【正文】 , 將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合 , 形成一個(gè)單一可控的單元 , 同時(shí)向用戶供給電能和熱能。它們接在用戶側(cè) , 具有低成本、低電壓、低污染等特點(diǎn)。它還具有雙重角色對(duì)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(gè)“細(xì) 胞”可以被控制為一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)于用戶，微電網(wǎng)可以作為一個(gè)可定制的電源，以滿足用戶多樣化的需求，例如，增強(qiáng)局部供電可靠性，降低饋電損耗，支持當(dāng)?shù)仉妷海ㄟ^(guò)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。此外，緊緊圍繞全系統(tǒng)能量需求的設(shè)計(jì)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(gè)重要特征。微電網(wǎng)不僅解決了分布式電源的大規(guī)模接人問(wèn)題，充分發(fā)揮了分布式電源的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，還為用戶帶來(lái)了其他多方面的效益 [10]。針華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 對(duì)微電網(wǎng)不同于分布式電源的不同特點(diǎn)，目前 IEEE已重新修改了分布式電源的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中，新標(biāo)準(zhǔn)的 IEEE 、運(yùn)行及接入系統(tǒng)導(dǎo)則進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。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。 b 從運(yùn)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(fù)載之間的距離，降低了電網(wǎng)的損耗，改善了電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償，消除了配電、輸電中存在的問(wèn)題，減少或延緩了對(duì)輸電網(wǎng)以及大規(guī)模發(fā) 電站的投資。 d 從市場(chǎng)的角度出發(fā)，微電網(wǎng)可能通過(guò)市場(chǎng)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(chǎng)力，并且由于輸配電的簡(jiǎn)化，最終使得電價(jià)降低。微電網(wǎng)對(duì)分布式電源的有效利用及靈活、智能的控制特點(diǎn) , 使其在解決上述問(wèn)題 方面表現(xiàn)出極大潛能 , 是許多國(guó)家未來(lái)若干年電力發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)之一。作為一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域 , 微電網(wǎng)在各國(guó)的發(fā)展呈現(xiàn)不同特色。美國(guó) CERTS提出的微電網(wǎng)主要由基于電力電子技術(shù)且容量小于等于 500KW的小型微電源與負(fù)荷構(gòu)成 ,并引人了基于電力電子技術(shù)的控制方法。美國(guó) CERTS對(duì)其微電網(wǎng)的主要思想及關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了描述和總結(jié) , 系統(tǒng)地概括了美國(guó) 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(wèn)題。由美國(guó)北部電力系統(tǒng)承建的 Mad River微電網(wǎng)是美國(guó)第 1個(gè)微電網(wǎng)示范工程 , 學(xué)者們希望通 過(guò)該工程進(jìn)一步加深對(duì)微電網(wǎng)的理解 , 檢驗(yàn)微電網(wǎng)的建模和仿真方法、保護(hù)和控制策略以及經(jīng)濟(jì)效益等 , 并初步形成關(guān)于微電網(wǎng)的管理政策和法規(guī)等 , 為將來(lái)的微電網(wǎng)工程建立框架。 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(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。在 2020年的美國(guó)微電網(wǎng)會(huì)議上 , 美國(guó)能源部對(duì)其今后的微電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃進(jìn)行了詳細(xì)剖析 . 從美國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)代化角度來(lái)看 , 提高重要負(fù)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(shí)現(xiàn)智能化將是美國(guó)微電網(wǎng)的發(fā)展重點(diǎn)。 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(jì)（論文） 11 日本立足于國(guó)內(nèi)能源日益緊缺、負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)背景 , 也展開(kāi)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(gè)性化電力需求。 表 31 三菱公司對(duì)微電網(wǎng)的分類 類型 發(fā)電容量 /MW 燃料 應(yīng)用場(chǎng)合 市場(chǎng)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(dú)立電力系統(tǒng)也被歸人微電網(wǎng)研究范疇 , 大大擴(kuò)展了美國(guó) CERTS對(duì)微電網(wǎng)的定義范圍。