能源是現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，是人類生命存在和繁衍的生命線。傳統(tǒng) 化石能源的逐步耗竭，使能源危機(jī)已逐步逼近。中國(guó) 21 世紀(jì)的能源工業(yè)將是能 源資源利用與環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的改造型新工業(yè)，因此，合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)， 大力開發(fā)可再生能源和其它新能源，走多元化潔凈能源發(fā)展道路，是我國(guó)社會(huì)可 持續(xù)發(fā)展的必由之路。

微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置 構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子 接口的小型機(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)能裝置，它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓 低及污染低等特點(diǎn)。 開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī) 模接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有 效的方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過(guò)渡。

1. 微電網(wǎng)的含義與研究動(dòng)態(tài)

目前世界上許多國(guó)家己開展微電網(wǎng)研究，立足于本國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)際問(wèn)題提出了各自的微電網(wǎng)概念和發(fā)展目標(biāo)。作為一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，微電網(wǎng)在各國(guó)的發(fā)展呈現(xiàn)不同的特色。

1.1 美國(guó)微電網(wǎng)的研究

ERTS(Consortium for Electric Reliability Technology Solutions)合作組織由美國(guó)的電力集團(tuán)、伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)組成的，在美國(guó)能源部和 加州能源委員會(huì)等資助下，對(duì)微電網(wǎng)技術(shù)開展了專門的研究。CERTS 定義的微 電網(wǎng)基本概念：這是一種負(fù)荷和微電源的集合。該微電源在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)提供 電力和熱力的方式運(yùn)行，這些微電源中的大多數(shù)必須是電力電子型的，并提供所 要求的靈活性，以確保能以一個(gè)集成系統(tǒng)運(yùn)行，其控制的靈活性使微電網(wǎng)能作為 大電力系統(tǒng)的一個(gè)受控單元，以適應(yīng)當(dāng)?shù)刎?fù)荷對(duì)可靠性和安全性的要求。 CERTS 定義的微電網(wǎng)提出了一種與以前完全不同的分布式電源接入系統(tǒng)的 新方法。傳統(tǒng)的方法在考慮分布式電源接入系統(tǒng)時(shí)，著重在分布式電源對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。按傳統(tǒng)方法當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要確保聯(lián)網(wǎng)的分布式電源自動(dòng)停運(yùn)， 以免對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響。而CERTS 定義的微電網(wǎng)要設(shè)計(jì)成當(dāng)主電網(wǎng)發(fā)生故 障時(shí)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)無(wú)縫解列或成孤島運(yùn)行， 一旦故障去除后便可與主電網(wǎng)重新 連接。這種微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是它在與之相連的配電系統(tǒng)中被視為一個(gè)自控型實(shí)體， 保證重要用戶電力供應(yīng)的不間斷，提高供電的可靠性，減少饋線損耗，對(duì)當(dāng)?shù)仉?壓起支持和校正作用。因此，微電網(wǎng)不但避免了傳統(tǒng)的分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的一 些負(fù)面影響，還能對(duì)微電網(wǎng)接入點(diǎn)的配電網(wǎng)起一定的支持作用。

1.2 歐洲微電網(wǎng)的研究

歐洲提出要充分利用分布式能源、智能技術(shù)、先進(jìn)電力電子技術(shù)等實(shí)現(xiàn)集中 供電與分布式發(fā)電的高效緊密結(jié)合，并積極鼓勵(lì)社會(huì)各界廣泛參與電力市場(chǎng)，共 同推進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展。微電網(wǎng)以其智能性、能量利用多元化等特點(diǎn)也成為歐洲未來(lái)電 網(wǎng)的重要組成。目前，歐洲已初步形成了微電網(wǎng)的運(yùn)行、控制、保護(hù)、安全及通 信等理論，并在實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)上對(duì)這些理論進(jìn)行了驗(yàn)證。其后續(xù)任務(wù)將集中 于研究更加先進(jìn)的控制策略、制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、建立示范工程等。即，為分布式 電源與可再生能源的大規(guī)模接人以及傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過(guò)渡做積極準(zhǔn)備。

1.3 日本微電網(wǎng)的研究

日本立足于國(guó)內(nèi)能源日益緊缺、負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)背景，展開了微電網(wǎng)研究，但其發(fā)展目標(biāo)主要定位于能源供給多樣化、減少污染、滿足用戶的個(gè)性電力需求。日本學(xué)者還提出了靈活可靠性和智能能量供給系統(tǒng)(FRIENDS)其主要 思想是在配電網(wǎng)中加人一些靈活交流輸電系統(tǒng)裝置，利用控制器快速、靈活的控 制性能， 實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并滿足用戶的多種電能質(zhì)量需求。 目前，日本已將該系統(tǒng)作為其微電網(wǎng)的重要實(shí)現(xiàn)形式之一。

