【正文】 通過以上分析我們可以清楚的看到，作為大電網(wǎng)的有效補充與分布式能源的有效利用形勢，微電網(wǎng)的研究現(xiàn)在已經(jīng)引起各國學(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)運行方式的不同和儲能單元的存在，使得微電網(wǎng)存在內(nèi)部能量的多向、多路徑流動與傳輸，需要建立適合該特點的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和運行理論的基礎(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，包括建立堅固的微電源安全運行防護(hù)體系，研制可在線識別運行模式的微電網(wǎng)無通道保護(hù)自動化系統(tǒng)；微電網(wǎng)與局部電網(wǎng)相連時能量交換的控制策略等 [37]。針對這個問題，國內(nèi)外提出了微電網(wǎng)的概念。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第 5 章 結(jié) 論 在時代高速發(fā)展的今天，電力需求迅速增長 , 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。幸運 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現(xiàn)的，并且不會增加過多的成本。其它的如微型渦輪發(fā)電機或斯特林發(fā)動機可以產(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)電機運轉(zhuǎn)。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 采用異步聯(lián)接方式的微電網(wǎng)的主要特點是其所有能量將通過逆變器提供。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輸入電能的單向裝置。主要問題是一旦電網(wǎng)準(zhǔn)備好重新建立聯(lián)接，如何實現(xiàn)再同步 [2932]。同步聯(lián)接的優(yōu)點是簡單，僅需要電氣接線、斷路器以及變壓器 (也可能不需要變壓器 )。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]。這些聯(lián)接可以實現(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，只能實現(xiàn)單向功率流。然而對大多數(shù)正在出現(xiàn)的使用可再生能源 (如燃料電池、太陽能 )的微電網(wǎng)來說，由于缺乏非傳統(tǒng)發(fā)電方式的經(jīng)驗，系統(tǒng)的設(shè)計及其與電網(wǎng)的聯(lián)接將是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。 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、連接點的數(shù)量和位置 以及總發(fā)電量的影響。 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)量以及對一些非重要負(fù)載的控制。 雖然國際上已有學(xué)者研制出微電網(wǎng)保護(hù)的硬件裝置，但人們?nèi)?在對更加完善的保護(hù)策略進(jìn)行積極探索。目前，針對單相接地故障與線間故障，有學(xué)者提出了基于對稱電流分量檢測的保護(hù)策略。 因此 , 如何在獨立和并網(wǎng) 2種運行工況下均能對微電網(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（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。為此，必須研究微電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)理論與方法，包括建立堅固的微電源安全運行防護(hù)體系，研制可在線識別運行模式的微電網(wǎng)無通道保護(hù)自動化系統(tǒng)。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]。代理的自治性、反應(yīng)能力、自發(fā)行為等特點，正好滿足微電網(wǎng)分散控制的需要，提供了一個能夠嵌人各種控制性能但又無需管理者經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)。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)電機間的協(xié)調(diào)控制 。 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（論文） 16 該方法采用不同控制模塊對有功、無功分別進(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，加人了頻率恢復(fù)算法，能夠很好地滿足頻率質(zhì)量要求。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)電機中的二次調(diào)整問題，因此，在微電網(wǎng)遭受嚴(yán)重擾動時，系統(tǒng)的頻率質(zhì)量可能無法保證。 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系統(tǒng)造成影響； b 自主選擇運行點； c 平滑地與電網(wǎng)并列、分離； d 對有功、無功進(jìn)行獨立控制； e 具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。因此，微電網(wǎng)控制應(yīng)該做到能夠基于本地信息對電網(wǎng)中的事件做出自主反應(yīng)，例如，對于電壓跌落、故障、停電等，發(fā)電機應(yīng)當(dāng)利用本地信息自動轉(zhuǎn)到獨立運行方式，而不是像傳統(tǒng)方式中由電網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一協(xié)調(diào)?？刂茊栴}也正是微電網(wǎng)研究中的一個難點問題。 此外，對于中國已有的眾多獨立系統(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)的智能化與自動化水平，另一方面也可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。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，對于中國提高能源利用效率、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染等具有重要意義。 c 微電網(wǎng)對于在中國發(fā)展熱電聯(lián)供有極大的指導(dǎo)意義。中國的經(jīng)濟已進(jìn)人數(shù)字化時代 , 優(yōu)質(zhì)、可靠的電力供應(yīng)是經(jīng)濟高速發(fā)展的重要保障。中國也應(yīng)盡快加緊在這方面的研究與開發(fā)。例如 , 對于中國未通電的偏遠(yuǎn)地區(qū) , 充分利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽能等新能源 , 設(shè)計合理的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu) , 實現(xiàn)微電網(wǎng)供電 , 將是發(fā)揮中國資源優(yōu)勢、加快電力建設(shè)的重要舉措。然而 ,可再生能源容量小、功率不穩(wěn)定、獨立向負(fù)荷提供可靠供電的能力不強以及對電網(wǎng)造成波動、影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定的缺點將是其發(fā)展中的極大障礙。