(20151219)微电网发展与开发思路
微电网技术研究现状与发展前景概述
微电网技术研究现状与发展前景概述为了推广中小型清洁能源的应用，微电网技术的研究与开发得到了高度重视。
文章简要介绍了微电网概念产生的背景和意义，从结构设计、运行与控制策略、安全机制与经济运营等三个方面总结了国内外微电网研究的最新进展。
并结合新时期智能电网建设的特点，分析和阐述了微电网技术的发展前景。
标签：微电网技术；分布式发电；可持续发展微电网（Micro-Grid）通常也译作微网，是一种集合了微电源、负荷、储能系统和控制装置等的新兴网络结构。
相比于传统的大电网建设来说，微电网是一个能够实现自我保护、控制、管理的自治系统，而且除了孤立运行，还能够实现和外部网络的连接。
其主要的特点是通过多个分布式电源以及对应的负载按照一定的网络拓扑方法构建的新型网络，并且借助于静态开关实现和传统电网进行连接，因此微电网的开发以及延伸技术能够促进分布式电源以及可再生能源的大规模组网，能够实现多种能源形势的供给组织可靠性以及稳定性的提高，是当前最为有效的主动式配电网方式，同时也是传统电网向智能电网过度的重要技术。
为此我们详细分析了其研究的现状以及未来的发展形势。
1 微电网技术的基本特征微电网技术有着广阔的市场前景，欧美等发达国家均已经开展了相关的技术研究而且已经在概念验证、方案控制、运行特性等方面取得较好的突破。
近两年随着智能电网建设的推进，我国也开始了相关的研究，截止到2014年底，我国已经开展的微电网示范工程30个，涉及的类型广泛。
从目前来看微电网有着几个重要的基本特征：微型，微电网电压等级一般较低（多数为10kV以下），系统规模通常在兆瓦级以下；清洁，微电网多以风能、太阳能等清洁能源为主要的内部能源，或者是围绕清洁能源利用；自治，能够通过内部电源实现全部或者部分自治；友好，可以缓解大规模分布式电源接入给电网的冲击和影响。
2 微电网的运行与控制策略就运行特性来看微电网与传统电网有着明显的区别，微电网运行控制的核心就是如何协调其内部的逆变电源。
微电网的发展历程与相关技术研究
对于用户，可作为一个可定制的电源， 降低馈线损耗，通过微电网储能元件对 当地电压和频率提供支撑，或作为不可 中断电源，提高电压下陷得校正。
2、可以使得各种分布式发电设备的能力得到充 分的利用，减小主干电网在负荷峰值期的负担。
12
微电网与大电网结合具有明显的优势
3、可以增强供电可靠性并提高系统稳定性。对 某些特殊负荷，微电网与大电网结合可以保障 非常时期的供电，提高外部大电网的安全性。
4、可以提高整个电网的运行效率，同时也能减 小对环境的污染。
22
国网电力科学院提出我国微电网的定义：以分 布式发电为基础，以靠近分散型资源或用户的 小型电站为主，结合终端用户质量管理和能源 梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供 电网络。
23
每个国家都是根据本地区的实际需要和 科研水平确定微电网的定义的。
美国和欧洲各项产业发达，但能有紧缺， 电力系统复杂且老化，所以微电网实际 上可以理解为对大型系统的拆分，或者 利用电力电子技术对微型电源加以控制， 实现就地供电、供热。
8
为协调大电网与分布式电源之间的 这种矛盾，充分挖掘分布式能源的 潜力，更好地促进大规模分布式发 电技术的整合与应用，国内外众多 的学者提出了微电网的概念。
9
相比传统集中式能源系统微电网的优势
1、微电网接近负荷，不需要建设大 电网进行远距离高压或超高压输电， 可以减少线损，节省输配电建设投 资和运行费用；由于兼具发电、供 热、制冷等多种服务功能，分布式 能源可以有效地实现能源的梯级利 用，达到更高的能源综合利用效率。
微电网技术的研究与优化
