【正文】 在當今電力系統(tǒng)復雜的用電形勢和超負荷的供電形勢下，微電網(wǎng)的出現(xiàn)是解決當今電力系統(tǒng)眾多問題的一個重要的輔助手段。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。為了使裝有很多小發(fā)電機的微電網(wǎng)穩(wěn)定工作，需要采用有著適當?shù)目刂撇呗缘碾妷盒湍孀兤?[3336]。異步聯(lián)接的優(yōu)點是僅與電網(wǎng)交換能量而已，微電網(wǎng)完全負責其內(nèi)部的供電質(zhì)量 (頻率、電壓、無功功率、諧波等 )。從原理出發(fā)，正常情況下微電網(wǎng)工作于并網(wǎng)運行模式，而在電網(wǎng)跳閘時平穩(wěn)過孤島運行模式以保證供電的連續(xù)性，這種理想狀態(tài)應該是可能實現(xiàn)的。這樣從微電網(wǎng)的角度看，聯(lián)接的電網(wǎng)也 可以看做是一個發(fā)電機或負載。 對基于傳統(tǒng)發(fā)電裝置如柴油機的微電網(wǎng)來說，已經(jīng)有很多經(jīng)驗可以參考，系統(tǒng)的設計相對容易一些。發(fā)電機和負荷容量對保護的影響、不同類型發(fā)電機（如基于變流器和不基于變流器）對保護的影響及微電網(wǎng)不同運行方式和不同設計結構對保護的影響等問題都是微電網(wǎng)保護策略研究中所關注的重點 [2427]。 傳統(tǒng)的電流保護顯然無法滿足微電網(wǎng)保護的特殊要求 [25]。 綜合各國研究現(xiàn)狀 , 所以微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的未來研究方向是： a 在獨立和并網(wǎng) 2種運行方式下，已有的頻率、電壓控制方法在微電網(wǎng)中的適用性校驗； b 不同類型微電源如基于變流器和不基于變流器可控和間歇的運行和控制； c 更加先進、智能的控制策略； 微電網(wǎng)的保護 微電網(wǎng)自適應保護理論與方法：先進的保護技術是微電網(wǎng)向電力用戶“不中斷供電”的最重要的保障手段之一，而微電網(wǎng)保護主要面臨 以下困難：一是微電網(wǎng)運行方式靈活多變、現(xiàn)有的保護整定方法完全不適用；二是現(xiàn)有配網(wǎng)的過電流保護技術、分相電流差動保護、方向比較式縱聯(lián)保護完全不適應于復雜多變的微網(wǎng)線路；三是對與主網(wǎng)采用交 直 交接入方式的微電網(wǎng)，現(xiàn)有保護技術完全無能為力。 c 基于多代理技術的微電網(wǎng)控制方法 該方法將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的多代理技術應用于微電網(wǎng)控制系統(tǒng)。此外，該方法僅針對基于電力電子技術的微電源間的控制。 組成微電網(wǎng)的分布式微電源、儲能設備、負荷和各類控制裝置通常由電纜連接而成，這樣從網(wǎng)絡結構看，微電網(wǎng)呈現(xiàn)“強點弱邊”的緊湊網(wǎng)絡特征，其控制地點遍及全網(wǎng)，控制手段多樣，如何設計考慮全網(wǎng)絡特性的分散靈活控制策略以實現(xiàn)電能在微網(wǎng)與配網(wǎng)之間平滑存貯、安全調(diào)運，是微電網(wǎng)控制必須解決的難題，為此必須研究微電源的可插拔式控制技術、微電網(wǎng)電壓多目標優(yōu)化控制技術、分布式儲能設備的分散多代理控制技術、微電網(wǎng)安全控制技術和微電網(wǎng)與輸配電網(wǎng)的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法等。 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 第 4 章 當今微電網(wǎng)控制與保護方面研究熱點 微電網(wǎng)的控制 由微電網(wǎng)的結構分析可看到，微電網(wǎng)如此靈活的運行方式與高質(zhì)量的供電服務，離不開完善的穩(wěn)定與控制系統(tǒng) [20]。目前，中國已建立了許多熱電聯(lián)供項目，而微電網(wǎng)研究中心的資源配置與經(jīng)濟化思想非常值得借鑒。 b 微電網(wǎng)在提高中國電網(wǎng)的供電可靠性、改善電能質(zhì)量方面具有重要作用。如前所述 , 若能將負荷點附近的分布式能源發(fā)電技術、儲能及電力電子控制技術等很好地結合起來構成微電網(wǎng) , 則可再生能源將充分發(fā)揮其重要潛力。一方面，充分利用可再生能源發(fā)電對于中國調(diào)整能源結構、保護環(huán)境、開發(fā)西部、解決農(nóng)村用能及邊遠地區(qū)用電、進行生態(tài)建設等均具有重要意義另一方面 , 中國可再生能源的發(fā)展?jié)摿κ志薮?。在農(nóng)村主要表現(xiàn)在為住戶實現(xiàn)廢物處理利用、供氣以及供電等生態(tài)能源循環(huán)體系的建立。 