1.4 微電網(wǎng)的理解

基于上述概念，在微電網(wǎng)中功率范圍在 100kW 以下的微型燃?xì)廨啓C(jī)將得到廣泛的應(yīng)用。它具有轉(zhuǎn)速高(5 萬(wàn)~10 萬(wàn)/min)、采用空氣軸承等特點(diǎn)，所發(fā)出的 高頻(1000Hz 左右)交流電需經(jīng)交流-直流-交流環(huán)節(jié)變?yōu)?50Hz 工頻交流電供給 負(fù)荷，但燃燒過(guò)程產(chǎn)生的 NOx 仍將對(duì)城市的環(huán)保產(chǎn)生不利的影響。燃料電池由于具有高效和低排放的特點(diǎn)，自然也很適合作為微電網(wǎng)的電源，特別是高溫 MCFC 和 SOFC 比較適用于發(fā)電，但目前價(jià)格較貴，較少實(shí)際應(yīng)用。光伏發(fā)電、小型風(fēng)電和生物質(zhì)能發(fā)電業(yè)是很好的電源選擇。蓄電池、飛輪和超級(jí)電容器等是微電網(wǎng)重要的儲(chǔ)能元件。余熱回收裝置也是重要的部件之一，正是由于余熱的利 用提高了能源利用的效率，因?yàn)闊崴驘嵴羝⒉幌耠娔菢尤菀锥?jīng)濟(jì)地長(zhǎng)距離輸送，而微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)恰恰能使熱源更接近熱負(fù)荷。

2. 中國(guó)發(fā)展微電網(wǎng)的重要意義

微電網(wǎng)對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有重要的意義。

(1)微電網(wǎng)可以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于電力系統(tǒng)抗災(zāi)能力建設(shè)。目前，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展已進(jìn)入大電網(wǎng)、高電壓、長(zhǎng)距離、大容量階段，六大區(qū)域電網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的交流互聯(lián)，理論上可以發(fā)揮區(qū)域間事故支持和備用作用，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。但是大范圍交流同步電網(wǎng)存在大區(qū)間的低頻振蕩和不穩(wěn)定性，其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定事故難以控制，造成 大面積停電的可能性大。另一方面，廠網(wǎng)分開后，市場(chǎng)利益主體多元化，廠網(wǎng)矛盾增多，廠網(wǎng)協(xié)調(diào)難度加大，特別是對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的安全管理不到位，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅。與常規(guī)的集中供電電站相比，微電網(wǎng)可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成一個(gè)高效靈活的新系統(tǒng)，具有以下優(yōu)勢(shì)：無(wú)需建設(shè)配電站，可避免 或延緩則增加輸配電成本，沒(méi)有或很低的輸配電損耗，可降低終端用戶的費(fèi)用; 小型化，對(duì)建設(shè)所要求不高，不占用輸電走廊，施工周期短，高效性靈活，能夠 迅速應(yīng)付短期激增的電力需求， 供電可靠性高， 同時(shí)還可以降低對(duì)環(huán)境的污染等。

(2)微電網(wǎng)可以促進(jìn)可再生能源分布式發(fā)電的并網(wǎng)，有利于可再生能源在我國(guó)的發(fā)展。 處于電力系統(tǒng)管理邊緣的大量分布式電源并網(wǎng)有可能造成電力系統(tǒng) 不可控、不安全和不穩(wěn)定，從而影響電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易，所以分布式發(fā)電 面臨許多技術(shù)障礙和質(zhì)疑。微電網(wǎng)可以充分發(fā)揮分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)、消除分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊和負(fù)面影響，是一種全新的概念，使用系統(tǒng)的方法解決分布式 發(fā)電并網(wǎng)帶來(lái)的問(wèn)題。通過(guò)將地域相近的一種微電源、儲(chǔ)能裝置與負(fù)荷結(jié)合起來(lái) 進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，微電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)表現(xiàn)為“電網(wǎng)友好型”的單個(gè)可控集合，可以與大 電網(wǎng)進(jìn)行能量交換，在大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)可以獨(dú)立運(yùn)行。

(3)微電網(wǎng)可以提高供電可靠性和電能質(zhì)量，有利于提高電網(wǎng)企業(yè)的服務(wù)水平。微電網(wǎng)可以根據(jù)終端用戶的需求提供差異化的電能，根據(jù)微電網(wǎng)用戶對(duì)電力供給的不同需求將負(fù)荷分類，形成金字塔形的負(fù)荷結(jié)構(gòu)。負(fù)荷分級(jí)的思想體現(xiàn)了微電網(wǎng)個(gè)性化供電的特點(diǎn)，微電網(wǎng)的應(yīng)用有利于電網(wǎng)企業(yè)向不同終端用戶提供不同的電能質(zhì)量及供電可靠性。

