引言
微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點看問題，將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲能裝置及控制等結(jié)合，形成一個單一可控的獨立供電系統(tǒng)，它采用大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)，將微型電源和儲能設(shè)備一起，直接接在用戶側(cè)。將分布式電源以微電網(wǎng)形式接入配電網(wǎng)，被普遍認(rèn)為是利用分布式電源有效的方式之一。對大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個可控單元，可在數(shù)秒內(nèi)動作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)需求。對用戶來說，微電網(wǎng)可滿足他們特定需求，如降低饋線損耗、增加本地可靠性、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用效率等。微電網(wǎng)或與配電網(wǎng)互聯(lián)運行，或獨立運行，當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障而微電網(wǎng)與其解列時，仍能維持微電網(wǎng)自身正常運行。
1、微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
開發(fā)清潔的可再生能源已成為世界各國經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。新能源的應(yīng)用，對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)節(jié)能降耗、合理利用清潔能源、改善和保護(hù)環(huán)境有重要意義。近年來，歐盟、美國等均開展了微電網(wǎng)試驗示范工程研究，美國學(xué)者提出的微電網(wǎng)，主要由容量不大于500kW的小型微電源和負(fù)荷構(gòu)成，其倡導(dǎo)的微電網(wǎng)控制技術(shù)的基本思想是：通過現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)空間模型方式，建立微電網(wǎng)的動態(tài)模型，研究確定微電網(wǎng)的功率控制策略及優(yōu)化參數(shù)。歐洲提出了微電網(wǎng)逆變電源控制策略：VSI（電壓源型逆變器）控制策略。VSI控制策略的基本思想是以一臺或者多臺電壓源型逆變器提供參考電壓和參考頻率。VSI控制策略逐步由單臺發(fā)展成多臺，即提供參考電壓和頻率的逆變電源由一臺變?yōu)槎嗯_，進(jìn)一步提高微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)的安全性和可靠性。微電網(wǎng)在我國也處于實驗、示范階段，多數(shù)研究工作集中在分布式發(fā)電和儲能技術(shù)領(lǐng)域。截至2015年底，國內(nèi)已開展微電網(wǎng)試點工程30個，既有安裝在海島孤網(wǎng)運行的微電網(wǎng)，也有與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行的微電網(wǎng)。“十三五”期間，我國將在太陽能、風(fēng)能占優(yōu)勢的地區(qū)建設(shè)微電網(wǎng)示范區(qū)，還將推動建設(shè)100座新能源示范城市。為進(jìn)一步保障微電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行，結(jié)合我國微電網(wǎng)發(fā)展的實際情況，一些新的微電網(wǎng)技術(shù)需求有待進(jìn)一步研究。
2、微電網(wǎng)運行控制
微電網(wǎng)研究領(lǐng)域，最為關(guān)鍵的技術(shù)是微電網(wǎng)的運行控制，微電網(wǎng)控制的基本要求是：任一微電網(wǎng)的接入，不對既有微電網(wǎng)系統(tǒng)造成明顯影響；能協(xié)調(diào)微電網(wǎng)的發(fā)電與負(fù)荷，自主選擇運行點；能穩(wěn)定的在并網(wǎng)和孤島兩種模式下運行，并在兩種模式間平滑切換；可以對有功、無功進(jìn)行獨立控制，具有自主校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。
