1、微型电网关键技术应用综述摘要： 本文介绍了微型电网提出的背景，说明了微型电网的结构和概念。结合当今国际对上微型电网的研究动态和成果下，探讨了现阶段微电网研究中的关键技术。最后结合中国的实际对微型电网在我国的应用前景和发展潜力进行了探讨。 关键词： 微型电网；关键技术；应用前景 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 如今， 电力系统联网规模越来越大，发电设备也越来越相对集中，可随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸显。近年来这些在我国连续大范围内发生的大停电事故将大规模电网系统供电的缺陷暴露无遗。大规模电网运行调度不灵活等因素既难以保障经济社会对电网越
2、来越高的安全性、可靠性要求；同时也不能满足用户越来越多样化的供电需求。由此，人们开始关注分布式发电1。分布式发电也称分散式供能，它一般是指将相对小型的发电装置分散布置在用户附近的供能方式，具有电源位置灵活的特点，适应分散电力需求和资源分布；分布式电源与大电网相结合，也被广泛认为是高效利用能源、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式。尽管分布式电源优点突出,但其本身也存在许多问题，如分布式电源单机接入成本高，控制困难等2。它相对大电网来说还是一个不可控源。为协调大电网与分布式电源间的矛盾 , 尽量减少其对大电网的冲击，充分挖掘其价值和效益,微型电网的概念随之应运而生。 1 微型电网概况 1.1 微
3、型电网基本概念 微型电网，简称微电网，也称微网。国际上目前对微型电网的定义不尽相同。一个相对较为经典的概念是美国电力可靠性技术解决方案协会于 2002 年首次从结构、控制、经济等方面系统全面提出的：微网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微网内部的电源主要是由电力电子装置负责能量转换，并提供必须的控制；微网相对外部大电网表现为单一的可控单元，同时满足用户对电能质量和供电可靠性、安全性的要求。 整个微网对外是一个整体，通过断路器和公共连接点 PCC 与公用大电网相联。微网系统内一般含有多个用电负荷，它们既可以从大电网中获取电能也可以直接由微网自身的微源提供电能。此外，微
4、网微电源中的一些微型燃气轮机发电系统等还可通过热电联产或是冷热电联产的形式向用户供热、制冷，提高能源多级利用效率。 1.2 微网的两种运行方式 微网可以运行于孤岛和并网两种状态。所谓孤岛运行是指在电网故障或需要与公用大电网（主网）断开时，其自身微电源和储能装置对相应的负荷设备提供能量而单独运行。微网处于孤岛运行时由于自身提供的能量一般较小不足以满足网内所有负荷的电能需求，因此对网内负荷的重要程度不同而进行分级供电以保证重要负荷的供电可靠性。并网运行就是微网与公用大电网相连，和大电网进行电能交换。 2 国外微网的研究概况和进展 2.1 美国的微网研究 美国在 1999 年首次提出微网的概念，并于
5、 2002 底完整提出。CERTS被认为是世界上微电网研究机构中最权威的一个。目前，美国微电网理论研究成果已经在实验室平台上得到了成功检验，并在美国北部建立了第一个微电网示范性工程。美国微网未来研究的重点主要集中在满足多种电能质量的要求、提高供电的可靠性、降低成本和实现智能化等方面。2.2 欧盟的微网研究 微网在欧洲被认为是未来电网的有效支撑， 欧洲各国近几年来就微型电网的研究和建设彼此之间开展了许多合作和研讨。2005 年，欧洲提出“Smart Power Networks”计划3，实现充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合。目前，欧洲已初步形
6、成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论；并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。欧洲已建立的微电网示范工程主要有希腊基斯诺斯岛微电网、德国曼海姆 Wallstadt 居民区示范工程、西班牙 LABEIN 项目、葡萄牙 EDP 项目、葡萄牙Continuon 项目、丹麦 ELTRA 项目等4。 2.3 日本的微网研究 日本在微网的研究应用上也一直在加速地进行着。目前日本微电网示范工程建设处于世界领先地位，专门成立了新能源与工业技术发展组织。它负责统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源应用的研究。2003 年在青森县、爱知县和京都 3 个微电网的试点，名古屋市附近的中部机场微网
