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摘要：为了推广中小型清洁能源的应用，微电网技术的研究与开发得到了高度重视。本文针对微电网技术及其应用前景进行了简要分析与探讨，仅供参考。
关键词：微电网技术；应用；前景
这些年来，全球发生了多次大范围停电，这说明电网建设还存在诸多问题，目前的电能还是不能保障好全部用户的需求，远距离的超高压成本越来越大，给电网的稳定带来隐患。与传统集中供电模式相比较，分布式发电以其接近用户侧、运行方式灵活、就地消纳清洁新能源等优点受到广泛关注。然而，分布式发电技术自身存在诸多潜在弊端，如电源接入成本高、功率输出波动等，其规模化接入电网后会给电网运行控制带来一系列影响。
1微电网概述
“微电网”，是相对传统“大电网”而言的一个概念，是指采用先进的控制技术以及电力电子装置，把分布式能源和它所供能的负荷以及储能等设备连接形成一个微型的完整电网。这种“微型”的电网是从发电、输变电，直到终端用户的完整电力系统，既可以自身形成一个功能齐全的局域性能源网络，以不干扰输配电系统的方式“孤网运行”;也可以通过一个公共连接点与市政电网并网连接。当微电网电源功能不足时，可以通过大电网补充缺额；当发电量大时，可以将多余电量馈送回大电网。必要时，两种模式间可以进行切换，这充分维护了微电网和大电网的安全稳定运行。
作为多种分布式能源的集大成者，“微电网”技术具有广阔的发展空间和应用场景。在一套完整的微电网系统中，分布式能源作为发电侧的供能主体，把分散的电的来源、载量、储备能量的单元和监督保护设备等合理融在一起，成为了单独能够掌控的部分，不同品类的能源之间能够协同互补;在用电侧，用最靠近的站给居民提供电量，降低了运输电线的损坏消耗。由非动态开关在公共接触点和上层电网连接，能够完成孤立岛屿和并肩网络方式之间的无障碍变化，系统对用电负荷进行监测和控制;在控制系统层面，微电网需要进行内部调度以及与外部的沟通，实现高度自治;蓄冷、蓄热和电储能使得微电网兼具安全性以及灵活性。
按照是否与大电网联接，微电网可以分为离网型和并网型两类。离网型微电网的应用场景包括解决海岛和偏远地区的用电问题，并网型则为用户的供能安全添加了一份保障，加强了从上层电网络事件抵抗影响的抵抗力，提高系统的经济效益。
2微电网技术的特点
2.1清洁
微电网以分布式清洁能源为主，允许接入多种清洁发电方式和储能单元，能够实现内部电源和负荷的一体化运行，能够满足清洁能源电力充分的并网消纳，提高了清洁能源利用效率，有利于分布式发电的长远发展。
2.2智能
微电网包含有智能化的技术和设备。智能设备主要有快速仿真计算软件、先进的能量管理系统（EMS）、高级电力电子设备、分布式储能管理装置、高级计量装置以及基于先进的通信和网络体系的一次、二次设备。
2.3自治
微电网系统是一种新型自治发供电系统，具有独特和复杂的动态特性，作为小型能源网络，既可平滑接入大电网又可作为独立电网自治运行，始终能够实现微电网内的电量自我平衡。
2.4可靠
微电网基于实时通信、快速控制和储能单元，能够在稳态和暂态过程中实现功率平衡和电压/频率稳定，保证了供电的可靠性和电能质量；其孤网运行模式可以在大电网发生故障时继续保障供电，提高了供电可靠性；精准的微电网控制技术可以很好地管理谐波和无功功率，有效改善电能质量，提高电网的抗灾害打击能力，保证了网内电力供应的安全性。
2.5灵活
微电网不仅可以实现分布式能源的广泛接入，及时根据运行状况处理分布式电源的连接和断开，为分布式电源的高效利用提供一个有效的途径，还可以根据不同的需求，选择不同的运行方式，通过众多电源与储能装置的协同工作，实现能源生产消费的全方位灵活调度和能源的高效运营。微电网作为单一受控单元实现“即插即用”，还可根据用户需求灵活定价，提供不同级别的电能质量。
2.6互动
微电网在保证高可靠性同时能够实现与电网和用户的友好互动，积极鼓励用户参与电网管理，可按照用户提供的信息进行动态实时调整，实现供需平衡和经济运行，从而削峰填谷，实现分布式能源的优化合理配置，既增强用户体验，为消费者提供优质的电力服务和减少能源消耗的途径，又实现电力与环境的和谐发展，可促进能源互联网的实施落地。
3微电网核心技术
目前，微电网技术已经成为电力系统技术领域中的前沿技术，其核心技术主要有微电网规划设计技术、新能源发电技术、储能技术、控制运行技术、微电网安全与保护技术和经济运行优化技术等多项技术。
3.1微电网规划设计技术
微电网的规划设计是开发应用微电网系统的第一步，主要涵盖了具有能源互补特性的多种混合分布式电源组合类型和分布式电源的选择、系统运行方式、优化目标、运行策略与约束条件、优化算法以及系统网络结构设计等关键内容。
3.2新能源发电技术
新能源发电技术，主要是光伏、风力、小型水力、生物质能、潮汐、天然气等多种成熟发电技术。
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3.3储能技术
