【正文】 效的分布式電源后備 支撐，尤其是重要負(fù)荷及用戶的供電沒有建立必備的分布式應(yīng)急電源保障體系； b 節(jié)能降耗需求。各種類型的可再生能 源的開發(fā)利用作為可替代能源開發(fā)戰(zhàn)略的重要組成部分，勢在必行。此外，在我國的電網(wǎng)損耗中，配電側(cè)損耗占據(jù)很大一部分，據(jù)不完全統(tǒng)計，城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的損耗就占了整個電 力系統(tǒng)損耗的 70%左右，而主要的損耗設(shè)備是中低壓配電線路和配電變壓器。 二是配電網(wǎng)建設(shè)滯后的歷史淤積與用戶電能質(zhì)量 和安全可靠性要求的矛盾日益突出，節(jié)能降耗的壓力巨大。 2020 年春節(jié)前后發(fā)生在我國南方的大面積冰災(zāi)事故，更是為我們敲響了警鐘。 現(xiàn)代我國國民社會對供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，給電力系統(tǒng)的發(fā)展帶來三個突出的問題： 一是由于以大機組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式電力系統(tǒng)的“大系統(tǒng)負(fù)效應(yīng)”，難以滿足用戶多樣化的供電需求和越來越高的可靠安全性的要求，尤其是重大災(zāi)難性事故中重要負(fù)荷的供電保障，迫切需要通過用戶側(cè)的就地電源來彌補其缺陷。 關(guān)鍵詞： 微電網(wǎng)，分布式發(fā)電，發(fā)展現(xiàn)狀 II ABSTRACT Micro Power Grid has bee a power system in some developed countries to solve the problems of an important means of support,distributed generation power industry of the 21st century,the development of direction. With the power grid in the number of distributed generation systems have increased,in particular,is based on renewable energy and power generation work devices in the distributed power generation system in the application of the increasingly widespread,with the world scientific and technological advances in today39。 文中旨在介紹微電網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究，首先，介紹了當(dāng)今電網(wǎng)的一個整體局面，并闡述了本文的選題背景與意義。隨著電網(wǎng)中分布式發(fā)電系統(tǒng)數(shù)量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電裝置在分布式發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的日益廣泛，隨著世界科技的不斷進(jìn)步，當(dāng)今電網(wǎng)的負(fù)荷越來越大，隨之而來的是問題不斷的增多，解決當(dāng)今電力系統(tǒng)中存在的諸多問題已經(jīng)成為研究者們頭等的問題。最后，對于微電網(wǎng)在研究中所出現(xiàn)的三個熱點問題微電網(wǎng)的保護(hù)與微電網(wǎng)的控制以及微電網(wǎng)與小型燃?xì)廨啓C發(fā)電機等方面做出了分析。但是 ,隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大 , 超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端也日益凸現(xiàn) , 成本高 , 運行難度大 , 難以適應(yīng)用戶越來越高的 安全和可靠性要求以及多樣化的供電需求 [1]。而自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭等風(fēng)險無時無刻不在影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，嚴(yán)重時將危及國家安全。這次災(zāi)難性事故突顯出在負(fù)荷側(cè)就地建設(shè)安全事故電源的重要性。而據(jù)國外資料統(tǒng)計，近年日本、美國、英國、法國配網(wǎng)的平均每戶停電時間分別為 9 分鐘、 58 分鐘、 77分鐘、 94 分鐘。節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作已經(jīng)成為確保我國經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展和維系生態(tài)平衡、環(huán)境優(yōu)良的重要基礎(chǔ)。 目前，國家電網(wǎng)以大機組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式電力系統(tǒng)為主，難以滿足當(dāng)今社會日趨多樣的供電需求，主要體現(xiàn)在以下三點： a 供電安全可靠性需求。優(yōu)化資源配置和環(huán)境保護(hù)催生了分布式的新能源特別是可再發(fā)生能源發(fā)電的大發(fā)展，由此引發(fā)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行的新問題。