帶你認識什么是微電網-企業(yè)微電網能效管理平臺的未來發(fā)展前景

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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(fā)電，對能源的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保都有著巨大的現(xiàn)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(wěn)定，嚴重的甚至會導致電網系統(tǒng)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(yè)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(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。這么說是不是讓人有點蒙圈，看不懂又記不?。縿e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(tǒng)，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(fā)電（DG）：DG可以是以新能源為主的多種能源形式，如光伏發(fā)電、風力發(fā)電、水力發(fā)電、燃料電池、電動汽車電池等；可以是柴油機發(fā)電；也可以是熱、冷、電聯(lián)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(fā)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(tǒng)，實現(xiàn)分布式發(fā)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(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，可以依靠自身的控制及管理供能實現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運行優(yōu)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(tǒng)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(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)、學校、醫(yī)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?shù)膿p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(tǒng)之間電能交流，是通過微電網與電網系統(tǒng)的公共連接點連接，避免了多個分布式電源與電網系統(tǒng)直接連接。微電網主要用于區(qū)域內部的供電，不向外輸送或輸送很小的功率，對電網系統(tǒng)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(tǒng)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(wěn)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(xiàn)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(guī)配電網并網運行，稱為聯(lián)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(tǒng)進行電能交換。光伏系統(tǒng)并網發(fā)電。儲能系統(tǒng)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(tǒng)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(xù)供電，光伏系統(tǒng)因母線恢復供電而繼續(xù)發(fā)電，儲能系統(tǒng)通常只向負載供電。

國內外發(fā)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(fā)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(xié)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(xiàn)方略?！癝mart Power Networks”計劃作為歐洲2020年及后續(xù)的電力發(fā)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(yōu)化約束方程，并對超額發(fā)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(tǒng)燃料耗量最低為目標，提出了優(yōu)化的功率分配方案。

國內微電網發(fā)展

2008年初，冰雪天氣導致我國發(fā)生大面積停電，只有少數(shù)小電網在支撐重要用戶運行。這暴露了我國現(xiàn)有的網架結構在保障用戶供電方面所存在的薄弱環(huán)節(jié)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(fā)電供能系統(tǒng)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(fā)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(yōu)勢的地區(qū)建設成微電網示范區(qū)，同時還將推動建設100座新能源示范城市。

我國微電網的發(fā)展雖尚處于起始階段，但微電網的特點適應我國電力發(fā)展的需求和方向，具有廣闊的發(fā)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(jù)微電網的控制要求與發(fā)電機的下垂特性將不平衡功率動態(tài)分配給各機組承擔，具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)的優(yōu)點。

2、基于能量管理系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(qū)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(tǒng)配電網在低壓側集中無功補償?shù)姆椒ㄒ呀洸贿m合微電網。

大部分的新能源發(fā)電技術所發(fā)出的電能在頻率和電壓水平上不能滿足現(xiàn)有互聯(lián)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(tài)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(tǒng)帶來了非常大的影響，雖然相對于傳統(tǒng)的能源發(fā)電，可再生能源的成本并不低，但是其新型的發(fā)電技術對于電網的發(fā)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(fā)電優(yōu)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(yōu)點，但在大規(guī)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(fā)展還將面臨著更多挑戰(zhàn)。但是近年來國家已出臺新的政策積極鼓勵新能源的發(fā)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(fā)展的道路。

相信很多像小編一樣關心新能源電力發(fā)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(fā)展，其覆蓋的電壓等級越來越高，容量越來越大，這么大規(guī)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(qū)別于傳統(tǒng)大電網的本質的突出的特征：支持分布式新能源發(fā)電，能夠獨立組網運行，不以支持傳統(tǒng)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(guī)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(guī)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(lián)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