微电网储能技术在微电网中能够起到削峰填谷的作用，可实现高效地利用分布式间歇能源的目的。储能技术主要有蓄电池储能、飞轮储能、超导磁储能、超级电容器储能技术等。目前，高成本储能设备制约了微电网的高速发展，世界各国都在攻关，目标是实现低成本和高储能。
3.4控制运行技术
微电网控制运行技术能完成单元级的分布式电源和系统级的微电网两个层级控制并能实现两个层级的优化协调，是确保微电网安全稳定、经济可靠运行的关键技术，微电网的运行控制技术主要包括微电网的运行控制策略、运行控制模式、各分布式电源的控制方法（包含逆变控制）以及多分布式电源间的协调控制方法等关键技术。
3.5微电网安全保护技术
微电网安全保护技术是指当微电网发生故障时而能够快速识别、定位及切除故障并恢复系统安全稳定运行的一种关键技术。并网运行模式的故障包括微电网外部故障与内部故障两大类型，保护技术能自动识别故障类型的不同，启动相应安全保护策略来消除故障；独立运行模式的故障主要涉及到电源故障与馈线故障，保护系统可采用电源保护或馈线保护方法解决故障问题。
3.6经济运行优化技术
微电网的经济运行优化技术是实现和保证微电网系统经济效益和环境效益的关键技术，要实现微电网的经济优化运行，必须以提高微电网系统经济效益和环境效益为核心指标，在微电网的运行方式、运行约束条件、调度优化目标、调度优化策略、优化算法等方面下功夫，只有这样才能在满足负荷供电质量和供电可靠性的基础上，实现分布式清洁能源高效利用、减少温室气体排放和降低系统电力成本。微电网的经济运行优化技术体现在能量管理系统EMS中。
4我国微电网应用展望
微电网有着不可忽视的作用，它优于大电网，在它出现问题不能及时供电时，可以作为后续电源继续进行供电，因为不受其他自然因素的影响，是现在我们国家积极去发展和扶持的一个项目。目前我国微电网发展处于起步阶段，还需要进行技术、管理、政策等方面的研究与实践。
微电网技术已在世界范围内取得了一定的理论和应用成果，但在诸如微电网的运行与控制、微电网电能质量、微电网保护以及微电网的接入标准等方面仍存在很多问题和不足。为此，为了进一步深入推进微电网技术的研究和开发应用，亟待解决的微电网新技术。
1)大容量的多级混合微电网技术。近些年来，单体微电网技术研究和应用已获得一定的成功，但在复杂的多级混合微电网技术上仍还处于起步阶段，还无法满足基于微电网技术的区域性多级配电系统改造需求。
2)智能微电网技术。当前，微电网在自动发电、智能控制和最优运行等新技术仍有较大不足，难以满足用户实际需求。另外，电网的智能化(智能电网)也要求微电网的智能化。
3)直流微电网。相对交流微电网，直流微电网具有无电力变换、没有无功电流以及控制简单等优点，虽然仍还处于初期阶段，但应作为一条重要的未来发展方向和新兴技术给予足够的重视。
4)微电网的多代理控制技术。目前，多代理控制技术(MAS)为解决微电网内多分布式单元间的复杂协作任务提供了一种新的求解途径和方法，但目前关于微电网多代理控制技术的研究相对较少，实用性成果缺乏。
5)面向整个微电网系统的各种仿真和应用工具软件，如微电网自动发电控制和能量管理系统等。微电网是一个系统性电力解决方案，但目前大多数研究主要集中在微电网的某个单体技术。只有研究和开发出相应的整体性微电网系统的工具软件，才有更加现实的推广和应用价值。
6)微电网多方向潮流交换的高智能型继电保护技术与产品。
目前我国微电网范围界定尚不明确，运营模式尚未理顺，需要在提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制电能质量要求、降低运行成本等方面积极开展适合我国国情的微电网运营模式的研究，为规范和引导微电网投资建设提供有力依据。
在政策方面急待出台从税收、产业扶持等方面加以规范和落地。微电网的发展规划需要对现有国际同类设施做大量的分析研究，然后经过综合性的评价与创新开发，创造出新型供电方式，为国内微电网的行业发展建立指引性的标准。
结语
微电网是实现分布式发电技术大规模应用、有效提高系统供电可靠性的一种新型自治电力系统，具有节能、方便、可靠性高等特点，在应用中具有巨大潜力。为了实现微电网整个系统安全、稳定、可靠和经济运行目标，应在综合考虑微电网典型特征的基础上，遵循因地制宜、因时制宜的设计原则，合理选择微电网各关键技术。使电能更加低碳环保，破除偏远地区供电难等问题，结合先进的规划方法和管理措施，以达到资源利用率高、对环境友好和供电充足等目标。
参考文献
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[3] 马艺玮,杨 苹,王月武,赵卓立. 微电网典型特征及关键技术[J]. 电力系统自动化, 2015(8).
作者简介
黄文槐（1970.6-），男，四川射洪人，河海大学电力系统通信，工程师，单位：四川科锐得电力通信技术有限公司
论文作者:黄文槐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
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