7、项目也已于 2007 年初开始运行。日本对可再生能源的重视程度高于其他国家，在微电网方面的研究更加强调控制与电能存储。3 微网中的关键技术和问题 3.1 微网的控制 由微网的结构可知, 要实现灵活的运行方式和高质量的供电服务, 肯定离不开完善的控制系统。控制问题也正是微网研究中的一个难点问题。由于微网中微电源数目太多, 很难像大电网统一调度那样做到在一个调度中心点对整个系统故障和异常做出相应的控制。因此, 微电网控制的核心任务是做到能够基于本地信息对电网中的事件做出自主反应。微电网控制应当保证如下几点：任一微电源的接人不对系统造成影响；平滑地与电网并列、分离；对有功、无功进行独立控制；具有校正
8、电压跌落和系统不平衡的能力。目前, 已有基于电力电子技术的“ 即插即用”型微电网控制思想。微网控制系统的研究方向是在独立和并网种运行方式下已有的频率电压控制方法在微电网中的适用性校验；不同类型微电源可控和间歇的运行和控制以及其它先进智能的控制策略。 3.2 微网的保护 微网的保护与传统保护有着很大的不同。如文章前面所述，微网存在孤岛和并网两种运行方式，因此, 如何在孤岛和并网两种运行状况下均能对微电网内部故障做出响应以及在并网情况下快速感知大电网故障, 并同时保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性, 是微电网保护的关键, 也是微电网保护的难点。传统的电流保护无法满足微网保护的特殊要求，主要缘
9、由在于一、微电网潮流存在双向流通；二、微电网在并网运行与独立运行情况下, 短路电流大小不同且差异很大。 3.3 微网接入主网的标准和条件 微网接入大电网的条件和标准也是值得重点关注的问题。由于微网中分布式电源具有很大的分散和不稳定性使得微网接入大电网的标准很难快速实现统一。目前已有新的分布式电源的入网标准，新标准对分布式独立电力系统的设计、运行及接人系统导则赶今进行了详细规定。目前，虽然燃料电池、光伏发电、储能系统等在发挥微电网节能降耗及环保效益方面具有极大潜力, 但目前这些新型电源的成本仍然较高。再者，微网发展还有许多管理和政策上的障碍。综上条件，灵活协调微网内部的能量交换与管理, 建立高效
10、、公正、安全的市场机制, 加紧制定相应的管理政策和法规等是当前及今后一段时期的努力方向。 4 微网在我国的应用前景 微电网的发展在我国尚处于起始阶段，但微电网的特点适应我国电力发展的需求和方向，并且有着广阔的发展前景。具体来讲有以下两点：（1）微型电网是我国缓解能源紧张，发展可再生能源的有效形式。国家“十二五”规划已将积极推动和鼓励可再生能源的发展作为中国重点发展战略之一。一方面，充分利用可再生能源发电对调整能源结构、保护环境、开发西部、解决农村及边远地区用电、进行生态建设等均具有重要意义；另一方面，中国可再生能源的发展潜力巨大，我国政府制定的 2020 年可再生能源发展目标将可再生能源发电的
11、装机容量定位为100GW，由此可见发展潜力巨大。我国用电高峰期较为集中，微网与大电网间灵活的并列运行方式可以使微电网起到削峰填谷的作用， 从而使整个电网的发电设备得以充分利用，实现经济运行。 （2）微型电网对中国发展热电联产具有极大地指导意义。我国是一个热能消耗大国，尽管目前已建立了许多供热项目，但很多项目的供热集合程度以及综合效率发挥的并非很好。微网研究中的热电联产经济优化思想和成果非常值得借鉴。如何就近将合适容量的热力用户与电力用户组成微网，以获取最佳技术结合，对中国提高能源利用效率，优化能源结构、减少环境污染等具有深远意义。 5 结束语 微型电网的出现将从根本上改变传统大电网对负荷供电方
12、式，其在降低能耗、提高电力系统可靠性、灵活性等方面具有巨大潜力。世界上很多国家都已参与到微型电网的研究中，建立了很多微型电网示范工程和测试平台，并且取得了一定的理论和应用成果。但是诸如微电网的运行与控制，微电网相关电能质量，微电网保护以及微电网的接入标准等方面都存在很多问题。微网的发展在我国尚处在起始阶段，但鉴于我国实情，可以预知微电网在我国有着巨大的应用潜力和发展前景。 参考文献： 1 黄伟，孙昶辉，吴子平，张建华等。含分布式发电系统的微网技术研究综述J.电网技术 2009.5. 2 Funabashi T,Yokoyama R.Microgrid field testexperiences in Japan C,IEEE Power Engineering Society General Meeting, Montreal, 2006.4 3 盛?，孔力，齐智平，等.新型电网微电网（Microgrid）研究综述J.继电器，2007，35（12）：75-80. 李智：男，1984 年，湖北武汉人，硕士研究生，从事配电网规划与运行方面工作 李元林： 男，1987 年，重庆合川人，本科，从事配电网规划与运行方面工作。