(4)微電網(wǎng)可以延緩電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損，有利于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。傳統(tǒng) 的供電方式是由集中式大型發(fā)電廠發(fā)出的電能，經(jīng)過(guò)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離、多級(jí)變 送為用戶供電的方式，即“就地消費(fèi)”，因此能夠有效減少對(duì)集中式大型發(fā)電廠電 力生產(chǎn)的依賴以及遠(yuǎn)距離電能傳輸、多級(jí)變送的損耗，從而延緩電網(wǎng)投資，降低 網(wǎng)損。

(5)微電網(wǎng)可以扶貧，有利于社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。微電網(wǎng)能夠比較有效 地解決我國(guó)西部地區(qū)目前常規(guī)供電所面臨的輸電距離遠(yuǎn)、功率小、線損大、建設(shè)變電站費(fèi)用昂貴的問(wèn)題，為我國(guó)邊遠(yuǎn)及常規(guī)電網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)的電力供應(yīng)提供 有力支持。

3. 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

相對(duì)電力系統(tǒng)而言，微電網(wǎng)類似于一個(gè)獨(dú)立的控制單元，其中每一個(gè)微電源都具有尖端的即拔即插功能。對(duì)每一個(gè)微電源，最關(guān)鍵的是它本身的接口、控制、保護(hù)以及對(duì)微電網(wǎng)的電壓控制，潮流控制和維持其運(yùn)行穩(wěn)定性。 一個(gè)重要的功 能是微電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行方式間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。在微網(wǎng)中，為了防止微電網(wǎng)與配電網(wǎng)解列時(shí)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的沖擊，微電網(wǎng)的配電結(jié)構(gòu)需重新設(shè)計(jì)，將不重要的負(fù)荷接在同一條饋線上，重要或敏感的負(fù)荷接在另外饋線上。接敏感負(fù)荷 的饋線上裝有分布式電源、儲(chǔ)能元件及相應(yīng)的控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)設(shè)備。如此，在微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列時(shí)，通過(guò)隔離裝置可甩去一些不重要負(fù)荷，但仍能保證一些重 要負(fù)荷的正常、連續(xù)運(yùn)行。

微電網(wǎng)具有控制、協(xié)調(diào)、管理等功能，并由以下系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(1)微電源控制器微電網(wǎng)主要靠微電源控制器來(lái)調(diào)節(jié)饋線潮流、母線電壓級(jí)與主網(wǎng)的解、并網(wǎng)運(yùn)行。由于微電源的即拔即插功能，控制主要依賴于就地信號(hào)，且響應(yīng)是毫秒級(jí)的。

(2)保護(hù)協(xié)調(diào)器飽和協(xié)調(diào)器既適用于主網(wǎng)的故障，也適用于微電網(wǎng)的故障。當(dāng)主網(wǎng)故障時(shí)，保護(hù)協(xié)調(diào)器要將微電網(wǎng)中重要的負(fù)荷盡快地與主網(wǎng)隔離。其某些情況下微電網(wǎng)中 重要負(fù)荷允許電壓短時(shí)暫降，在采取一定的補(bǔ)償措施后可使微電網(wǎng)不與主網(wǎng)分離。當(dāng)故障發(fā)生在微電網(wǎng)內(nèi)，該保護(hù)應(yīng)該在盡可能小的范圍內(nèi)將故障段隔離。 (3)能量管理器能量管理器按電壓和功率的預(yù)先整定值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，相應(yīng)時(shí)間為分鐘級(jí)。

4. 微電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)

微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。

(1)微電網(wǎng)的硬件研究

微電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要有先進(jìn)的設(shè)備作支持。這包括微電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。為此，需要開發(fā)智能電表、向量測(cè)量單元、廣域測(cè)量系統(tǒng)等，研發(fā) 合適的硬件設(shè)備，使微電網(wǎng)具有即插即用的能力。研發(fā)新型的分布式能源控制器，以保證微電網(wǎng)的高效運(yùn)行。

(2)微電網(wǎng)建模研究

開發(fā)可用于對(duì)逆變器控制的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具;建立微電網(wǎng)內(nèi)部各元件的模型，包括分布式電源和負(fù)荷的模型;建立微電網(wǎng)整體模型，包括總體模型結(jié)構(gòu)、等效靜態(tài)模型、等效電機(jī)模型等。