微電網(wǎng)控制功能基本要求是新的微電源接入時不改變原有設(shè)備，微電網(wǎng)解、并列時是快速無縫的，無功功率、有功功率要能獨立進(jìn)行控制，電壓暫降和系統(tǒng)不平衡可以校正，要能適應(yīng)微電網(wǎng)中負(fù)荷的動態(tài)需求。微電網(wǎng)控制功能如下：（1）基本的有功和無功功率控制。由于微電源大多為電力電子型的，有功功率和無功功率的控制、調(diào)節(jié)科分別進(jìn)行，可通過調(diào)節(jié)逆變器的電壓幅值來控制無功功率，調(diào)節(jié)逆變器電壓和網(wǎng)絡(luò)電壓的相角來控制用功功率。（2）基于調(diào)差的電壓調(diào)節(jié)。在有大量微電源接入是用P-Q控制是不適宜的，若不進(jìn)行就地電壓控制，就坑內(nèi)產(chǎn)生電壓或無功振蕩。而電壓控制要保證不會產(chǎn)生電源間的無功環(huán)流。在大電網(wǎng)中，由于電源間的阻抗相對較大，不會出現(xiàn)這種情況。微電網(wǎng)中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產(chǎn)生大的無功環(huán)流，使微電源的電壓值超標(biāo)。要根據(jù)微電源所發(fā)電流是容性還是感性來決定電壓的整定值，發(fā)容性電流時電壓整定值要降低，發(fā)感性電流時電壓整定值要升高。（3）快速負(fù)荷跟蹤和儲能。
在大電網(wǎng)中，當(dāng)一個新的負(fù)荷接入時最初的能量平衡依賴于系統(tǒng)的慣性，主要為大型發(fā)電機(jī)是慣性，此時僅系統(tǒng)頻率略微降低而已。由于微電網(wǎng)中發(fā)電及的慣量較小，有些電源是響應(yīng)時間常數(shù)又很長，因此當(dāng)微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列成孤島運行時，必須提供蓄電池、超級電容器、飛輪等儲能設(shè)備，相當(dāng)于增加一些系統(tǒng)的慣性，才能維持電網(wǎng)的正常運行。（4）頻率調(diào)差控制。在微電網(wǎng)成孤島運行時，要采取頻率調(diào)差控制，改變各臺機(jī)組承擔(dān)負(fù)荷比例，已使各自出力在調(diào)節(jié)中按一定的比例且都不超標(biāo)。
儲能系統(tǒng)是微電網(wǎng)中的一種特殊微電源。儲能系統(tǒng)由儲能單元和雙向變流器構(gòu)成，在聯(lián)網(wǎng)運行時，儲能系統(tǒng)能夠存儲能量；在孤島運行時，儲能系統(tǒng)起著加快切換時間，改善電能質(zhì)量和平衡多種電源間響應(yīng)時間不一致的弊端的重要作用。
3、微電網(wǎng)技術(shù)在主動配電網(wǎng)中的應(yīng)用
大量的分布式電源逐步接入配電網(wǎng)，配電網(wǎng)運營管理與控制模式將發(fā)生質(zhì)的變化。分布式電源的隨機(jī)性、波動性帶來諸多新問題。如何更好地提高主動配電網(wǎng)對分布式電源的接納能力和主動管理控制水平，并兼顧用戶的優(yōu)質(zhì)可靠、分時經(jīng)濟(jì)用電要求，成為研究重點和方向。微電網(wǎng)技術(shù)整合各種分布式電源、儲能裝置、負(fù)荷等，使其作為靈活的智能可控單元單點接入主動配電網(wǎng)，增強(qiáng)主動配電網(wǎng)的魯棒性。
微電網(wǎng)技術(shù)通過整合不同種類的分布式電源的不同特點可解決其擴(kuò)展和兼容問題，使微電網(wǎng)相對于主動配電網(wǎng)而言成為功率雙向流動的可控區(qū)或節(jié)點，實現(xiàn)分布式能源的柔性就地消納。微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的可控電源、不可控電源與儲能裝置互補(bǔ)協(xié)調(diào)．在保障用戶可靠用電的基礎(chǔ)上。通過微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，多余電能可通過主動配電網(wǎng)輸送給大電網(wǎng)，或輸送至其他負(fù)荷、儲能裝置或其他微電網(wǎng)系統(tǒng)，提高了主動配電網(wǎng)對常規(guī)能源和新能源的利用效率。
分布式發(fā)電與微電網(wǎng)就地為負(fù)荷供電，避免了長距離輸電產(chǎn)生的較大網(wǎng)損。隨著分布式電源、各類儲能裝置以及主動負(fù)荷的大量接入。配電網(wǎng)由無源網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榻恢绷骰旌嫌性淳W(wǎng)絡(luò)，將改變配電網(wǎng)的潮流分布磣，其位置與容量均對配電網(wǎng)網(wǎng)損產(chǎn)生影響。如果不對分布式電源、各類儲能裝置加以合理布局，就不利于對配電網(wǎng)潮流進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，無法達(dá)到降低網(wǎng)損的目的。微電網(wǎng)技術(shù)將分布式電源、儲能裝置、負(fù)荷合理規(guī)劃布局整合后單點接入主動配
