微电网的发展研究

摘要：微电网是一种新颖的配电网结构，它作为分布式电源接入电网中的一种有效方式，已成为未来智能电网的重要组成部分。文章主要论述了微电网的概念和典型结构，以及微电网的相关研究，总结微电网在国际上的发展情形，综合本国国情为微电网的发展提出了建议。

关键词：微电网；分布式发电；发展概况

电力作为重要的二次能源，具备安全、经济、生产使用便利等优点，推动着当今社会的发展进步。作为集中式发电的有效补充，近年来分布式发电技术日趋成熟，其应用日益受到关注。然而分布式发电联入电网引起的一系列问题往往限制其在生产生活中广泛的应用。为协调大电网和分布式电源的矛盾，“微电网”的概念应运而生。作为“网中网”，微电网既可以并网运行，也可以在主网发生故障或其他情况下与主网解列而进入孤岛运行模式。

一、微电网的概念和典型结构

微电网是指由分布式电源、负荷单元和储能装置依照特定的拓扑结构构成的具有独立管理、维护、操控能力的集约化新型电力网络。微电网有两种运行方式：并网运行和独立运行。在联网运行模式下，微电网从主电网输入或输出电力。一旦主电网出现任何扰动，微电网就转换到独立模式，并且保持對优先级负荷的供电可靠性。

微电网的典型结构主要有：交流型微电网、直流型微电网和交直流混合型微电网。在交流型微电网中，输出交流电的分布式电源通常直接或者经AC/DC/AC转换装置连接至交流母线，输出直流电的分布式电源必须经过DC/AC逆变器连接至交流母线。直流网络结构中，分布式电源、储能系统和各类负荷均经过电力电子设备连至直流母线。同交流型微电网相比，直流型微电网更多需要关注的是电压控制与不同分布式电源间的环流抑制控制。交直流混合型微电网即可以直接向直流负荷供电，又可以向交流负荷供电，降低了电力变换带来的能量损耗，更高效，更具灵活性，发展最具潜力。

二、微电网的研究发展状况

目前，国际上关于微电网相关技术的研究日益深入，结合理论和技术实践的开展，很多国家建设了相关的实验示范系统，有的已经投入了市场化运营。

美国学者最早提出了“微电网”的概念，并对其组网方式、控制策略、电能质量改善措施等专题进行了长期深入研究。此后，在美国建成了包括一些大学校园微电网在内的数十个实际微电网工程。

欧洲对微电网的研究，主要关注多个微电网之间的互联问题，目的是解决未来大量分布式电源的可接入性问题，保证电网运行的稳定性。目前，欧洲部分国家的微电网技术逐渐走向成熟。

日本基于本国资源匮乏，能源短缺，各类用电需求日益增长的现实背景，对可再生能源发电投入了很大的研究力量。日本也建成了多个示范工程，如Archi微电网、Kyoto微电网、Hachinohe微电网、Tokyo gas微电网。

当前我国正处于经济与社会飞速发展的重要阶段，微电网技术发展方兴未艾，在国内的很多高校和科研机构也纷纷展开了积极的研究。我国的微电网主要以试点项目为主，例如浙江东福山岛微电网、江苏盐城大丰微电网、青海玉树微电网等实际工程。“十三五”期间，我国将在太阳能、风能占优势的区域设立微电网示范平台，还将推进建立100座新能源示范城市。但是我国微电网的发展与世界其他发达国家的研究实力相比，依然存在较大差距，需要多投入科研精力，促进其广泛的发展。

三、微电网的相关研究

（一）微电网的硬件研究

微电网的运行必须以先进的设备作支撑。这包括微电网的发、输、变、配、用的各个环节。为此需要研发适合的硬件设备，保证微电网的高效运行。

（二）微电网建模研究

建立微电网内部各元件的模型；构建微电网整体模型，包括总体模型结构、等值电机模型、等效静态模型等。

（三）微电网对大电网的影响研究

微电网的接入必然会影响大电网的运转，所以需要研究：微电网对系统稳定性的影响；微电网对电能质量的影响；微电网对网络损耗以及环境等方面的影响等。微电网中的电力电子设备对大电网造成谐波污染。关于微电网谐波问题的影响还需做进一步的研究和讨论。

四、微电网的发展展望

微电网技术在中国的发展，与国外微电网差距仍然较大。由于我国大多数可再生能源分布式发电成本还较高，在与集中式电站规模发电的竞争中处于劣势。所以，为了全面提高微电网的运行水平，提出以下几点建议：

1）确定完备的规划设计思路，根据负荷结构和用户需求量，合理确定电源的类型及容量，使能源的应用和转换达到最优。

2）微电网设计与运行中最根源的问题是能量平衡控制。微电源具有的多种特性使其在运行中应根据气象条件和负荷预测结果提前制定微电源发电计划和电网购电计划，保证微电网在两种运行模式下都能维持功率平衡，并使微电网总体运行成本最小。

3）可靠的安全保护机制。研究适应微电网特点的安全保护装置和故障检测设施，形成同时满足微电网两种运行模式的保护措施。

4）目前我国还没有建成可再生能源消费的稳定市场，缺乏需求和投资市场的刺激，而且微电网建设成本较高，推广速度缓慢；因此，微电网的发展除了需要在技术上的不断进步，还需在政策上大力扶持。

参考文献：

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[4]左文霞，李澎森，吴夕科，程军照.微电网技术及发展概况[J].中国电力，2009，42（7）：2630.

作者简介：张双（1996），女，汉族，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化；赵卫超（1994），男，汉族，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化。

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