(3)微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響研究

微電網(wǎng)的接入必然會(huì)對(duì)大電網(wǎng)造成影響，需要研究：微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島運(yùn) 行下的穩(wěn)定性分析; 微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)運(yùn)行的影響， 包括地區(qū)性的和大范圍的影響; 微電網(wǎng)能給電網(wǎng)在供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗和環(huán)境等方面帶來(lái)的改善;微電網(wǎng)的發(fā) 展對(duì)基礎(chǔ)電網(wǎng)發(fā)展的影響等。

微電網(wǎng)中的微電源，如風(fēng)電、光伏發(fā)電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設(shè)備的引入很可能會(huì)帶來(lái)一些諧波方面的問(wèn)題。對(duì)于微電網(wǎng)諧波問(wèn)題需要 做進(jìn)一步的探討和研究。

(4)微電網(wǎng)的控制策略

微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間存在一種最優(yōu)的狀態(tài)， 在這種狀態(tài)下微電網(wǎng)和大電網(wǎng)都能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行。 對(duì)微電網(wǎng)的控制的目標(biāo)就是讓微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。為此，必須研究微電網(wǎng)控制技術(shù)，其中包括：各微電源之間的協(xié)調(diào)控制、電力電子設(shè)備 的智能控制和最優(yōu)控制、微電網(wǎng)和主網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制等，研究孤島和互聯(lián)的運(yùn) 行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、基于先進(jìn)通信技術(shù)的控制策略等;研究創(chuàng)造新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，包括新型保護(hù)方案的應(yīng)用等。

(5)其它

電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)還需要很多方面的支持： 需要制定微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);需要做好各種微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的整合;需要做好現(xiàn)有的小發(fā)電機(jī)組并入微電網(wǎng)的可行性分析;需要建立微電網(wǎng)示范工程及實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)等。

5. 微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

微電網(wǎng)的出現(xiàn)將從根本上改變傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的方式，其在降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性等具有巨大潛力。目前，微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為 電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。

5.1 微電網(wǎng)的控制功能

微電網(wǎng)控制功能基本要求包括：新的微電源接入時(shí)不改變?cè)械脑O(shè)備，微電網(wǎng)解、并列時(shí)是快速無(wú)縫的，無(wú)功功率、有功功率要能獨(dú)立進(jìn)行控制，電壓暫降和系統(tǒng)不平衡可以校正，要能適應(yīng)微電網(wǎng)中負(fù)荷的動(dòng)態(tài)需求。微電網(wǎng)的控制功能 主要有以下幾種：

(1)基本的有功和無(wú)功功率控制(P-Q 控制) 。由于微電源大多為電力電子 型的，因此有功功率和無(wú)功功率的控制、調(diào)節(jié)可分別進(jìn)行，可通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的 電壓幅值來(lái)控制無(wú)功功率，調(diào)節(jié)逆變器電壓和網(wǎng)絡(luò)電壓的相角來(lái)控制用功功率。

(2) 基于調(diào)差的電壓調(diào)節(jié)。 在有大量微電源接入時(shí)用 P-Q 控制是不適宜的，若不進(jìn)行就地電壓控制，就可能產(chǎn)生電壓或無(wú)功振蕩。而電壓控制要保證不會(huì)產(chǎn)生電源間的無(wú)功環(huán)流。在大電網(wǎng)中，由于電源間的阻抗相對(duì)較大，不會(huì)出現(xiàn)這種 情況。微電網(wǎng)中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產(chǎn)生大的無(wú)功環(huán)流，使微電 源的電壓值超標(biāo)。 因此要根據(jù)微電源所發(fā)電流是容性還是感性來(lái)決定電壓的整定值，發(fā)容性電流時(shí)電壓整定值要降低，發(fā)感性電流時(shí)電壓整定值要升高。

(3)快速負(fù)荷跟蹤和儲(chǔ)能。在大電網(wǎng)中，當(dāng)一個(gè)新的負(fù)荷接入時(shí)最初的能 量平衡依賴于系統(tǒng)的慣性，主要為大型發(fā)電機(jī)是慣性，此時(shí)僅系統(tǒng)頻率略微降低而已(幾乎無(wú)法覺察)。由于微電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)的慣量較小，有些電源(如燃料電 池) 的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)又很長(zhǎng)(10~200s) 因此當(dāng)微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列成孤島運(yùn)行時(shí)，必須提供蓄電池、超級(jí)電容器、飛輪等儲(chǔ)能設(shè)備，相當(dāng)于增加一些系統(tǒng)的慣性，才能維持電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