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(shí)現(xiàn)對(duì)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。為此 , 日本還專門成立了新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織 (NEDO)統(tǒng)一協(xié)調(diào)國(guó)內(nèi)高校、企業(yè)與國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)新能源及其應(yīng)用的研究。日本對(duì)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(dú)立系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間 [15]。作為歐洲 2020年及后 續(xù)的電力發(fā)展目標(biāo) , 該計(jì)劃指出未來(lái)歐洲電網(wǎng)需具備以下特點(diǎn)： a 靈活性：在適應(yīng)未來(lái)電網(wǎng)變化與挑戰(zhàn)的同時(shí) ,滿足用戶多樣化的電力需求。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)代的電力需求。 基于上述特點(diǎn) , 歐洲提出要充分利用分布式能源、智能技術(shù)、先進(jìn)電力電子技術(shù)等實(shí)現(xiàn)集中供電與分布式發(fā)電的高效緊密結(jié)合 , 并積極 鼓勵(lì)社會(huì)各界廣泛參與電力市場(chǎng) , 共同推進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展。歐盟資助的第 6個(gè)框架計(jì)劃（ 2020年 2020年）名為“ Advanced Architectures and Control Concepts for MORE MICROGRIDS”的項(xiàng)目，對(duì)微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)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(yùn)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]。其后續(xù)任務(wù)將集中于研究更加先進(jìn)的控制策略、制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、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(guò)渡做積極準(zhǔn)備。從各國(guó)對(duì)未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略和對(duì)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(duì)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(shí)、能源利用意識(shí)、環(huán)保意識(shí)的一種提高與改變。 下表 32是國(guó)外幾家實(shí)驗(yàn)室的微電網(wǎng)研究對(duì)比 [21]。 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(jī)、風(fēng)力發(fā)電、化學(xué)能發(fā)電以及太陽(yáng)能發(fā)電等。在農(nóng)村主要表現(xiàn)在為住戶實(shí)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。 中國(guó)尚未提出明確的微電網(wǎng)概念 , 但微電網(wǎng)的特點(diǎn)適應(yīng)中國(guó)電力發(fā)展的需求與方向 , 在中國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景 , 具體體現(xiàn)在： a 微電網(wǎng)是中國(guó)發(fā)展可再生能源的有效形式。一方面，充分利用可再生能源發(fā)電對(duì)于中國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境、開(kāi)發(fā)西部、解決農(nóng)村用能及邊遠(yuǎn)地區(qū)用電、進(jìn)行生態(tài)建設(shè)等均具有重要意義另一方面 , 中國(guó)可再生能源的發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆Ｖ袊?guó)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(jī)容量定位為 100GW[19]。如前所述 , 若能將負(fù)荷點(diǎn)附近的分布式能源發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能及電力電子控制技術(shù)等很好地結(jié)合起來(lái)構(gòu)成微電網(wǎng) , 則可再生能源將充分發(fā)揮其重要潛力。日本已對(duì)中 國(guó)多個(gè)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(guó)新疆維吾爾自治區(qū)建設(shè)了微電網(wǎng)工程。 b 微電網(wǎng)在提高中國(guó)電網(wǎng)的供電可靠性、改善電能質(zhì)量方面具有重要作用。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(jì)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(jì)（論文） 14 去提高整體可靠性與電能質(zhì)量所帶來(lái)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(guó)發(fā)展。目前，中國(guó)已建立了許多熱電聯(lián)供項(xiàng)目，而微電網(wǎng)研究中心的資源配置與經(jīng)濟(jì)化思想非常值得借鑒。 