下表 32是國外幾家實驗室的微電網(wǎng)研究對比 [21]。其后續(xù)任務將集中于研究更加先進的控制策略、制定相應的標準、建立示范工程等，為分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接人及傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過渡做積極準備。 基于上述特點 , 歐洲提出要充分利用分布式能源、智能技術、先進電力電子技術等實現(xiàn)集中供電與分布式發(fā)電的高效緊密結合 , 并積極 鼓勵社會各界廣泛參與電力市場 , 共同推進電網(wǎng)發(fā)展。作為歐洲 2020年及后 續(xù)的電力發(fā)展目標 , 該計劃指出未來歐洲電網(wǎng)需具備以下特點： a 靈活性：在適應未來電網(wǎng)變化與挑戰(zhàn)的同時 ,滿足用戶多樣化的電力需求。為此 , 日本還專門成立了新能源與工業(yè)技術發(fā)展組織 (NEDO)統(tǒng)一協(xié)調(diào)國內(nèi)高校、企業(yè)與國家重點實驗室對新能源及其應用的研究。 表 31 三菱公司對微電網(wǎng)的分類 類型 發(fā)電容量 /MW 燃料 應用場合 市場規(guī)模 大規(guī)模 1000 石油或煤 工業(yè)區(qū) 10 中規(guī)模 100 石油或煤，可 再生能源 工業(yè)區(qū) 100 小規(guī)模 10 可再生能源 小型區(qū)域電網(wǎng)，住宅樓 3000 從表中可看出 , 以傳統(tǒng)電源供電的獨立電力系統(tǒng)也被歸人微電網(wǎng)研究范疇 , 大大擴展了美國 CERTS對微電網(wǎng)的定義范圍。在 2020年的美國微電網(wǎng)會議上 , 美國能源部對其今后的微電網(wǎng)發(fā)展計劃進行了詳細剖析 . 從美國電網(wǎng)現(xiàn)代化角度來看 , 提高重要負荷的供電可靠性、滿足用戶定制的多種電能質(zhì)量需求、降低成本、實現(xiàn)智能化將是美國微電網(wǎng)的發(fā)展重點。由美國北部電力系統(tǒng)承建的 Mad River微電網(wǎng)是美國第 1個微電網(wǎng)示范工程 , 學者們希望通 過該工程進一步加深對微電網(wǎng)的理解 , 檢驗微電網(wǎng)的建模和仿真方法、保護和控制策略以及經(jīng)濟效益等 , 并初步形成關于微電網(wǎng)的管理政策和法規(guī)等 , 為將來的微電網(wǎng)工程建立框架。美國 CERTS提出的微電網(wǎng)主要由基于電力電子技術且容量小于等于 500KW的小型微電源與負荷構成 ,并引人了基于電力電子技術的控制方法。微電網(wǎng)對分布式電源的有效利用及靈活、智能的控制特點 , 使其在解決上述問題 方面表現(xiàn)出極大潛能 , 是許多國家未來若干年電力發(fā)展戰(zhàn)略的重點之一。 b 從運作與投資的角度出發(fā)，微電網(wǎng)減少了發(fā)電系統(tǒng)與負載之間的距離，降低了電網(wǎng)的損耗，改善了電網(wǎng)的無功補償，消除了配電、輸電中存在的問題，減少或延緩了對輸電網(wǎng)以及大規(guī)模發(fā) 電站的投資。針華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 對微電網(wǎng)不同于分布式電源的不同特點，目前 IEEE已重新修改了分布式電源的入網(wǎng)標準，其中，新標準的 IEEE 、運行及接入系統(tǒng)導則進行了詳細規(guī)定。此外，緊緊圍繞全系統(tǒng)能量需求的設計理念和向用戶提供多樣化電能質(zhì)量的供電理念是微電網(wǎng)的兩個重要特征。它們接在用戶側 , 具有低成本、低電壓、低污染等特點。基于微電網(wǎng)對儲能裝置效率、壽命、充放電速率和可靠性等方面的要求，對儲能裝置采取合適的優(yōu)化組合，充分發(fā)揮各種儲能方式的優(yōu)點也是微電網(wǎng)規(guī)劃及運行的重要方面。 目前，分布式電源種類很多，既有新型的微型燃氣輪機發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、風能發(fā)電、燃料電池等，也有傳統(tǒng)的柴、汽油機組發(fā)電和水力發(fā)電等，各種電源的能源種類不同，工作原理不同，各具特色。圖中忽略了一些非重要負載。華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 我國電網(wǎng)建設和發(fā)展將進入推進電力資源尤其是可再生能源在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置的新階段，其標志是將分布式發(fā)電、儲能和負荷組合在一起構成微電網(wǎng)，進而再將 其與輸配電網(wǎng)集成為輸電網(wǎng)－配電網(wǎng)－微電網(wǎng)三級電網(wǎng)，形成一種全新的電網(wǎng)結構體系，在這一體系中，微電網(wǎng)表現(xiàn)為一個有源配電單元，而不是傳統(tǒng)意義的“無源”的配電、用電環(huán)節(jié)。 