【正文】 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。第三，介紹了微電網(wǎng)在美國、日本、歐洲等一些發(fā)達國家的發(fā)展現(xiàn)狀和研究進展，并結(jié)合中國能源戰(zhàn)略和發(fā)展現(xiàn)狀，對微電網(wǎng)在中國的發(fā)展?jié)摿颓熬疤岢隽俗约旱目捶ā? 文中旨在介紹微電網(wǎng)的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究，首先，介紹了當今電網(wǎng)的一個整體局面，并闡述了本文的選題背景與意義。 I 摘 要 微電網(wǎng)已成為一些發(fā)達國家解決電力系統(tǒng)眾多問題的一個重要輔助手段，所以分布式發(fā)電是 21世紀電力行業(yè)發(fā)展的重要方向。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)中應用的日益廣泛，隨著世界科技的不斷進步，當今電網(wǎng)的負荷越來越大，隨之而來的是問題不斷的增多，解決當今電力系統(tǒng)中存在的諸多問題已經(jīng)成為研究者們頭等的問題。其次，從微電網(wǎng)的概念、結(jié) 構(gòu)、整體單元、儲能元件、模型、微電網(wǎng)的優(yōu)點以及微電網(wǎng)與局部電網(wǎng)的連接等方面來簡單的介紹微電網(wǎng)。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)的保護與微電網(wǎng)的控制以及微電網(wǎng)與小型燃氣輪機發(fā)電機等方面做出了分析。s power grid load attendant is constantly increasing problem,the solution of current power system in the many researchers question has bee paramount issue. Text aims to introduce micropower grid in the application of the research and development trend,first o f all,today39。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 [1]?，F(xiàn)在全世界 90%的電力負荷都是由集中式大系統(tǒng)供給的。而自然災害、戰(zhàn)爭等風險無時無刻不在影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，嚴重時將危及國家安全。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。這次災難性事故突顯出在負荷側(cè)就地建設安全事故電源的重要性。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]。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。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。節(jié)能減排和環(huán)境保護工作已經(jīng)成為確保我國經(jīng)濟社會持續(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。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。 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。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。優(yōu)化資源配置和環(huán)境保護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)濟運行的新問題。截止 2020年底，全國總裝機達到了 億千瓦，居世界第二位 [3]。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)境污染嚴重，要在提供充足可靠的能源和電力供應的同時減少環(huán)境污染，難度比其他國家大得多。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(guān)技術(shù)，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)。分布式發(fā)電華北電力大學本科畢業(yè)設計（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。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。隨著交流高壓遠距離輸電技術(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。 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]。分布式電源位置靈活、分散的特點極好地適應 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。 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。 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。 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，啟停快速，便于實現(xiàn)全自動。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)境保護的需要，也是電力發(fā)展的重要補充。與大型計算機一微機的關(guān)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。 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]。 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。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]。 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。 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。 電力市場：適應電力市場發(fā)展需要。 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 扶貧：解決邊遠地區(qū)供電困難。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(guān)關(guān)鍵問題進行歸納和總結(jié)。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。 美國電氣可靠性技術(shù)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(zhuǎn)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]。 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)是一個由負載和微型電源組成的獨立可控系統(tǒng)，對當?shù)靥峁╇娔芎蜔崮堋? 綜合以上，并結(jié)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。目前發(fā)、輸、配、用四個環(huán)節(jié)組成的電力網(wǎng)絡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，都會導致供電的中斷。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(gòu)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(jié)構(gòu)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)。 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 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)。圖中忽略了一些非重要負載。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將負責調(diào)節(jié)負載電壓，并按預先設定的功率均分的原則向微電網(wǎng)中所有重要負載供電，此時微電網(wǎng)工作于獨立運行模式即孤華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 島運行模式。 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。目前，用于分布式能源存儲的儲能裝置主要有飛輪儲能、超導儲能、蓄電池儲能、電解水制氫儲能和超級電容器儲能等。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。 微電網(wǎng)的模型 微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點看問題