配网环网结构可不通过上级电网对集群中负载供电以提高集群负载的供电可靠性，缓解上级电网压力甚至可对其故障后的恢复进行能源援助，多微网的出现及微网集群控制管理的研究将是微电网发展的一个趋势。

三、微电网在国内外的发展

3.1 中国的微电网研究

微电网在我国的发展中，与分布式电源有着密不可分的关系，除此外，作为可再生资源的一种，备受人们的关注。在国家提出可持续发展的战略目标后，一系列政策法规对新能源的研发和使用提出了重点支持和资金上的扶持。随着改革开放进程的加快，国际化发展对我国的微电网事业提供了一定的帮助，学习西方先进的电力技术，有利于我国微电网的发展。除此外，我国各个省份对微电网技术的应用都建立了自己的示范工程，国企和私企对微电网的研究都投入了一定资金，从另一方面证明了基于可再生能源的微电网技术将成为我国电力行业的发展趋势。

3.2 美国的微电网研究

美国CERTS最早提出了微电网的概念。并且是众多微电网概念中最权威的一个。美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500 kW的小型微电源与负荷构成，并引人了基于电力电子技术的控制方法。电力电子技术是美国CERTS微电网实现智能、灵活控制的重要支撑，美国CERTS微电网正是基于此形成了“即插即用”(plug and play)与“对等”(peer to peer)的控制思想和设计理念。美国CERTS在文献中对其微电网的主要思想及关键问题进行了描述和总结，系统地概括了美国CERTS微电网的定义、结构、控制、保护及效益分析等一系列问题。目前，美国CERTS微电网的初步理论