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。由于微电网分布式发电类型、符合特点以及电能质量约束等特殊条件的限制，导致其对于逆变电源的控制更加复杂。通常来说由于微电网分布式发电形式和容量的不同，一般为了实现逆变装置的扩充会采取多级并联的方式，那么经过并联运行的逆变电源在实际的运行过程中，就可以实时的按照大电网统一调度的需求调整输出功率的电压幅值、相位以及频率等。对于孤岛运行来说，微电网内部的逆变电源能够在没有大电网的参考数值的情况下实现自我调整，即自行调整输出功率的电压、频率和相位等来科学的分配负载功率，并且能够保护重要负载的运行。一般来说微电网的实际运行效果不同，不同的分布式发电类型也常常对应不同的控制策略，只有这样才能在系统稳定的前提下提升能源的利用效率。根据控制方式的不同，一般而言逆变电源的控制方法有

恒压恒频控制、恒功率控制、下垂控制几种。

微电网的控制策略有两种。一种是主从型（master-slave operation）控制策略，主从型控制策略是在一个主控单元的协调控制下，对不同类型的分布式发电赋予了不同的功能，并且对应的采取了不同的控制方法；一种是对等型控制策略，这种控制策略是基于外特性下降为核心的控制手段，相比与主从型的控制方法不同的是，其对于不同发电模块的控制方法是相同的，而且各个分布式发电模块之间不存在从属关系，在运行中是平级的。

3 经济效益和安全机制

随着环境保护以及能源危机的双重影响，导致现在必须重视对清洁能源的利用，很多高效分布式能源工业的发展急需在靠近负荷中心设立一个对应电源，而微电网以其重要的优势得到了快速的发展。从经济效益分析来看，当前相关的储能设备以及控制中心的建造价格非常高，一次性投资非常高，而且后期运营和维护费用成本也很高，而且由于微电网发展起步缓慢，相应的电价制定和补贴凡是还没有具体的方案，短期内甚至未来相当一段发展时期，传统的并网模式的经济效益都要超过微电网控制。但是随着国家对于清洁能源发展的重视，相关的政府补贴和政策必将对微电网有所倾斜。

由于微电网存在着孤岛运行的机制，因此必须重视孤岛检测和防反送电等方面的问题。上文提到微电网内部的分布式电源接入电压较低，尽管能够实现就地平衡，但是不可避免的会对外部电网产生一定的影响。通常微电网能够引发微电网孤岛效应的情况有三种：（1）配电网发电系统停止，这个时候尽管整个电网是停电的，但是微电网让然能够通过内部的储能和备用电源短时间的维持系统运行；（2）配电网或者配电网某处电路故障，引发线路断开或者跳闸。这个时候会让微电网以及网内负载形成一个独立运行的电网系统，并能够通过自身的控制保证运行的稳定；（3）微电网并网发生非常规断开的时候，微电网并没有停止运行。为了保障微电网技术的安全性，必须采取一定的措施。主要的方式有：对微电网分布式电源注入容量进行限制，通过正序阻抗变化实现故障定位，基于组网技术的自我保护，应用于继电保护的Agent等。

4 未来的展望

随着微电网技术的不断发展和成熟，微电网在未来智能电网建设中的自愈、用户侧互动以及需求响应等方面的作用越来越重要，特别是随着新能源发电技术的广泛应用，微电网也越来越向更高电压等级、更大容量过度。综合分析其未来的发展主要有以下几个重要的发展方向：（1）随着新能源利用技术的不断升高，微电网未来的发展也将面临与多种能源综合利用有关问题。这些问题主要集中在以下几个方面：家庭式分布电源需求量的不断增加、大量柔性电力电子装置的出现将进一步增加微电网的复杂性、越来越多小发电机组并入引发的问题、微电网内部电源以及储能设备接口标准化问题、微电网环境评价机制等。（2）面对未来发展中微电网和配电网更高层次的交互问题。微电网和配电网相连接后，微电网面临着相当多调整，例如内部结构、保护、控制方式都面临着改革，不仅如此由

于采用的全新的电能发电因此其电费价格、能量管理模式都将作出适应性的调整。因此一方面要保证配电网内部调整逐渐实现标准化和规范化，并不断的完善接入标准。另一方面也更加地重视微电网对于配电网的控制以及对用户信息的搜集整理，借助于计算机网络通信技术实现和用户良好的互动效果，通过微电网内部能量优化、智能配网技术、微网群全局优化等逐渐提高微电网技术的经济效益，保证微电网技术向着经济性、安全性、高效性方面发展。（3）实现信息和能源管理的双重功能。未来的智能电网建设不仅仅实现了电能管理的高效运行，更加也能够在计算机网络技术的帮助下，实现信息和能源的双重功能，特别与负荷很近的微电网，其未来的发展也必将以其灵活的供能方式与用电终端、企业以及物流等关联紧密，而微电网对于能源和信息的共享和利用也将充分地发挥可再生能源的效益，满足现代化的能源管理需求。

5 结束语

从当前的发展来看，微电网目前还处在一个实验和示范阶段，其技术到大面积的推广和应用还有相当长一段路要走，但是其市场规模已经初见端倪。从目前的环境形势和能源危机的影响来看微电网有着良好的技术前景，文章总结了微电网技术的研究现状，并结合其技术特点分析了其主要的发展趋势，随着国家政策和投入的不断加大，中国未来将有更多的示范工程建设完成，在智能电网建设中发挥其重要的作用。

参考文献

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