由于我國人均擁有的一次能源極其有限、油氣資源短缺、能源利用引起的環(huán)境污染嚴(yán)重，要在提供充足可靠的能源和電力供應(yīng)的同時減少環(huán)境污染，難度比其他國家大得多。分布式發(fā)電華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安裝地點靈活等多方面優(yōu)點 , 有效解決了大型集中電網(wǎng)的許多潛在問題。隨著交流高壓遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的發(fā)展 , 聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模效益日趨顯著 , 人們開始將各分散系統(tǒng)連接起來并網(wǎng)運行。分布式電源位置靈活、分散的特點極好地適應(yīng) 了分散電力需求和資源分布 , 延緩了輸、配電網(wǎng)升級換代所需的巨額投資 , 同時 , 它與大電網(wǎng)互為備用也使供電可靠性得以改善。 d 分布式發(fā)電的輸配電損耗很低，甚至沒有，無需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，同時土建和安裝成本低。發(fā)展這種小型的并網(wǎng)運行的分布式發(fā)電系統(tǒng)可以有效的節(jié)約國家能源，是環(huán)境保護(hù)的需要，也是電力發(fā)展的重要補充。 圖 11 分布式發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 分布式電源盡管優(yōu)點突出 , 但本身存在諸多問題 , 例如 , 分布式電源單機接入成本高、控制困難等 [5]。為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾 , 充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來的價值和效益 [6]。 能源：多個電源，多種燃料， 可為用戶同時提供多種能源（電、熱、冷），解決能源危機和能源安全問題，可利用新能源（氫）和可再生能源。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 扶貧：解決邊遠(yuǎn)地區(qū)供電困難。并通過研究微電網(wǎng)在美國、日本、歐洲和世界其他國家的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析中國微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與難題，并分析微電網(wǎng)在中國的發(fā)展前景。 美國威斯康辛麥迪遜分校（ University of WisconsinMadison）的 R. H. Lasseter給出的概念是：微電網(wǎng)是一個由負(fù)載和微型電源組成的獨立可控系統(tǒng)，對當(dāng)?shù)靥峁╇娔芎蜔崮堋Ｄ壳鞍l(fā)、輸、配、用四個環(huán)節(jié)組成的電力網(wǎng)絡(luò)是一個從電源到用戶的單向系統(tǒng)，任何中間環(huán)節(jié)的故障，都會導(dǎo)致供電的中斷。 微電網(wǎng) (miCrogrid)是指由低壓配電網(wǎng)與小的模塊型發(fā)電裝置以及所連負(fù) 載構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)，也可以看做是管理局部能量供求關(guān)系的基于分布式發(fā)電裝置的小電網(wǎng)。但是在電網(wǎng)故障或維修的情況下，開關(guān) K將跳開，電網(wǎng)被切離，系統(tǒng)中 的 DGI和 DGZ將負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)負(fù)載電壓，并按預(yù)先設(shè)定的功率均分的原則向微電網(wǎng)中所有重要負(fù)載供電，此時微電網(wǎng)工作于獨立運行模式即孤華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 島運行模式。目前，用于分布式能源存儲的儲能裝置主要有飛輪儲能、超導(dǎo)儲能、蓄電池儲能、電解水制氫儲能和超級電容器儲能等。 微電網(wǎng)的模型 微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點看問題 , 將發(fā)電機、負(fù)荷、儲能裝置及控制裝置等結(jié)合 , 形成一個單一可控的單元 , 同時向用戶供給電能和熱能。它還具有雙重角色對于公用電力企業(yè) , 微電網(wǎng)可視為電力系統(tǒng)可控的“細(xì)胞”，例如，這個“細(xì) 胞”可以被控制為一個簡單的可調(diào)度負(fù)荷，可以在數(shù)秒內(nèi)做出響應(yīng)以滿足傳輸系統(tǒng)的需要對于用戶，微電網(wǎng)可以作為一個可定制的電源，以滿足用戶多樣化的需求，例如，增強局部供電可靠性，降低饋電損耗，支持當(dāng)?shù)仉妷?，通過利用廢熱提高效率，提供電壓下陷的校正，或作為不可中斷電源。微電網(wǎng)不僅解決了分布式電源的大規(guī)模接人問題，充分發(fā)揮了分布式電源的各項優(yōu)勢，還為用戶帶來了其他多方面的效益 [10]。從技術(shù)的角度出發(fā)，微電網(wǎng)是充分利用分布式發(fā)電的一種方式。 d 從市場的角度出發(fā)，微電網(wǎng)可能通過市場的途徑使分布式發(fā)電系統(tǒng)整體化，從而削弱了大公司的市場力，并且由于輸配電的簡化，最終使得電價降低。