據(jù)專家估計 , 中國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]?！笆晃濉币?guī)劃已將積極推動和 鼓勵可再生能源的發(fā)展作為中國的重點發(fā)展戰(zhàn)略之一。 d 利用分布式發(fā)電啟動快、分布廣、發(fā)電調(diào)節(jié)容易等特點，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和啟動點，通過分布式電源與大電網(wǎng)的相互補充、協(xié)調(diào)，能夠有效地提高系統(tǒng)的魯棒性。 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 。 表 32 微電網(wǎng)研究對比 研究機構(gòu) 建立時間 系統(tǒng)容量 電壓等級 能源 威思康分校 2020 200KW 208V/480V 微染機，燃料 電池 芬蘭工業(yè)大學(xué) 2020 96KW 400V 太陽能電池， 蓄電池 希臘雅典工業(yè)大學(xué) 2020 80KW 400V 燃料機，太陽能電池 歐盟微電網(wǎng)實驗室 2020 210KW 400V 燃料電池，燃料機 加拿大多倫多大學(xué) 2020 微電網(wǎng)在我國的發(fā)展 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 分布式發(fā)電在電力系統(tǒng)中所古的份額還比較小，但是隨著電力負(fù)荷的快速增長，電力市場的推行，以及分布式發(fā)電技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，分布式發(fā)電在未來十年內(nèi)將會有實質(zhì)性的發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： a 為城市配電網(wǎng)的工業(yè)、商業(yè)、企事業(yè)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、燃料電池以及太陽能發(fā)電等。微電網(wǎng)是未來電網(wǎng)實現(xiàn)高效、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)供電的一個 重要手段 , 是對大電網(wǎng)的有益補。 除美國、日本、歐洲外，加拿大、澳大利亞等國也展開了微電網(wǎng)研究。目前 , 歐洲已初步形成了微電網(wǎng)的運行、控制、保護(hù)、安全及通信 等理論，并在實驗室微電網(wǎng)平臺上對這些理論進(jìn)行了驗證。微電網(wǎng)以其智能性、能量利用多元化等特點也成為歐洲未來電網(wǎng)的重要組成。 d 經(jīng)濟性：通過技術(shù)創(chuàng)新、能源有效管理、有序市場競爭及相關(guān)政策等提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。 b 可接人性：使所有用戶都可接人電網(wǎng) , 尤其是推廣用戶對可再生、高效、清潔能源的利用。 微電網(wǎng)在歐洲以及其它各國的發(fā)展 從電力市場需求、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)”計劃 , 并在 2020年出臺該計劃的技術(shù)實現(xiàn)方略 [16]。 NEDO在微電網(wǎng)研究方面已取得了很多成果。目前 , 日本已將該系統(tǒng)作為其微電網(wǎng)的重要實現(xiàn)形式之一 . 多年來 , 新能源利用一直是日本的發(fā)展重點?；谠摽蚣?, 目前日本已在其國內(nèi)建立了多個微電網(wǎng) 工程。對于微電網(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]。 CERTS微電網(wǎng)中電力電子裝置與眾多新能源的使用與控制 , 為可再生能源潛能的充分發(fā)揮及穩(wěn)定、控制等問題的解決提供了新的思路 [13]。在最后出臺的“ Grid 2030”發(fā)展戰(zhàn)略中，美國能源部制定了美國電力系統(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。 美國的微電網(wǎng)工程得到了美國能源部的高度重視。目前 , 美國 CERTS微電網(wǎng)的初步理論研究成果已在實驗室微電網(wǎng)平臺上得到了成功檢驗 [12]。電力電子技術(shù)是美國 CERTS微電網(wǎng)實現(xiàn)智能、靈活控制的重要支撐 , 美國 CERTS微電網(wǎng)正是基于此形成了“即插即用”（ plug and play）與“對等” (peer and peer)的控制思想和設(shè)計理念。 微電網(wǎng)在美國的發(fā)展 美國 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。目前 , 一些國家己紛紛開展微電網(wǎng)研究 ,立足于本國電力系統(tǒng)的實際問題與國家的可持續(xù)發(fā)展能源目標(biāo) , 提出了各自的微電網(wǎng)概念和發(fā)展目標(biāo)。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 3 章 微電網(wǎng)在各國的發(fā)展現(xiàn)狀 負(fù)荷的持續(xù)增長、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電能質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求 , 已成為世界各國電力工業(yè)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) [11]。 c 從供電質(zhì)量的角度出發(fā)，微電網(wǎng)避免了突然供電中斷帶來的不利影響，增加了供電可靠性，提高了維修的質(zhì)量。綜合起來，微電網(wǎng)具有如下優(yōu)點： 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，從而增加了用戶對綠色能源的關(guān)注。 微電網(wǎng)的優(yōu)點 近年 來小規(guī)模發(fā)電裝置、電力電子技術(shù)以及數(shù)字控制器的發(fā)展使微電網(wǎng)的實現(xiàn)成為可能，目前微電網(wǎng)已經(jīng)引起電力行業(yè)相當(dāng)大的興趣。 IEEE P1547標(biāo)準(zhǔn)針對分布式電源接入大電網(wǎng)的運行作了詳細(xì)的規(guī)定，包括電壓調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)、對故障情況的反應(yīng)及電能質(zhì)量等方面。在接人問題上，微電網(wǎng)的人網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只針對微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的公共連接點（ PPC），而不針對各個具體的微電源。由于微電網(wǎng)靈活的可調(diào)度性且可適時向大電網(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)既可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行 , 也可在電網(wǎng)故障或需要時與主網(wǎng)斷開單獨運行。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組（小于 100KW） , 包括微型燃?xì)廨啓C、燃料電池、光伏電池以及超級電容、飛輪、蓄電池等儲能裝置。目前，國外的微電網(wǎng)設(shè)計中多采用燃料電池和超級電容器。各種儲能方式在各具優(yōu)勢的同時也均存在不足，單一種類的儲能方式往往只能滿足某一類負(fù)載或者運行狀態(tài)的需要，無法滿足所有的需要 [9]。 多數(shù)分布式發(fā)電系統(tǒng)具有隨機