摘要：论述了推动微电网发展的因素及国内外发展状况。对微电网的系统结构、多源协调控制方式进行了分析。介绍了直流用电设备和直流保护设备的类型。提出微电网存在的问题及未来的发展前景。
关键词：分布式电源；微电网；接入；控制系统
引言：开发利用新能源是环境治理和生态保护的客观要求，也是满足人类社会可持续发展需要的选择。伴随着国际上“低碳经济”理念的提出，我国也顺应客观形势，提出了“节能减排”的发展规划和目标。分布式发电作为一种依托于新能源发展起来的发电模式，以其灵活、环保和高效的特性，受到了人们越来越多的关注和重视。近年来，国务院各部委为鼓励分布式电源建设制订了多项政策，明确了要积极开拓分布式发电应用市场、加快产业结构调整和科技进步、规范产业发展秩序、加强并网管理和服务、完善支持政策等措施。
1微电网相比于传统交流电网的优势
用电需求不断的增长及能源结构的转变，加快了世界范围内电网的建设和改造，新能源的接入对交流电网产生一系列新的挑战。在电力电子技术迅速发展的今天，利用新能源实现分布式发电的微电网引起了国内外广泛的研究。微电网相比于传统交流电网具有如下优势：
（1）微电网是消纳新能源的有效补充，分布式新能源大部分是以直流的形式发电，要经过升压和逆变两次变换后才能并入交流配电网。风机等发出的虽然是交流电，但是由于频率不稳定，需要经过AC/DC、DC/AC两次变换才能并网。而接入微电网后即可省去逆变环节的费用及逆变产生的能量消耗。
（2）随着直流家电的推广，未来直流负荷所占的比重会越来越大。到2020年，累计产销量超过500万辆，预示着电动汽车将成为未来的主流。采用微电网可以降低损耗并节省所有整流环节产生的费用。
（3）船舶、航空、地铁、电动汽车、数据中心、敏感负荷及高科技用电场合需要大规模的储能设备来保证不间断供电，储能可以直接通过DC/DC变换接入直流母线与微电网共同向负荷供电，因此，具有更高的可靠性。除此之外，微电网线路成本低、输电能力强、不需要对电压的相位和频率进行跟踪，也不需要考虑配电线路的涡流损耗和线路吸收的无功功率，具有更高的转化效率，能较大提高系统的可控性和可靠性，同时符合节能要求。
2分布式电源及微电网接入控制系统
2.1系统总体架构及控制模式设计
分布式电源/微电网接入控制系统监控大量的非常规发电设备，区别于传统的配电网自动化系统，其下允许接入一个或多个分布式电源或微电网系统，每个分布式电源或微电网系统根据实际情况可装设相应的就地控制系统。为此，本文对分布式电源/微电网接入控制系统提出了三层架构设计，分为设备间隔控制层、协调控制层和接入控制层三个层面，对分布式电源接入进行综合管理和控制。
设备间隔控制层包含光伏发电控制器、风机控制器、储能电池双向控制器、相关测控终端和其他在线监测装置等设备，设备层接受协调控制层的具体执行指令；协调控制层负责风光储等微电网的协调控制，例如调压、调频和运行模式切换策略一般由协调控制层制定，并发送相应的控制命令给设备层具体实施控制，同时负责向接入控制层上送分布式电源或微电网信息。接入控制层接受协调控制层/设备间隔层设备上送的分布式电源或微电网监控信息，并与DMS系统交换信息，主要功能包括分布式电源及微电网运行监视和控制，及相关的高级应用功能。分布式电源控制策略一般由接入控制层综合配电网运行的安全、经济等因素分析制定后下发给协调控制层，进行分解执行。
该系统控制模式设计比较灵活，既能适应分布式发电设备快速反应的要求，又能保证配电网调度慢速控制的需要。整个系统对通信要求不高，当接入控制层与协调控制层之间通信出现故障，协调控制层能局部自治运行，而设备控制层一方面执行协调控制层控制命令；一方面就地自适应完成紧急快速控制。
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2.2接入控制系统功能设计
分布式电源/微电网接入控制系统软件主要包含两个部分：系统平台软件和应用功能软件。功能设计主要包含如下部分：分布式电源/微电网监控功能、分布式电源/微电网调度管理功能和高级应用功能等。
2.2.1系统监控功能
分布式电源/微电网并网后，配电网调度系统不再对其内部细节进行管理和调度，而仅把其当作一个等效发电机或负荷进行管理。从配电网角度来看，监控的重点为并网点的电气量。同时，接入控制系统还要具备对多个分布式电源/微电网进行整体监控的功能等。
2.2.2分布式电源/微电网调度管理
（1）并网点功率控制并网点是指分布式电源/微电网与主网并列运行时，即与常规配电网在主回路上存在电气连接时，其连接点一般称为“并网点”。通过10～35kV电压等级并网的分布式电源应具有调节有功功率和电压的能力，确保分布式电源最大输出功率及电压值不超过电网调度机构的给定值，以确保电网故障或特殊运行方式时电力系统的稳定。配电网调度层通过下发并网点功率控制命令实现对分布式电源输出功率的调节。
（2）并网核准分布式电源/微电网不合理的并网容量和位置会给配电网带来负面影响，接入控制系统通过仿真计算和分析，可对新建分布式电源的入网申请按照相关技术指标进行技术核准。
（3）微电网运行模式切换功能微电网模式切换控制主要根据配电网和微电网内部的运行情况，确定其运行模式，主要包括：并网运行和独立运行两种模式。当配电网未发生故障而需要调整运行方式时，微电网按预先设置的控制策略，解列为孤岛，并采取适当的孤岛运行策略[6]。当配电网发生由于非计划、不可控故障时，应能实时探测分析微电网是否处于孤岛状态，并采取适当的微电网孤岛运行策略。
（4）安全防误分布式电源并网点欠电压时，接入控制系统具备报警功能，并实现并网点开关的迅速断开，实现分布式电源与失电压、欠电压电网的有效隔离，防止反送电。接入控制系统在下达并网指令前，会先确认电网侧电压、频率是否满足并网条件。
（5）接入控制可视化接入控制系统可通过丰富的界面元素，以多种生动形象的方式展示分布式电源的运行状况和接入控制过程。
2.2.3高级应用功能
（1）并网点功率计划管理功能；（2）分布式电源电能质量监测管理及统计分析；（3）分布式电源发电预测（4）分布式电源/微电网的馈线自动化；（5）含分布式电源的配电网经济运行控制；（6）分布式电源供电经济性评估；（7）微电网控制策略模拟。
结束语：为了满足社会各方面用电的需求，对微电网的研究将从低压向中高压发展，并能体现较强的经济性。不同电压等级的微电网通过直流输电线路形成互联，可形成网状的多元化直流电网。随着我国对智能电网投资比重的加大，我国会出现交流网和直流网相融合的混合智能电网模式。多种类型的发电形式和组网方式使得未来电力系统的可靠性和灵活性得到不断的完善。
参考文献：
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[4]詹胜，邵建设.配电网智能化过程中分布式电源接入系统研究[J].电气应用，2015，34（18）：79-88.
[5]李鹏，窦鹏冲，李雨薇，周逢权，汪海蛟.微电网技术在主动配电网中的应用[J].电力自动化设备，2015，35（04）：8-16.
论文作者:周泽军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/27
标签：电网论文; 分布式论文; 电源论文; 控制系统论文; 配电网论文; 电压论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第7期论文;