微電網的概念

　　微電網（Micro-Grid）也稱為微網，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷、監控和保護裝置等組成的小型發配電系統。

　　微電網是一個可以實現自我控制、保護和管理的自治系統，它作為完整的電力系統，依靠自身的控制及管理供能實現功率平衡控制、系統運行優化、故障檢測與保護、電能質量治理等方面的功能。

　　微電網的提出旨在實現分布式電源的靈活、高效應用，解決數量龐大、形式多樣的分布式電源并網問題。開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式，使傳統電網向智能電網過渡。

　　微電網中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

　　由于環境保護和能源枯竭的雙重壓力，迫使我們大力發展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業（熱電聯供）的發展潛力和利益空間巨大。提高供電可靠性和供電質量的要求以及遠距離輸電帶來的種種約束都在推動著在靠近負荷中心設立相應電源。通過微電網控制器可以實現對整個電網的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規的量測裝置，量測裝置與就地控制器之間采用快速通訊通道。采用分布式電源和負荷的就地控制器實現微電網暫態控制，微電網集中能量管理系統實現穩態安全、經濟運行分析。微電網集中能量管理系統與就地控制器采用弱通訊連接。

　　微電網的特點

　　微電網系統由于包含有數量眾多、特性各異的多種分布式電源而成為一個大規模、非線性、多約束和多時間的多維度復雜系統，具有復雜性、非線性、適應性、開放性、空間層次性、組織性和自組織性、動態演化性等復雜系統特征，屬于一類變量眾多、運行機制復雜、不確定性因素作用顯著的特殊的復雜巨系統。因此，微電網技術的研究與開發應用應首先對其典型特征有全面的認識和掌握。

　　微電網的構造理念是將分布式電源靠近用戶側進行配置供電，輸電距離相對較短，其負荷特性、分布式電源的布局以及電能質量要求等各種因素決定了微電網在容量規模及電壓等級、結構模式和控制模式等主要方面呈現有別于傳統電力系統的特點：

　　1、容量及電壓等級：微電網的容量規模相對較小，其電壓等級常為低壓或者中壓等級；

　　2、結構模式：微電網按照供電制式可分為交流、直流和交直流混合三種不同結構，技術最成熟，應用最廣泛的是交流微電網結構；

　　3、控制模式：微電網主要有對等控制模式和主從控制模式兩種，主從控制模式仍是目前國內外微電網實驗系統與示范工程的主流。

微電網與大電網關系圖

　　微電網的關鍵技術

　　微電網由于包含數量眾多、特性各異的多種分布式電源，而具有非常復雜的動態運行特性和能量管理問題，這導致了微電網系統的協調運行與控制機制十分復雜。為了有效協調控制各分布式電源來實現和保證系統的安全穩定、經濟可靠的運行目標，需以系統的視角對微電網的規劃設計、微電網的運行控制、微電網的保護及微電網的經濟運行等關鍵技術進行研究。

微電網的關鍵技術

　　1、微電網的規劃設計：是研究開發微電網系統的第一階段內容，是保證系統安全穩定、經濟可靠運行的重要基礎，其目的在滿足系統的穩定運行和所轄負荷需求的條件下，通過優化選擇系統結構及電源配置，實現和滿足微電網系統在規劃期間的安全穩定運行和最小化的系統投資成本目標，微電網規劃設計主要涵蓋了具有能源互補特性的多種混合分布式電源組合類型、分布式電源的選型、運行方式、優化目標、運行策略與約束條件、優化算法以及系統網絡結構設計等關鍵內容。

　　2、微電網的運行控制：是實現和保證微電網系統安全穩定、經濟可靠運行的關鍵技術，是實現單元級的分布式電源控制和系統級的微電網控制兩個不同層面間的協調協作優化。微電網的運行控制技術主要包括微電網的運行控制模式、運行控制策略、各分布式電源的控制方法（包含逆變控制）以及多分布式電源間的協調控制方法等關鍵內容。

　　3、微電網的保護：是指當微電網發生故障時而能夠快速識別、定位及切除故障并恢復系統安全穩定運行的一種關鍵技術。并網運行模式的故障主要體現在微電網外部故障與內部故障，根據不同的故障位置選取的相應故障保護策略而排除故障。離網運行模式的故障主要體現在電源故障與饋線故障，進而采用電源保護或饋線保護方法排除故障。

　　4、微電網的經濟運行：是實現和保證微電網系統經濟效益和環境效益的第三階段關鍵技術，也是檢驗微電網規劃設計與控制方案優劣的最終體現。微電網的經濟運行優化問題應充分考慮微電網的運行方式、優化調度目標、經濟效益和環境效益、優化算法、優化調度策略以及運行約束條件等重要因素，進而在滿足負荷供電質量和供電可靠性的基礎上切實實現最大化利用可再生能源、減少溫室氣體排放和降低系統電力成本。

　　總結

　　微電網是實現分布式發電技術大規模應用、有效提高系統供電可靠性的一種新型自治電力系統。由上文分析可以看出：

　　1、微電網屬于一個非線性、多約束、多時間尺度和多維度的復雜系統，應以系統角度深入了解微電網的特點和關鍵技術，才能科學研究和開發應用微電網；

　　2、為了實現微電網整個系統安全、穩定、可靠和經濟運行目標，應在綜合考慮微電網典型特征的基礎上，遵循因地制宜、因時制宜的設計原則，合理選擇微電網各關鍵技術。