張雙 趙衛(wèi)超

摘要：微電網(wǎng)是一種新穎的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它作為分布式電源接入電網(wǎng)中的一種有效方式，已成為未來智能電網(wǎng)的重要組成部分。文章主要論述了微電網(wǎng)的概念和典型結(jié)構(gòu)，以及微電網(wǎng)的相關(guān)研究，總結(jié)微電網(wǎng)在國(guó)際上的發(fā)展情形，綜合本國(guó)國(guó)情為微電網(wǎng)的發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；分布式發(fā)電；發(fā)展概況

電力作為重要的二次能源，具備安全、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)使用便利等優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。作為集中式發(fā)電的有效補(bǔ)充，近年來分布式發(fā)電技術(shù)日趨成熟，其應(yīng)用日益受到關(guān)注。然而分布式發(fā)電聯(lián)入電網(wǎng)引起的一系列問題往往限制其在生產(chǎn)生活中廣泛的應(yīng)用。為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)和分布式電源的矛盾，“微電網(wǎng)”的概念應(yīng)運(yùn)而生。作為“網(wǎng)中網(wǎng)”，微電網(wǎng)既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以在主網(wǎng)發(fā)生故障或其他情況下與主網(wǎng)解列而進(jìn)入孤島運(yùn)行模式。

一、微電網(wǎng)的概念和典型結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)是指由分布式電源、負(fù)荷單元和儲(chǔ)能裝置依照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的具有獨(dú)立管理、維護(hù)、操控能力的集約化新型電力網(wǎng)絡(luò)。微電網(wǎng)有兩種運(yùn)行方式：并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行。在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下，微電網(wǎng)從主電網(wǎng)輸入或輸出電力。一旦主電網(wǎng)出現(xiàn)任何擾動(dòng)，微電網(wǎng)就轉(zhuǎn)換到獨(dú)立模式，并且保持對(duì)優(yōu)先級(jí)負(fù)荷的供電可靠性。

微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)主要有：交流型微電網(wǎng)、直流型微電網(wǎng)和交直流混合型微電網(wǎng)。在交流型微電網(wǎng)中，輸出交流電的分布式電源通常直接或者經(jīng)AC/DC/AC轉(zhuǎn)換裝置連接至交流母線，輸出直流電的分布式電源必須經(jīng)過DC/AC逆變器連接至交流母線。直流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和各類負(fù)荷均經(jīng)過電力電子設(shè)備連至直流母線。同交流型微電網(wǎng)相比，直流型微電網(wǎng)更多需要關(guān)注的是電壓控制與不同分布式電源間的環(huán)流抑制控制。交直流混合型微電網(wǎng)即可以直接向直流負(fù)荷供電，又可以向交流負(fù)荷供電，降低了電力變換帶來的能量損耗，更高效，更具靈活性，發(fā)展最具潛力。

二、微電網(wǎng)的研究發(fā)展?fàn)顩r

目前，國(guó)際上關(guān)于微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究日益深入，結(jié)合理論和技術(shù)實(shí)踐的開展，很多國(guó)家建設(shè)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)示范系統(tǒng)，有的已經(jīng)投入了市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)。

美國(guó)學(xué)者最早提出了“微電網(wǎng)”的概念，并對(duì)其組網(wǎng)方式、控制策略、電能質(zhì)量改善措施等專題進(jìn)行了長(zhǎng)期深入研究。此后，在美國(guó)建成了包括一些大學(xué)校園微電網(wǎng)在內(nèi)的數(shù)十個(gè)實(shí)際微電網(wǎng)工程。

歐洲對(duì)微電網(wǎng)的研究，主要關(guān)注多個(gè)微電網(wǎng)之間的互聯(lián)問題，目的是解決未來大量分布式電源的可接入性問題，保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。目前，歐洲部分國(guó)家的微電網(wǎng)技術(shù)逐漸走向成熟。