微电网技术的研究与优化随着城市化进程的不断深入以及能源需求的不断增长，传统的中央供电方式面临着越来越大的挑战。
同时，在环保和能源利用效率等问题上，人们的需求越来越高。
这种情况下，微电网技术应运而生。
微电网是一种由小型能量装置组成的、相互连接并交换电能的能源系统，它能够满足局部用电的需求。
因此，微电网技术的研究和优化显得十分重要。
一、微电网技术的原理与分类微电网的技术原理是将分散的小型能源装置如太阳能、风能、发电机等通过微电网控制器互联，形成一个微型独立电力系统，供应周边的用户。
微型电网可以分类为 AC 微网和 DC 微网两种，分别表示使用交流电和直流电进行可再生能源的收集和分配。
二、微电网技术的优点与传统的集中式电力供应系统相比，微电网技术具有以下优点：1. 不中断电，保障供电可靠性。
微电网技术采用分布式的发电模式，使得供电的可靠性大大提高，避免了断电的风险。
2. 降低能源成本。
由于微电网采用的是分布式能源装置，且逐渐淘汰了传统的燃油发电，因此能够大幅度降低能源成本。
3. 更好的使用可再生能源。
微电网技术可以高效地利用可再生能源如太阳能、风能等，实现能源的可持续利用。
4. 协调能源资源。
微电网可以根据需求优化能源分配，协调能源资源，可以最大限度地利用局部能源资源，达到节能的效果。
三、微电网技术的研究重点目前，微电网技术的研究方向主要有以下几个方面：1. 优化微电网控制算法。
微电网的控制算法是保证微电网正常运行的核心，因此优化微电网控制算法十分重要，可以通过建立合适的微电网控制算法模型，控制系统的稳定性和可靠性。
2. 提升微电网系统的效率。
提升微电网系统效率的方法有很多，如优化微电网设备的设计和安装等，还可以通过控制系统来提高效率等手段。
3. 实现微电网的智能化控制。
随着互联网和物联网技术的发展，微电网技术也越来越智能化，可以实现远程监管等功能。
四、微电网技术发展趋势从目前的研究和发展趋势来看，微电网技术将以智能化、自动化和绿色化为主要目标。
微电网发展与开发思路
Page 24
偏远地区微网模式分析—技术特征
25
能源：光伏发电、风力发电、小水电、 公共电网、储能系统；
负荷需求：新建住宅建筑、既有住宅建 筑、公共事业建筑、商业服务业建筑的 生活用电、炊事用能、采暖用能、办公 用电；
微电网发展与开发思路
Page 1
主要内容
一、发展现状及趋势 二、应用模式及发展机制 三、发展趋势与可持续发展的思考
Page 2
一、发展现状
Page 3
微电网（微网）定义
微电网是指由分布式电源、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/用电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治 系统[3]。微电网可以看作是小型的电力系统，它具备完整的发电、配电和 用电功能，可以有效实现网内的能量优化。微电网有时在满足网内用户电 能需求的同时，还需满足网内用户热能的需求，此时的微电网实际上是一 个能源网。按照是否与常规电网连接，微电网可分为联网型微电网和独立 型微电网。
应用于热电联产等多能互补地区，可以提高能源利用效率，节能降耗； 应用于对电能质量和供电可靠性有特殊要求的电力用户，能够满足用户
对电能质量的特殊要求，实现对重要负荷的不间断供电； 应用于灾害多发地区，可以提高供电备用，有利于故障后黑启动； 应用于峰谷功率差异很大的地区，包括峰值容量占容费与峰谷电价差。
西藏阿里10MWp光伏电站技术专题研究：总体技术方案
技术专题4 技术专题5
技术专题3
技术专题2
解决年供电量严 重不足问题！
总体技术方案需细化并进行初步 设计，主要内容如下： 专题2:电网能量管理及运行方式研 究 专题3:电网稳定性技术研究 专题4:高压并网控制逆变技术的研 究 专题5:储能系统控制策略研究第13页