作為一個新的技術(shù)領(lǐng)域 , 微電網(wǎng)在各國的發(fā)展呈現(xiàn)不同特色。美國 CERTS對其微電網(wǎng)的主要思想及關(guān)鍵問題進(jìn)行了描述和總結(jié) , 系統(tǒng)地概括了美國 CERTS微電網(wǎng)的定義、結(jié)構(gòu)、控制、保護(hù)及效益分析等一系列問題。 2020年，布什總統(tǒng)提出了“電網(wǎng)現(xiàn)代化（ grid modernization）”的目標(biāo)，指出要將信息技術(shù)、通信技術(shù)等廣泛引入電力系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。 微電網(wǎng)在日本的發(fā)展 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 日本立足于國內(nèi)能源日益緊缺、負(fù)荷日益增長的現(xiàn)實背景 , 也展開了微電網(wǎng)研究 , 但其發(fā)展目標(biāo)主要定位于能源供給多樣化、減少污染、滿足用戶的 個性化電力需求。此外 , 日本學(xué)者還提出了靈活可靠性和智能能量供給系統(tǒng)（ FRIENDSflexible reliability and intelligent electrical energy delivery system） , 其主要思想是在配電網(wǎng)中加人一些靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)裝置 , 利用 FACTS控制器快速、靈活的控制性能 , 實現(xiàn)對配電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 , 并滿足用戶的多種電能質(zhì)量需求。日本對微電網(wǎng)定義的拓寬以及在此基礎(chǔ)上所進(jìn)行的控制、能源利用等研究 , 為小型配電系統(tǒng)及基于傳統(tǒng)電源的較大規(guī)模獨立系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間 [15]。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 c 可靠性：提高電力供應(yīng)的可靠性與安全性以滿足數(shù)字化時代的電力需求。歐盟資助的第 6個框架計劃（ 2020年 2020年）名為“ Advanced Architectures and Control Concepts for MORE MICROGRIDS”的項目，對微電網(wǎng)的設(shè)計進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，要求微電網(wǎng)具有靈活可變的多種拓?fù)溥B接方式，以適應(yīng)在多種運行狀態(tài)下可靠性、經(jīng)濟(jì)性和供電電能質(zhì)量的綜合最優(yōu)[17]。從各國對未來電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略和對微電網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用中可清楚看出 , 微電網(wǎng)的形成與發(fā)展絕不是對傳統(tǒng)集中式、大規(guī)模電網(wǎng)的革命與挑戰(zhàn)，而是代表著電力行業(yè)服務(wù)意識、能源利用意識、環(huán)保意識的一種提高與改變。 b 為農(nóng)業(yè)、山區(qū)、牧區(qū)以及偏遠(yuǎn)用戶提供電力，主要發(fā)電形式為小型燃?xì)廨啓C、風(fēng)力發(fā)電、化學(xué)能發(fā)電以及太陽能發(fā)電等。 中國尚未提出明確的微電網(wǎng)概念 , 但微電網(wǎng)的特點適應(yīng)中國電力發(fā)展的需求與方向 , 在中國有著廣闊的發(fā)展前景 , 具體體現(xiàn)在： a 微電網(wǎng)是中國發(fā)展可再生能源的有效形式。中國制定的 2020年可 再生能源發(fā)展目標(biāo)也已將可再生能源發(fā)電的裝機容量定位為 100GW[19]。日本已對中 國多個偏遠(yuǎn)地區(qū)和較發(fā)達(dá)市區(qū)利用新能源發(fā)展的潛力與效益進(jìn)行了分析 , 并已在中國新疆維吾爾自治區(qū)建設(shè)了微電網(wǎng)工程。在大電網(wǎng)的脆弱性日益凸顯的情況下 ,將地理位置接近的重要負(fù)荷組成微電網(wǎng) , 設(shè)計合適的電路結(jié)構(gòu)和控制 , 為這些負(fù)荷提供優(yōu)質(zhì)、可靠的電力，不僅可省華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 去提高整體可靠性與電能質(zhì)量所帶來的不必要成本，還可減少這些重要負(fù)荷的停電經(jīng)濟(jì) 損失，吸引更多的高新技術(shù)在中國發(fā)展。 d 微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間靈活的并列運行方式可使微電網(wǎng)起到削峰填谷的作用，從而使整個電網(wǎng)的發(fā)電設(shè)備得以充分利用，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運行。其中一個基本的技術(shù)難點在于微電網(wǎng)中的微電源數(shù)目太多 , 很難要求一個中心控制點對整個系統(tǒng)做出快速反應(yīng)并進(jìn)行相應(yīng)控制，往往一旦系統(tǒng)中某一控制元件故 障或軟件出錯 , 就可