微電網(wǎng)概念

微電網(wǎng)被看成未來(lái)電力系統中輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)之后的第三級電網(wǎng)結構，已成為世界各國的國家能源戰略和未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展戰略的重要組成部分。微電網(wǎng)的概念提出于21世紀初期，是通過(guò)建立一種全新的概念，使用系統的方法解決風(fēng)電和光伏等間歇性分布式電源并網(wǎng)帶來(lái)的各種問(wèn)題。微電網(wǎng)系統是一種具有非常獨特和復雜動(dòng)態(tài)特性的新型自治發(fā)供電系統，在運行模式、網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、電源配置、控制策略和運行優(yōu)化等方面與傳統電力系統相比都具有非常大的差異性。文中以系統視角來(lái)研究概括了微電網(wǎng)典型特征、關(guān)鍵技術(shù)以及各種成果與展望，希望為我國微電網(wǎng)技術(shù)研究與應用推廣提供一種有益的方法指導和學(xué)術(shù)價(jià)值。

微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

微電網(wǎng)由于包含數量眾多、特性各異的多種分布式電源，而具有非常復雜的動(dòng)態(tài)運行特性和能量管理問(wèn)題，這導致了微電網(wǎng)系統的協(xié)調運行與控制機制十分復雜。為了有效協(xié)調控制各分布式電源來(lái)實(shí)現和保證系統的安全穩定、經(jīng)濟可靠的運行目標，需以系統的視角對微電網(wǎng)的規劃設計、微電網(wǎng)的運行控制、微電網(wǎng)的保護及微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

微電網(wǎng)的規劃設計：是研究開(kāi)發(fā)微電網(wǎng)系統的第一階段內容，是保證系統安全穩定、經(jīng)濟可靠運行的重要基礎，其目的在滿(mǎn)足系統的穩定運行和所轄負荷需求的條件下，通過(guò)優(yōu)化選擇系統結構及電源配置，實(shí)現和滿(mǎn)足微電網(wǎng)系統在規劃期間的安全穩定運行和最小化的系統投資成本目標，微電網(wǎng)規劃設計主要涵蓋了具有能源互補特性的多種混合分布式電源組合類(lèi)型、分布式電源的選型、運行方式、優(yōu)化目標、運行策略與約束條件、優(yōu)化算法以及系統網(wǎng)絡(luò )結構設計等關(guān)鍵內容。

微電網(wǎng)的運行控制：是實(shí)現和保證微電網(wǎng)系統安全穩定、經(jīng)濟可靠運行的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現單元級的分布式電源控制和系統級的微電網(wǎng)控制兩個(gè)不同層面間的協(xié)調協(xié)作優(yōu)化。微電網(wǎng)的運行控制技術(shù)主要包括微電網(wǎng)的運行控制模式、運行控制策略、各分布式電源的控制方法(包含逆變控制)以及多分布式電源間的協(xié)調控制方法等關(guān)鍵內容。

微電網(wǎng)的保護：是指當微電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)而能夠快速識別、定位及切除故障并恢復系統安全穩定運行的一種關(guān)鍵技術(shù)。并網(wǎng)運行模式的故障主要體現在微電網(wǎng)外部故障與內部故障，根據不同的故障位置選取的相應故障保護策略而排除故障。離網(wǎng)運行模式的故障主要體現在電源故障與饋線(xiàn)故障，進(jìn)而采用電源保護或饋線(xiàn)保護方法排除故障。

微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行：是實(shí)現和保證微電網(wǎng)系統經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的第三階段關(guān)鍵技術(shù)，也是檢驗微電網(wǎng)規劃設計與控制方案優(yōu)劣的最終體現。微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行優(yōu)化問(wèn)題應充分考慮微電網(wǎng)的運行方式、優(yōu)化調度目標、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益、優(yōu)化算法、優(yōu)化調度策略以及運行約束條件等重要因素，進(jìn)而在滿(mǎn)足負荷供電質(zhì)量和供電可靠性的基礎上切實(shí)實(shí)現最大化利用可再生能源、減少溫室氣體排放和降低系統電力成本。

微電網(wǎng)的典型特征

微電網(wǎng)系統由于包含有數量眾多、特性各異的多種分布式電源而成為一個(gè)大規模、非線(xiàn)性、多約束和多時(shí)間的多維度復雜系統，具有復雜性、非線(xiàn)性、適應性、開(kāi)放性、空間層次性、組織性和自組織性、動(dòng)態(tài)演化性等復雜系統特征，屬于一類(lèi)變量眾多、運行機制復雜、不確定性因素作用顯著(zhù)的特殊的復雜巨系統。因此，微電網(wǎng)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)應用應首先對其典型特征有全面的認識和掌握。

微電網(wǎng)的構造理念是將分布式電源靠近用戶(hù)側進(jìn)行配置供電，輸電距離相對較短，其負荷特性、分布式電源的布局以及電能質(zhì)量要求等各種因素決定了微電網(wǎng)在容量規模及電壓等級、結構模式和控制模式等主要方面呈現有別于傳統電力系統的典型特征：

①容量及電壓等級：微電網(wǎng)的容量規模相對較小，其電壓等級常為低壓或者中壓等級;

②結構模式：微電網(wǎng)按照供電制式可分為交流、直流和交直流混合三種不同結構，技術(shù)最成熟，應用最廣泛的是交流微電網(wǎng)結構;

③控制模式：微電網(wǎng)主要有對等控制模式和主從控制模式兩種，主從控制模式仍是目前國內外微電網(wǎng)實(shí)驗系統與示范工程的主流。

微電網(wǎng)的成果與展望

成果：針對當前世界各國和地區已建立的各種微電網(wǎng)實(shí)驗室系統與示范工程項目，表1概括分析了國內外典型微電網(wǎng)系統的典型特征以及所采用的關(guān)鍵技術(shù)，充分體現了世界各國對微電網(wǎng)技術(shù)的不斷探索與研究，為進(jìn)一步擴大微電網(wǎng)技術(shù)研究與應用奠定了堅實(shí)的基礎。

展望：為了進(jìn)一步深入推進(jìn)我國微電網(wǎng)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)應用，筆者認為一些亟待解決的微電網(wǎng)新技術(shù)包括：大容量的多級混合微電網(wǎng)技術(shù)、智能微電網(wǎng)技術(shù)、直流微電網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)的多代理控制技術(shù)、面向整個(gè)微電網(wǎng)系統的各種仿真和應用工具軟件開(kāi)發(fā)，以及微電網(wǎng)多方向潮流交換的高智能型繼電保護技術(shù)與產(chǎn)品等。

微電網(wǎng)是實(shí)現分布式發(fā)電技術(shù)大規模應用、有效提高系統供電可靠性的一種新型自治電力系統，基于以上對微電網(wǎng)的典型特征及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行的總結和分析可知：

①微電網(wǎng)是一個(gè)非線(xiàn)性、多約束、多時(shí)間尺度和多維度的復雜系統，應以系統角度深入了解微電網(wǎng)的典型特征和關(guān)鍵技術(shù)，才能科學(xué)研究和開(kāi)發(fā)應用微電網(wǎng)。

②為了實(shí)現微電網(wǎng)整個(gè)系統安全、穩定、可靠和經(jīng)濟運行目標，應在綜合考慮微電網(wǎng)典型特征的基礎上，遵循因地制宜、因時(shí)制宜的設計原則，合理選擇微電網(wǎng)各關(guān)鍵技術(shù)。

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