微电网发展之我见
微电网发展之我见李卫良微电网(microgrid)，顾名思义，微小的电网或微型的电网；既命之为微电网，则不失为一个电网，就传承着电网的特征，既有发电，又有用电；既有电源点，又有负荷点。
从事物由小到大的发展来看，大电网应该从微电网发展而来。
那么，大电网经过一百多年发展，为什么又提出微电网的概念呢？现今的微电网又与以往的小电网（满足小范围内或者特定用户负荷需求，不妨称之为小电网）有何区别？是否值得发展？又该如何发展？首先，从世界电力工业发展历程来看，微电网应该天生俱在。
最早的火力发电是1875年在法国巴黎北火车站的火电厂实现的，这座火电厂安装直流发电机，给附近照明供电，但是利用直流；第一个完整电力系统（直流系统）由爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃尔大街站建成，1882年9月投入运行，由一台蒸汽机拖动直流发电机供给半径约1.5km面积内的59盏白炽灯，110V地下电缆，容量很小仅是满足局部照明；1886年后，由于直流无法远距离送电的局限性显露出来，输电要高电压，发用电不接受高电压，需要基于交流的变压技术，西屋公司在美国建立了第一座交流发电厂；与此同时，出现交直流之争，爱迪生主站直流，西屋偏好交流，辩论激烈，西屋所看好的交流电最终战胜了爱迪生所看好的直流电，成为西方工业世界的主要电力传输和利用形式；1891年第一条三相交流高压输电线路在德国运行，包含1台230kVA发电机，1台95/15200V升压变、2台13800/112V降压变；1895年在尼亚加拉瀑布安装了第一台水轮发电机（5000千瓦），采用交流的方式输送到30km以外的区域，实现交流远距离送电，容量也越来越大。
可见，从整个电力系统发展史来看，无不遵循事物发展历程，从无到有，从小到大。
发电容量也是从小到大，那么，是否可以理解为从微型起步的呢？刚起步的电网雏形是否也可以理解为包含小容量的发电、短距离的输电和局部用电呢？是否只是因为刚起步，没有人定义为微电网呢？而且从电网应用来看，局部地区形成一个孤独的电网也是历来有之，那这样的电网又算不算微电网呢？其二，从目前微电网的定义来看，微电网沿袭了电网的形态。
微电网设计与优化
微电网设计与优化随着能源需求的不断增长以及环保意识的提高，微电网已经成为了一种越来越受欢迎的能源解决方案。
微电网是一种小型的、独立的电力系统，能够为局部区域提供高效的电力供应。
微电网通常由多种能源组成，如太阳能、风能、地热能等，同时也可以与大型的电网相互连接，实现能源的互补和共享。
本文将介绍微电网的设计与优化，分别从电源选择、能量存储和电网控制等方面进行论述。
一、电源选择在微电网的设计中，电源的选择是最重要的一步。
常见的微电网电源包括太阳能、风能、水能、燃料电池等。
对于不同的电源，其特点和适用场景也有所不同。
太阳能是目前最常见的微电网电源之一，具有环保、安全、可靠等优点。
太阳能电池板可以将光能转换成电能，为微电网提供不间断的电力供应。
在设计太阳能微电网时，需要考虑的因素包括地理位置、光照程度、天气变化等。
风能也是常见的微电网电源之一。
与太阳能相比，风能更加稳定，不受天气等因素的影响。
风能微电网通常采用风力发电机来产生电能，同样需要考虑适宜的地理位置、风力等因素。
水能也可以作为微电网的电源之一。
水能微电网通常采用水力发电机来产生电能，具有稳定、可靠、环保等优点。
在设计水能微电网时，需要充分考虑水流量、水位变换等因素。
燃料电池是一种新型的微电网电源，可以将氢气与氧气结合产生电能。
燃料电池微电网具有高效、环保、稳定等特点，但是目前还存在成本高、应用范围有限等问题。