d 微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間靈活的并列運(yùn)行方式可使微電網(wǎng)起到削峰填谷的作用，從而使整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)電設(shè)備得以充分利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 當(dāng)今微電網(wǎng)控制與保護(hù)方面研究熱點(diǎn) 微電網(wǎng)的控制 由微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析可看到，微電網(wǎng)如此靈活的運(yùn)行方式與高質(zhì)量的供電服務(wù)，離不開(kāi)完善的穩(wěn)定與控制系統(tǒng) [20]。其中一個(gè)基本的技術(shù)難點(diǎn)在于微電網(wǎng)中的微電源數(shù)目太多 , 很難要求一個(gè)中心控制點(diǎn)對(duì)整個(gè)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(cuò) , 就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓 [21]。 組成微電網(wǎng)的分布式微電源、儲(chǔ)能設(shè)備、負(fù)荷和各類控制裝置通常由電纜連接而成，這樣從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看，微電網(wǎng)呈現(xiàn)“強(qiáng)點(diǎn)弱邊”的緊湊網(wǎng)絡(luò)特征，其控制地點(diǎn)遍及全網(wǎng)，控制手段多樣，如何設(shè)計(jì)考慮全網(wǎng)絡(luò)特性的分散靈活控制策略以實(shí)現(xiàn)電能在微網(wǎng)與配網(wǎng)之間平滑存貯、安全調(diào)運(yùn)，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(shù)、微電網(wǎng)電壓多目標(biāo)優(yōu)化控制技術(shù)、分布式儲(chǔ)能設(shè)備的分散多代理控制技術(shù)、微電網(wǎng)安全控制技術(shù)和微電網(wǎng)與輸配電網(wǎng)的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法等。 目前，已有 3類經(jīng)典的微電網(wǎng)控制方法： a 基于電力電子技術(shù)的“即插即用”與“對(duì)等”的控制思想 該方法根據(jù)微電網(wǎng)控制要求 , 靈活選擇與傳統(tǒng)發(fā) 電機(jī)相類似的下垂特性曲線進(jìn)行控制，將系統(tǒng)的不平衡功率動(dòng)態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān)，具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。此外，該方法僅針對(duì)基于電力電子技術(shù)的微電源間的控制。另外，針對(duì)微電網(wǎng)中對(duì)無(wú)功的不同需 求，功率管理系統(tǒng)采用了多種控制方法，從而大大增加了控制的靈活性并提高了控制性能。 c 基于多代理技術(shù)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(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)控制系統(tǒng)。但目前多代理技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用多集中于協(xié)調(diào)市場(chǎng)交易、對(duì)能量進(jìn)行管理方面 , 還未深人到 對(duì)微電網(wǎng)中的頻率、電壓等進(jìn)行控制的層面。 綜合各國(guó)研究現(xiàn)狀 , 所以微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的未來(lái)研究方向是： a 在獨(dú)立和并網(wǎng) 2種運(yùn)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(yàn)； 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(yùn)行和控制； c 更加先進(jìn)、智能的控制策略； 微電網(wǎng)的保護(hù) 微電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)理論與方法：先進(jìn)的保護(hù)技術(shù)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(hù)主要面臨 以下困難：一是微電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活多變、現(xiàn)有的保護(hù)整定方法完全不適用；二是現(xiàn)有配網(wǎng)的過(guò)電流保護(hù)技術(shù)、分相電流差動(dòng)保護(hù)、方向比較式縱聯(lián)保護(hù)完全不適應(yīng)于復(fù)雜多變的微網(wǎng)線路；三是對(duì)與主網(wǎng)采用交 直 交接入方式的微電網(wǎng)，現(xiàn)有保護(hù)技術(shù)完全無(wú)能為力。 微電網(wǎng)的保護(hù)問(wèn)題與傳統(tǒng)保護(hù)有著極大不同 ,典型表現(xiàn)有： a 潮流的雙向流通； b 微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行 2種工況下 , 短路電流大小不同且 差異很大。 傳統(tǒng)的電流保護(hù)顯然無(wú)法滿足微電網(wǎng)保護(hù)的特殊要求 [25]。該方法以超過(guò)一定闌值的零序電流分量和負(fù)序電流分量作為主保護(hù)的啟動(dòng)值，將傳統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù)與之結(jié)合可取得良好的效果。發(fā)電機(jī)和負(fù)荷容量對(duì)保護(hù)的影響、不同類型發(fā)電機(jī)（如基于變流器和不基于變流器）對(duì)保護(hù)的影響及微電網(wǎng)不同運(yùn)行方式和不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)保護(hù)的影