日本基于本國(guó)資源匱乏，能源短缺，各類用電需求日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)背景，對(duì)可再生能源發(fā)電投入了很大的研究力量。日本也建成了多個(gè)示范工程，如Archi微電網(wǎng)、Kyoto微電網(wǎng)、Hachinohe微電網(wǎng)、Tokyo gas微電網(wǎng)。

當(dāng)前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)飛速發(fā)展的重要階段，微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方興未艾，在國(guó)內(nèi)的很多高校和科研機(jī)構(gòu)也紛紛展開了積極的研究。我國(guó)的微電網(wǎng)主要以試點(diǎn)項(xiàng)目為主，例如浙江東福山島微電網(wǎng)、江蘇鹽城大豐微電網(wǎng)、青海玉樹微電網(wǎng)等實(shí)際工程。“十三五”期間，我國(guó)將在太陽能、風(fēng)能占優(yōu)勢(shì)的區(qū)域設(shè)立微電網(wǎng)示范平臺(tái)，還將推進(jìn)建立100座新能源示范城市。但是我國(guó)微電網(wǎng)的發(fā)展與世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家的研究實(shí)力相比，依然存在較大差距，需要多投入科研精力，促進(jìn)其廣泛的發(fā)展。

三、微電網(wǎng)的相關(guān)研究

（一）微電網(wǎng)的硬件研究

微電網(wǎng)的運(yùn)行必須以先進(jìn)的設(shè)備作支撐。這包括微電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用的各個(gè)環(huán)節(jié)。為此需要研發(fā)適合的硬件設(shè)備，保證微電網(wǎng)的高效運(yùn)行。

（二）微電網(wǎng)建模研究

建立微電網(wǎng)內(nèi)部各元件的模型；構(gòu)建微電網(wǎng)整體模型，包括總體模型結(jié)構(gòu)、等值電機(jī)模型、等效靜態(tài)模型等。

（三）微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響研究

微電網(wǎng)的接入必然會(huì)影響大電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以需要研究：微電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；微電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響；微電網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)損耗以及環(huán)境等方面的影響等。微電網(wǎng)中的電力電子設(shè)備對(duì)大電網(wǎng)造成諧波污染。關(guān)于微電網(wǎng)諧波問題的影響還需做進(jìn)一步的研究和討論。

四、微電網(wǎng)的發(fā)展展望

微電網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展，與國(guó)外微電網(wǎng)差距仍然較大。由于我國(guó)大多數(shù)可再生能源分布式發(fā)電成本還較高，在與集中式電站規(guī)模發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。所以，為了全面提高微電網(wǎng)的運(yùn)行水平，提出以下幾點(diǎn)建議：

1）確定完備的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路，根據(jù)負(fù)荷結(jié)構(gòu)和用戶需求量，合理確定電源的類型及容量，使能源的應(yīng)用和轉(zhuǎn)換達(dá)到最優(yōu)。

2）微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行中最根源的問題是能量平衡控制。微電源具有的多種特性使其在運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)氣象條件和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果提前制定微電源發(fā)電計(jì)劃和電網(wǎng)購(gòu)電計(jì)劃，保證微電網(wǎng)在兩種運(yùn)行模式下都能維持功率平衡，并使微電網(wǎng)總體運(yùn)行成本最小。

3）可靠的安全保護(hù)機(jī)制。研究適應(yīng)微電網(wǎng)特點(diǎn)的安全保護(hù)裝置和故障檢測(cè)設(shè)施，形成同時(shí)滿足微電網(wǎng)兩種運(yùn)行模式的保護(hù)措施。

4）目前我國(guó)還沒有建成可再生能源消費(fèi)的穩(wěn)定市場(chǎng)，缺乏需求和投資市場(chǎng)的刺激，而且微電網(wǎng)建設(shè)成本較高，推廣速度緩慢；因此，微電網(wǎng)的發(fā)展除了需要在技術(shù)上的不斷進(jìn)步，還需在政策上大力扶持。

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作者簡(jiǎn)介：張雙（1996），女，漢族，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；趙衛(wèi)超（1994），男，漢族，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。