二、能量存储能量存储是微电网设计中不可缺少的一环。
由于微电网电源的不确定性和不稳定性，能量存储具有平衡能量供需、提高系统稳定性等重要作用。
目前常见的微电网能量存储包括电池储能、氢储能、超级电容储能等。
其中，电池储能是最常见的一种。
电池储能可以直接将电能储存起来，随时供应给微电网。
与此同时，性能稳定的电池储能也可以为微电网提供备用能源。
氢储能是比较新兴的一种微电网储能技术。
氢储能可以将电能转化成氢气，储存成为氢气的形式，需要时再将氢气再转化为电能供应给微电网。
中国微电网的特点和发展方向
式——微电网．随后电力可靠性解决方案协会
（ＣＥＲＴＳ）出版白皮书正式定义了微电网的概念…。 美国近年来发生了几次较大的停电事故．使美国电 力行业十分关注电能质量和供电可靠性．因此美国 对微电网的研究着重于利用微电网提高电能质量和 可靠性［９】。日本国土资源匮乏．其对可再生能源的重 视程度高于其他国家．但由于可再生能源发电的出 力具有随机性．所以日本在微电网方面的研究更强 调控制与储能技术［１０－－１２３。欧洲互联电网中的电源大体 上靠近负荷．比较容易形成多个微电网。所以欧洲微 电网的研究更关注多个微电网的互联和市场交易问 题［１３－１６］。对中国而言，由于电力系统的发展有与国外 不同的特点．微电网的研究和发展也具有自己的特 点，这将在本文的第２节中详细讨论。 １．２智能电网 基于先进的信息技术和通信技术．电力系统将 向更灵活、清洁、安全及经济的“智能电网”的方向发 展【Ｌ７－２３，］。智能电网以包括发电、输电、配电和用电各
第７期
时珊珊等：中国微电网的特点和发展方向
负荷高达７４％，居民负荷仅占１１％。另外，我国幅员 广阔，气候等自然条件以及产业结构不同，导致各地 电网负荷特性差异很大。在中国发展微电网．需要针 对中国电力系统的特点．结合其不同区域的具体需 求提出针对性的解决方案。中国的微电网按照其运 行特点主要分为如表２所示的２种典型类型。
０引言
低能耗、低污染、低排放的低碳经济，是解决生 态环境和气候变化问题的新型经济模式。充分开发 和利用可再生能源和清洁能源进行分布式发电．部 分替代传统的火力发电进行低碳电力建设是发展低 碳经济的基础．分布式电源与用户混杂而形成的有 源型配网为电力系统带来了新的挑战．为解决分 布式电源接入的问题．协调大电网和分布式电源 的矛盾．充分挖掘分布式发电为电网和用户带来 的价值与效益，在本世纪初．学者们提出了微电网 的概念［蚓：利用先进的电力电子技术，将微电源、负 荷、储能系统及控制装置等结合。形成一个单一可控 的单元．同时向用户供给电和热。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。 本文首先探讨智能电网和微电网的相互关系． 对微电网在未来电力系统发展趋势中的定位和作 用进行分析。然后详细分析中国对于微电网的需 求．阐述中国微电网的特点和发展方向。最后总结 我国发展微电网需要解决的关键技术和难点问题。
浅谈微电网技术的发展及应用
浅谈微电网技术的发展及应用作者：李晶肖志斌刘义友来源：《科技创新与应用》2015年第35期摘要：伴随着科学技术的不断发展，我国的各行各业都取得了长足的进步。
尤其是自改革开放以来，我国的社会经济飞速发展，国民经济和人们的生活水平都取得了进步。
作为国民基础行业的电力行业，在国民经济的发展中起着举足轻重的作用。
近年来，微电网技术的发展与应用为电力技术的创新发展提供了新的方向，尤其是分布式发电的开发与利用，在很大程度上利用了可再生能源，减少了不可再生能源的消耗，对能源保护有着重要的现实意义。
文章从微电网技术基础的背景和意义出发，分析了现阶段微电网技术的发展和应用，希望能够为今后微电网技术的进一步发展提供一些借鉴，仅供参考。