綜合以上，并結合我國電網(wǎng)的實際狀況，本文可以得出微電網(wǎng)的定義：能量來源主要 為可再生能源； 發(fā)電系統(tǒng)類型可為微型燃氣輪機（ MicroTurbine）、內(nèi)燃機（ Gas Engine）、燃料電池（ Fuel Cell）、太陽能電池（ PV Panel）、風力發(fā)電機（ Wind Generator）、生物質(zhì)能（ Biomass Energy）等；系統(tǒng)容量為20 kW～ 10 MW；網(wǎng)內(nèi)的用戶配電電壓等級為 380 V，或者包括 kV；如與外部電網(wǎng)進行能量交換，電壓等級由微電網(wǎng)的具體應用等情況而定。 美國電氣可靠性技術解決方案聯(lián)合會（ CERTSConsortium for Electric Reliability Technology Solutions)給出的定義為：微電網(wǎng) 是一種由負荷和微型電源共同組成系統(tǒng)，它可同時提供電能和熱量；微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必需的控制；微電網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等的要求 [7]。本文在介紹國外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀的基礎上，對微電網(wǎng)所需研究的相關關鍵問題進行歸納和總結。 電力市場：適應電力市場發(fā)展需要。 經(jīng)濟：能源合理梯級利用 — 提高能源利用效率（ 60%～ 90%） — 節(jié)能，投資回報率高、降低成本和投資，就近供電，減少網(wǎng)損。 IEEE P1547對分布式能源的人網(wǎng)標準做了規(guī)定當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時 , 分布式電源必須馬上退出運行。與大型計算機一微機的關系類似，分布式發(fā)電系統(tǒng)將是未來“微電網(wǎng)” (miCrogrid)華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 的重要組成部分，在未來電力市場中是一種有競爭力的發(fā)電方式。 f 分布式發(fā)電系統(tǒng)調(diào)峰性能好，操作簡單，由于參與運行的系統(tǒng)少，啟?？焖伲阌趯崿F(xiàn)全自動。 b 分布式發(fā)電可以彌補大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足，在意外災害發(fā)生時繼續(xù)供電，己成為集中供電方式不可缺少的重要補充。 20世紀 90年代 , 人們才開始對分布式發(fā)電系統(tǒng)的潛在效益展開認真研究 , 并發(fā)表了許多研究報告和論文 [4]。無疑 , 分布式發(fā)電將成為未來大型電網(wǎng)的有力補充和有效支撐 , 是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。在著力建設大型互聯(lián)電網(wǎng)的同時注重分布式電源的發(fā)展，研究集中與分散相協(xié)調(diào)的新一代電能供給、傳輸和分配的理論及相關技術，是保 證我國電網(wǎng)安全可靠及經(jīng)濟運行所面臨的理論和工程實踐的重大挑戰(zhàn)。截止 2020年底，全國總裝機達到了 億千瓦，居世界第二位 [3]。我國電網(wǎng)網(wǎng)損嚴重，其中配電網(wǎng)部分占全部損耗的 70%，年耗約 1500 億千瓦時，相當于兩個三峽水電站的年發(fā)電量。大多數(shù)可再生能源的共同特點是能量密度低、地域分散性突出、能源供給的隨機性比較大，因此不能成為有效的“可替代電源”，其社會效益受到極大限制。因此，在電力系統(tǒng)末端的分散負荷處引入微電源，不僅有利于解決用戶的供電問題或者提高用戶端的電能質(zhì)量和供電華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 可靠性，而且可以降低配電網(wǎng)電力損耗，節(jié)約電能，緩解電力緊張局面，是實現(xiàn)國家“新農(nóng)村建設”中農(nóng)村電氣化的經(jīng)濟可行的新舉措。電力投資長期“重發(fā)、輕輸、不管用”導致配電、用電環(huán)節(jié)設備水平參差不齊，缺乏合理、統(tǒng)一的規(guī)劃、設計和運行管理，可靠性水平低下 [2]。大范圍、高強度、長時間的低溫、雨雪和冰凍天氣造成電網(wǎng)大面積癱瘓，因災停運電力線路共 36740 條，停運變電站共2018 座， 110500kV 線路倒塔共 8381 基?，F(xiàn)在全世界 90%的電力負荷都