【正文】 以及居民等用戶提供電力，主要發(fā)電形式為小型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池以及太陽(yáng)能發(fā)電等。 d 利用分布式發(fā)電啟動(dòng)快、分布廣、發(fā)電調(diào)節(jié)容易等特點(diǎn)，為電力系統(tǒng)的緊急控制提供后備容量以及事故后的支撐點(diǎn)和啟動(dòng)點(diǎn)，通過分布式電源與大電網(wǎng)的相互補(bǔ)充、協(xié)調(diào)，能夠有效地提高系統(tǒng)的魯棒性。據(jù)專家估計(jì) , 中國(guó)新能源和可再生能源的可獲得量是每年 ?標(biāo)準(zhǔn)煤 , 而現(xiàn)在的每年開發(fā)量不足 7104? 標(biāo)準(zhǔn)煤 [18]。例如 , 對(duì)于中國(guó)未通電的偏遠(yuǎn)地區(qū) , 充分利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源 , 設(shè)計(jì)合理的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu) , 實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)供電 , 將是發(fā)揮中國(guó)資源優(yōu)勢(shì)、加快電力建設(shè)的重要舉措。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)已進(jìn)人數(shù)字化時(shí)代 , 優(yōu)質(zhì)、可靠的電力供應(yīng)是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要保障。如何就近選擇合適容量的熱力用戶與電力用戶組成微電網(wǎng)，并進(jìn)行最佳的發(fā)電技術(shù)組合，對(duì)于中國(guó)提高能源利用效率、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染等具有重要意義?？刂茊栴}也正是微電網(wǎng)研究中的一個(gè)難點(diǎn)問題。 具體來講，微電網(wǎng)控制應(yīng)當(dāng)保證： a 任一微電源的接人不對(duì)系統(tǒng)造成影響； b 自主選擇運(yùn)行點(diǎn)； c 平滑地與電網(wǎng)并列、分離； d 對(duì)有功、無(wú)功進(jìn)行獨(dú)立控制； e 具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。 b 基于功率管理系統(tǒng)的控制 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 該方法采用不同控制模塊對(duì)有功、無(wú)功分別進(jìn)行控制，很好地滿足了微電網(wǎng)多種控制的要求，尤其在調(diào)節(jié)功率平衡時(shí)，加人了頻率恢復(fù)算法，能夠很好地滿足頻率質(zhì)量要求。代理的自治性、反應(yīng)能力、自發(fā)行為等特點(diǎn)，正好滿足微電網(wǎng)分散控制的需要，提供了一個(gè)能夠嵌人各種控制性能但又無(wú)需管理者經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)。為此，必須研究微電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)理論與方法，包括建立堅(jiān)固的微電源安全運(yùn)行防護(hù)體系，研制可在線識(shí)別運(yùn)行模式的微電網(wǎng)無(wú)通道保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)。目前，針對(duì)單相接地故障與線間故障，有學(xué)者提出了基于對(duì)稱電流分量檢測(cè)的保護(hù)策略。 微電網(wǎng)與局部電網(wǎng)的連接 微電網(wǎng)與局部電網(wǎng)的聯(lián)接需要很好的控制策略，要確保供電質(zhì)量以及對(duì)一些非重要負(fù)載的控制。然而對(duì)大多數(shù)正在出現(xiàn)的使用可再生能源 (如燃料電池、太陽(yáng)能 )的微電網(wǎng)來說，由于缺乏非傳統(tǒng)發(fā)電方式的經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其與電網(wǎng)的聯(lián)接將是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。一般來說，微電網(wǎng)和電網(wǎng)的聯(lián)接有同步和異步兩種聯(lián)接方式 [28]。主要問題是一旦電網(wǎng)準(zhǔn)備好重新建立聯(lián)接，如何實(shí)現(xiàn)再同步 [2932]。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 采用異步聯(lián)接方式的微電網(wǎng)的主要特點(diǎn)是其所有能量將通過逆變器提供。幸運(yùn) 的是電力電子技術(shù)和數(shù)字控制器的發(fā)展意味著復(fù)雜的控制策略是可以實(shí)現(xiàn)的，并且不會(huì)增加過多的成本。針對(duì)這個(gè)問題，國(guó)內(nèi)外提出了微電網(wǎng)的概念。