关键词：能源；分布式发电；微电网引言新技术革命要求世界各国改变能源结构，开发可再生资源、清洁能源，以缓解现阶段世界各国能源枯竭、环境污染的严重问题，实现可持续发展。
能源问题是世界各国面临的主要问题，尤其是我国，作为人口大国，对能源的需求更加紧迫，这是我国日后经济发展面临的严峻的挑战，相关部门应该加强对可再生能源和清洁能源的开发与利用，为今后的经济发展打下坚实的基础。
电能作为人们日常生活中最常接触的能源，进行电能的进一步开发与利用迫在眉睫，微电网技术在很大程度上解决了这一问题，下面就微电网技术进行简要分析与介绍。
1 微电网提出的背景和意义分布式发电是分散供电，以分散的方式为用户和设备提供电能，在实际的应用过程中，分布式发电一般用于小型或小区域的供电需求范围内。
因为分布式发电的规模较小，电能的产量较低，一般情况下能够充分的利用太阳能、风能、潮汐能等可再生的、清洁的能源，对能源的再次开发与利用十分有益。
分布式发电有有利的一面和不利的一面。
在分布式发电为人们的生产与生活提供清洁电能的同时也相应的带来了一些不利的影响。
为了应对分布式发电带来的不利影响，可以将分布式发电以及负荷共同作为配电子系统，从而进行发电。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
西藏阿里10MWp光伏电站技术专题研究：总体技术方案
技术专题4 技术专题5
技术专题3
技术专题2
解决年供电量严 重不足问题！
总体技术方案需细化并进行初步 设计，主要内容如下： 专题2:电网能量管理及运行方式研 究 专题3:电网稳定性技术研究 专题4:高压并网控制逆变技术的研 究 专题5:储能系统控制策略研究第13页
玉树州水光互补微网发电工程
建设地点：青海省玉树藏族自治州巴塘乡（2011年7月-2011年12月） 项目来源：金太阳工程，业主单位青海水电集团 环境恶劣：海拔4000米，最低气温-30度 电网薄弱：无大电网，电能质量极差，频率低至47Hz，10kV母线电压低至7kV
项目技术挑战性大，国内外没有可供借鉴的经验！
第11页
阿里总体方案—综述
在狮泉河10MW光伏电站方案论证过程中，主要有以下4种方案： 方案1：并网型光伏电站+水电站+柴油发电机 方案2：并网型光伏电站+少量蓄电池站+水电站+柴油发电机 方案3：光伏电站 (含蓄电池) +水电站+柴油发电机 方案4：光伏水泵+抽水蓄能站+水电站+柴油发电机
应用于热电联产等多能互补地区，可以提高能源利用效率，节能降耗； 应用于对电能质量和供电可靠性有特殊要求的电力用户，能够满足用户
对电能质量的特殊要求，实现对重要负荷的不间断供电； 应用于灾害多发地区，可以提高供电备用，有利于故障后黑启动； 应用于峰谷功率差异很大的地区，包括峰值容量占容费与峰谷电价差。
储能技术、微电网与分布式光伏发电协调发展高级研讨班
微电网发展与开发思路
许洪华 研究员
北京科诺伟业科技股份有限公司 中国科学院电工研究所 2015年12月19日
Page 1
主要内容
一、发展现状及趋势 二、应用模式及发展机制 三、发展趋势与可持续发展的思考
Page 2
一、发展现状
Page 3
微电网（微网）定义
Page 5
微电网的重要角色——是能源互联网的重要基础单元
缓解高密度分布式光伏等对电网影响，高比例消纳可再生 能源
实现多种能源的梯级高效利用 为用户提供定制化供电服务 为电网故障自愈提供重要供电支撑 给电网提供支撑服务：消峰填谷、推迟电网增容改造、电
能质量改善 解决海岛和边远地区可靠供电
响应、继电保护 各种储能技术的应用示范 应用场景：离网型、联网型
总体而言处于研究示范阶段：技术、经济、商业模式
Page 9
二、应用模式及发展机制
Page 10