電網(wǎng)、主動配電網(wǎng)直接調(diào)控并網(wǎng)點功率，實現(xiàn)功率的靈活調(diào)控。通過微電網(wǎng)優(yōu)化運行技術(shù)，以降低網(wǎng)損為目標(biāo)，可得到微電網(wǎng)的優(yōu)化運行策略，進(jìn)而協(xié)調(diào)控制分布式電源和儲能裝置等，達(dá)到潮流優(yōu)化調(diào)控的目的，實現(xiàn)分布式能源的柔性就地消納，避免功率在網(wǎng)絡(luò)中的不合理流動，有效降低網(wǎng)損。通過微電網(wǎng)技術(shù)改善主動配電網(wǎng)集群式接納分布式電源的方式，提高分布式電源利用率，降低主動配電網(wǎng)的網(wǎng)損，提高主動配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益水平。
4、微電網(wǎng)技術(shù)研究方向
微電網(wǎng)是未來智能配電網(wǎng)實現(xiàn)自愈、用戶側(cè)互動和需求響應(yīng)的重要途徑，隨著新能源、智能電網(wǎng)技術(shù)、柔性電力技術(shù)的發(fā)展，微電網(wǎng)將具備如下新特征：1）微電網(wǎng)將滿足多種能源綜合利用需求并面臨更多新問題。大量入戶式單相光伏、小型風(fēng)機(jī)、冷熱電三聯(lián)供、電動汽車、蓄電池、氫能等家庭式分布電源、大量柔性電力電子裝置的出現(xiàn)將進(jìn)一步增加微電網(wǎng)的復(fù)雜性，屋頂電站、電動汽車充放電、智能用電樓宇和智能家居帶來微電網(wǎng)形式的靈活多樣化、多種微電源響應(yīng)時間的協(xié)調(diào)問題、現(xiàn)有小發(fā)電機(jī)組并入微電網(wǎng)的可行性問題、微電網(wǎng)配置分布式電源/儲能接口標(biāo)準(zhǔn)化問題，微電網(wǎng)建設(shè)環(huán)境評價、微電網(wǎng)內(nèi)基于電力電子接口的電源和FACTS裝置控制域耦合問題等將成為未來微電網(wǎng)研究新問題。2）微電網(wǎng)將與配電網(wǎng)實現(xiàn)更高層次互動。微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)、控制方式，用電側(cè)能量管理模式、電費結(jié)算方式等均需做出一定調(diào)整，并帶來上級調(diào)度對用戶電力需求的預(yù)測方法、用電需求側(cè)管理方式、電能質(zhì)量監(jiān)管方式等的轉(zhuǎn)變。3）微電網(wǎng)將承載信息和能源雙重功能。未來智能配網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求對微電網(wǎng)提出更高要求，微電網(wǎng)靠近負(fù)荷和用戶，與社會的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。以家庭、辦公室建筑等為單位的靈活發(fā)電和配用電終端、企業(yè)、電動汽車充電站及物流等將在微電網(wǎng)中相互影響，分享信息資源。
5、結(jié)論
微電網(wǎng)是一種全新發(fā)電配電供電模式，將極大促進(jìn)可再生能源的柔性就地消納，并使主動配電網(wǎng)更好地為用戶提供可靠、優(yōu)質(zhì)、高效的多元化電力服務(wù)。鑒于國內(nèi)外微電網(wǎng)實際工程較少，微電網(wǎng)接入電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定相對滯后。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的快速隔離、并網(wǎng)狀態(tài)與孤網(wǎng)狀態(tài)的無縫切換以及微電網(wǎng)內(nèi)部穩(wěn)定控制仍是微電網(wǎng)面臨的三大核心問題。未來幾年若能結(jié)合試點工程和智能電網(wǎng)建設(shè)過程中取得的經(jīng)驗，展開微電網(wǎng)理論及相關(guān)技術(shù)的深化研究，將會對微電網(wǎng)技術(shù)的廣泛實踐應(yīng)用起到積極推進(jìn)作用。
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