通過以上分析我們可以清楚的看到，作為大電網(wǎng)的有效補(bǔ)充與分布式能源的有效利用形勢(shì)，微電網(wǎng)的研究現(xiàn)在已經(jīng)引起各國(guó)學(xué)者的關(guān)注，雖然其中的問題還有很多尚未解決，但是毫無(wú)疑問，微電網(wǎng)在未來的電力系統(tǒng)發(fā)展中是潛力非常的大的。例如微電網(wǎng)的并、離網(wǎng)運(yùn)行方式的不同和儲(chǔ)能單元的存在，使得微電網(wǎng)存在內(nèi)部能量的多向、多路徑流動(dòng)與傳輸，需要建立適合該特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和運(yùn)行理論的基礎(chǔ)；根據(jù)負(fù)荷要求和電網(wǎng)的不同狀況，對(duì)微電網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行完善和細(xì)化，特別注意不同電網(wǎng)的整合和過渡；研究微電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)理論與方法，包括建立堅(jiān)固的微電源安全運(yùn)行防護(hù)體系，研制可在線識(shí)別運(yùn)行模式的微電網(wǎng)無(wú)通道保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)；微電網(wǎng)與局部電網(wǎng)相連時(shí)能量交換的控制策略等 [37]。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 5 章 結(jié) 論 在時(shí)代高速發(fā)展的今天，電力需求迅速增長(zhǎng) , 負(fù)荷加大，電力部門大多把投資集中在火電、水電以及核電等大型集中電源和超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)的建設(shè)上來。其它的如微型渦輪發(fā)電機(jī)或斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生交流電，但是由于頻率不穩(wěn)定，并不適合做為同步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。而逆變器可以是能夠?qū)崿F(xiàn)雙向功率流 (既 能輸出又能輸入電能 )的裝置，也可以是僅在局部電能不足時(shí)輸入電能的單向裝置。同步聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，僅需要電氣接線、斷路器以及變壓器 (也可能不需要變壓器 )。這些聯(lián)接可以實(shí)現(xiàn)雙向的功率流(既能輸出電能，又能輸入電能 )的裝置，或者出于商業(yè)考慮，只能實(shí)現(xiàn)單向功率流。 微電網(wǎng)與電網(wǎng)聯(lián)接的復(fù)雜性主要受微電網(wǎng)中分布式發(fā)電的類型、連接點(diǎn)的數(shù)量和位置 以及總發(fā)電量的影響。 雖然國(guó)際上已有學(xué)者研制出微電網(wǎng)保護(hù)的硬件裝置，但人們?nèi)?在對(duì)更加完善的保護(hù)策略進(jìn)行積極探索。 因此 , 如何在獨(dú)立和并網(wǎng) 2種運(yùn)行工況下均能對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部故障做出響應(yīng)以及在并網(wǎng)情況下快速感知大電網(wǎng)故障 , 同時(shí)保證保護(hù)的選擇性、快速性、靈敏性華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 與可靠性 , 是微電網(wǎng)保護(hù)的關(guān)鍵 , 也是微電網(wǎng)保護(hù)的難點(diǎn)。要使多代理技術(shù)在微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮更大作用，仍有大量研究工作需要進(jìn)行 [22]。但與第種方法類似，這種方法只討論了基于電力電子技術(shù)的機(jī)組間的協(xié)調(diào)控制，未綜合考慮它們與含調(diào)速器的常規(guī)發(fā)電機(jī)間的協(xié)調(diào)控制 。但該方法沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復(fù)問題，也就是類似傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)中的二次調(diào)整問題，因此，在微電網(wǎng)遭受嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的頻率質(zhì)量可能無(wú)法保證。因此，微電網(wǎng)控制應(yīng)該做到能夠基于本地信息對(duì)電網(wǎng)中的事件做出自主反應(yīng)，例如，對(duì)于電壓跌落、故障、停電等，發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)利用本地信息自動(dòng)轉(zhuǎn)到獨(dú)立運(yùn)行方式，而不是像傳統(tǒng)方式中由電網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一協(xié)調(diào)。 