2008年完成：西藏阿里光/水/柴/蓄多能互补发电系统技术专题研究
光伏电站场址
光伏电站场址 降压站
降压站 狮泉河
狮泉河
项目概况：
微电网是指由分布式电源、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/用电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治 系统[3]。微电网可以看作是小型的电力系统，它具备完整的发电、配电和 用电功能，可以有效实现网内的能量优化。微电网有时在满足网内用户电 能需求的同时，还需满足网内用户热能的需求，此时的微电网实际上是一 个能源网。按照是否与常规电网连接，微电网可分为联网型微电网和独立 型微电网。
柴油发电机组
世界首个MW级水/光/储微电网工程，海拔最高
三种典型应用模式
城市型微网山东东营
示范点
边远地区微网青海兔尔干
海岛型微网广东大万山
Page 17
城市型微网模式分析—应用场合
18
应用于分布式可再生能源渗透率较高的地区，平抑分布式可再生电源并 网对电网的影响，提高电网对分布式可再生能源的接纳能力；
ห้องสมุดไป่ตู้ 技术创新点
创新点1：MW级水/光/储互补微电网设计集成技术
关键问题：1）微电网晚高峰供电问题极其凸出； 2）常规光伏并网直接威胁系统稳定。
采用基于交直流混合母线的新型光储系统结构，将光伏冲击与电网相隔 离。采用水光储互补发电策略，合理设计容量配比，满足当地供电需求。
调度站
本地负荷
电网
拉贡 禅古
可调度光伏电站
微电网是进行用户侧分布式可再生能源开发和提高能源利用 效率的一种有效途径!
能源的梯级利用； 可再生能源的安全消纳； 多种能源的协调优化； 提升用户的用能品质； 提高用户的供能可靠性； 降低用户的用能成本； ……
Page 8
发展现状
微电网的基本特点：小型的电力系统，即可联网，又可独立运行 多种技术方案：共交流母线、直流微电网、交直流混合 特有的设备技术研制示范：电压源逆变器、能量管理系统、负荷
6
Page 6
微电网关键技术
微电网规划、总体方案设计 微电网控制 微电网保护 微电网能量管理系统 微电网仿真与实验 微电网关键电力电子装置及其控制 储能技术：电动汽车储能、储冷、储热——目前最好经济性
发展现状—背景
分布式发电含有多种电源形式，但以光伏为主的可再生能源 将成为未来分布式发电的主要形式。
项目概况
系统组成
光伏阵列： 2MW平单轴跟踪 蓄电池组：15.2MWh铅酸 逆变器：
150kVA×15台功率可调度逆变器 150kVA×2台双模式逆变器 200kVA×3台自同步电压源逆变器
电压等级
直流母线400V，电站输出交流35kV
运行方式
水光储互补运行方式，昼储夜发
电站系统结构（20条发电支路）
━ 阿里地区：西藏西北部，平均海拔4500m，面积31万km2，人口8.6万人； ━ 阿里电力：狮泉河水电站4×1600kW（年发电量1300万kWh），电力供应不足 ━ 太阳能资源：年均日照3550h，年平均辐射总量 8250 MJ/m2 ━ 解决措施：在狮泉河建设10MWp光伏电站，形成光/水互补发电系统 ━ 项目性质：经国务院常务会议原则通过，是西藏“十一五”重点建设工程； ━ 建设周期：2008～2013年； 建设经费：6亿元；
微电网没有严格的定义：容量、电压等级 智能电网是个大筐
微电网的特征
因地制宜，综合考虑源、网、荷情况及需求，按技术经济可行设 计，具有个性化、定制化特征
可并网及自治运行，并可和电网进行有规律的能量交换，可调节 的有电源的负荷或带负荷的电源
多能源互补、冷热电综合，可提高供能及用能效率 多方“跨界”，相关方众多，非技术因素深刻影响其应用和推广 融和性好，易增容、减容