此外，對(duì)于中國(guó)已有的眾多獨(dú)立系統(tǒng)，在系統(tǒng)中加入基于電力電子技術(shù) 的新能源并配以智能、靈活的控制方式，一方面可提高系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化水平，另一方面也可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 c 微電網(wǎng)對(duì)于在中國(guó)發(fā)展熱電聯(lián)供有極大的指導(dǎo)意義。中國(guó)也應(yīng)盡快加緊在這方面的研究與開發(fā)。然而 ,可再生能源容量小、功率不穩(wěn)定、獨(dú)立向負(fù)荷提供可靠供電的能力不強(qiáng)以及對(duì)電網(wǎng)造成波動(dòng)、影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定的缺點(diǎn)將是其發(fā)展中的極大障礙。“十一五”規(guī)劃已將積極推動(dòng)和 鼓勵(lì)可再生能源的發(fā)展作為中國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略之一。 c 用于能源的綜合利用，在城市主要表現(xiàn)在為居民小區(qū)、 商用樓宇等提供制冷、供熱以及供電等綜合的能源解決方案 。微電網(wǎng)是未來電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)供電的一個(gè) 重要手段 , 是對(duì)大電網(wǎng)的有益補(bǔ)。目前 , 歐洲已初步形成了微電網(wǎng)的運(yùn)行、控制、保護(hù)、安全及通信 等理論，并在實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)上對(duì)這些理論進(jìn)行了驗(yàn)證。 d 經(jīng)濟(jì)性：通過技術(shù)創(chuàng)新、能源有效管理、有序市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及相關(guān)政策等提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。 微電網(wǎng)在歐洲以及其它各國(guó)的發(fā)展 從電力市場(chǎng)需求、電能安全供給及環(huán)保等角度出發(fā) , 歐洲于 2020年提出“ 聰明電網(wǎng)”計(jì)劃 , 并在 2020年出臺(tái)該計(jì)劃的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方略 [16]。目前 , 日本已將該系統(tǒng)作為其微電網(wǎng)的重要實(shí)現(xiàn)形式之一 . 多年來 , 新能源利用一直是日本的發(fā)展重點(diǎn)。對(duì)于微電網(wǎng)的定義 , 日本三菱公司將微電網(wǎng)從規(guī)模上分為 3類 , 具體如表 31所示 [14]。在最后出臺(tái)的“ Grid 2030”發(fā)展戰(zhàn)略中，美國(guó)能源部制定了美國(guó)電力系統(tǒng)未來幾十年的研究與發(fā)展規(guī)劃，微電網(wǎng)是其重要組成部分之一。目前 , 美國(guó) CERTS微電網(wǎng)的初步理論研究成果已在實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)上得到了成功檢驗(yàn) [12]。 微電網(wǎng)在美國(guó)的發(fā)展 美國(guó) CERTS最早提出了微電網(wǎng)的概念 , 并且是眾多微電網(wǎng)概念中最權(quán)威的一個(gè)。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 3 章 微電網(wǎng)在各國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀 負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷老化、環(huán)保問題、能源利用效率瓶頸以及用戶對(duì)電能質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求 , 已成為世界各國(guó)電力工業(yè)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) [11]。綜合起來，微電網(wǎng)具有如下優(yōu)點(diǎn)： a 從環(huán)境影響的角度出發(fā)，微電網(wǎng)比傳統(tǒng)的熱電站、水電站規(guī)模小，并且減少了有毒氣體的排放，緩解了氣候變化，從而增加了用戶對(duì)綠色能源的關(guān)注。 IEEE P1547標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)分布式電源接入大電網(wǎng)的運(yùn)行作了詳細(xì)的規(guī)定，包括電壓調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)、對(duì)故障情況的反應(yīng)及電能質(zhì)量等方面。由于微電網(wǎng)靈活的可調(diào)度性且可適時(shí)向大電網(wǎng)提供有力支撐 , 學(xué)者形象地稱之為電力系統(tǒng)的“好市民”和“模范市民”。微電網(wǎng)中的電源多為微電源 , 亦即含有電力電子界面的小型機(jī)組（小于 100KW） , 包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池以及超級(jí)電容、飛輪、蓄電池等儲(chǔ)能裝置。各種儲(chǔ)能方式在各具優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也均存在不足，單一種類的儲(chǔ)能方式往往只能滿足某一類負(fù)載或者運(yùn)行狀態(tài)的需要，無(wú)法滿足所有的需要 [9]。在電網(wǎng)故障清除后，微電網(wǎng)要在開關(guān) K閉合之前重新取得與電網(wǎng)的同步，以便平穩(wěn)恢復(fù)到并網(wǎng)運(yùn)行模式。其結(jié)構(gòu)如下圖； 圖 21 微電網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖中的微電網(wǎng)由兩個(gè)并聯(lián)的分布式發(fā)電裝置 (DGI和 DGZ)、電網(wǎng)、開關(guān) K以及一些重要負(fù)載組成。從這個(gè)角度來說，提高供電可靠安全性，單純從大電網(wǎng)角度考慮加強(qiáng)電源、電網(wǎng)建設(shè)并不能有效解決用戶供電問題，必須在用戶側(cè)就地考慮多電源、多通道供電，因此，建設(shè)用戶端就地電源就成為必然。這種概念提供了一個(gè)新的模型來描述微電網(wǎng)的操作；微電網(wǎng)可被看作在電網(wǎng)中一個(gè)可控的單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)反應(yīng)來滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求；對(duì)用戶來說，微電網(wǎng)可以滿足他們特定的需求：增加本地可靠性，降低饋線損耗，保持本地電壓，通過利用余熱提供更高的效率，保證電壓降的修正或者提供不間斷電源。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 微電網(wǎng)的基本概述 微電網(wǎng)的概念 目前， 國(guó)際上對(duì)微型電網(wǎng)的定義各不相同。 目前國(guó)內(nèi)多在分布式發(fā)電和分布式儲(chǔ)能上開展相關(guān)的研究，對(duì)微電網(wǎng)的研究還基本處在起步階段。 安全及可靠性：調(diào)峰問題（與燃?xì)饣パa(bǔ)）、備用問題，提高供電可靠性和供電質(zhì)量，防止大面積停電事故的發(fā)生，防災(zāi)害（戰(zhàn)爭(zhēng)、地震、恐怖活動(dòng)等）。 分布式發(fā)電與微電網(wǎng)的用電方式可以達(dá)到以下要求。另外 , 分布式電源相對(duì)大電網(wǎng)來說是一個(gè)不可控源 ,因此大系統(tǒng)往往采取限制、隔離的方式來處置分布式電源 , 以期減小其對(duì)大電網(wǎng)的 沖擊。分布 式發(fā)電系統(tǒng)的主要作用是提高供電可靠性，可在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害情況下保證重要用戶的安全工作。 e 分布式發(fā)電系統(tǒng)可以滿足特殊場(chǎng)合的需求，如用于重要集會(huì)或慶典的于熱備用狀態(tài)的 )移動(dòng)分散式發(fā)電車。 分布式發(fā)電系統(tǒng)與集中供電系統(tǒng)的配合應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn) : a 分布式發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨(dú)立，由于用戶可以自行控制，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模停電事故，所以安全可靠性比較高。但在 20世紀(jì) 60年代的幾次大停電事故后 , 就有人開始對(duì)集中供電提出質(zhì)疑 , 但其后并未開展深人研究。 目前 , 歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已開始廣泛研究能源多樣化的、高效和經(jīng)濟(jì)的分布式發(fā)電系統(tǒng) , 并取得了突破性進(jìn)展。這一事實(shí)說明迄今為止我國(guó)以高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離為主要特征的大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)雖然已經(jīng)在保障電能安全可靠地傳輸和分配方面發(fā)揮了巨大作用，但在新形勢(shì)下仍不能完全適應(yīng)我國(guó)電能系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的需求。 近年來我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展速度很快。以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式電力系統(tǒng)在負(fù)荷側(cè)缺乏有