(4)頻率調(diào)差控制。在微電網(wǎng)成孤島運(yùn)行時(shí)，要采取頻率調(diào)差控制，改變各臺(tái)機(jī)組承擔(dān)負(fù)荷比例，以使各自出力在調(diào)節(jié)中按一定的比例且都不超標(biāo)。

5.2 微電網(wǎng)的保護(hù)

微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)繼電保護(hù)提出了一些特殊的要求，必須考慮的因素主要有以下幾點(diǎn)：①配電網(wǎng)一般是放射形的，由于有了微電源，保護(hù)裝置上流經(jīng)的電流就可 能有單向變?yōu)殡p向;②一旦微電網(wǎng)孤島運(yùn)行，短路容量會(huì)有大的變化，影響了原有的某些繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行; ③改變了原有的單個(gè)分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的方式， 構(gòu)成微電網(wǎng)的初衷之一是盡可能地維持一些重要負(fù)荷在電網(wǎng)故障時(shí)能正常 運(yùn)行而不使其供電中斷，這些必須采用一些快速動(dòng)作的開關(guān)，以代替原有的相對(duì) 動(dòng)作較慢的開關(guān)。這些均可能使原有的保護(hù)裝置和策略發(fā)生變化。

5.3 微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行

要根據(jù)微電網(wǎng)中負(fù)荷的需求來(lái)確定保護(hù)的方案，也即要根據(jù)負(fù)荷(如半導(dǎo)體制造工業(yè)負(fù)荷或一般商業(yè)性負(fù)荷)對(duì)電壓變化的敏感程度和控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置保護(hù)。如故障發(fā)生在配電網(wǎng)中，則要采用高速開關(guān)類隔離裝置(Separation Device，SD)，將微電網(wǎng)中的重要敏感性負(fù)荷盡快地與故障隔離。此時(shí)，微電網(wǎng)中的DR (或 DER)是不應(yīng)該跳閘的，以確保故障隔離后仍能對(duì)重要負(fù)荷正常供電(供熱)。當(dāng)故障發(fā)生在微電網(wǎng)中時(shí)，除了上述隔離裝置協(xié)調(diào)，以免影響上一級(jí)饋線 負(fù)荷。一旦配電網(wǎng)恢復(fù)正常，就應(yīng)通過(guò)測(cè)量和比較SD 兩側(cè)電壓的幅值和角度，采用自動(dòng)或手動(dòng)的方式將微電網(wǎng)重新并網(wǎng)運(yùn)行。如果微電網(wǎng)內(nèi)僅有一個(gè)微電源，當(dāng)然允許采用手動(dòng)的方式再同步并網(wǎng);但若在微電網(wǎng)內(nèi)多個(gè)地點(diǎn)有多個(gè)地點(diǎn)有多個(gè)微電源，則必須考慮采用自動(dòng)的方式再同步并網(wǎng)。

5.4 微電網(wǎng)孤島運(yùn)行

當(dāng)電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，為了使所隔離的故障區(qū)盡可能小，微電網(wǎng)中保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)尤為重要。特別需要指出的是，由于微電網(wǎng)的電源大多為電力電子型設(shè)備，所發(fā)出的電力通過(guò)逆變器與網(wǎng)絡(luò)連接，故障時(shí)僅提供很小的短路電流(例如2 被于正常負(fù)荷電流)，難以啟動(dòng)常規(guī)的過(guò)電流保護(hù)裝置。因此，保護(hù)裝置和策略就應(yīng)相應(yīng)地修改，如采用阻抗型、零序電流型、差分型或電壓型繼電保護(hù)裝置。此外，微電網(wǎng)的接地系統(tǒng)必須仔細(xì)設(shè)計(jì)，以免微電網(wǎng)解列時(shí)繼電保護(hù)誤動(dòng)作。

5.5 微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)

微電網(wǎng)被定義為發(fā)電和負(fù)荷的集合，而通常負(fù)荷不僅包括了電負(fù)荷，還包括熱和冷負(fù)荷，即熱電聯(lián)供和熱電冷三聯(lián)供。因此，微電網(wǎng)不僅要發(fā)電，而且要利 用發(fā)電的余熱以提高總體效率。能量管理系統(tǒng) (Energy Management System， EMS)的目的即為作出決策以最優(yōu)地利用發(fā)電產(chǎn)生的電和熱(冷) 。該決策的依據(jù)為當(dāng)?shù)卦O(shè)備對(duì)熱量的需求、氣候的情況、電價(jià)、燃料成本等。

能量管理系統(tǒng)的調(diào)度控制功能：能量管理系統(tǒng)是為整個(gè)微電網(wǎng)服務(wù)的，即為 系統(tǒng)級(jí)的，由此首要任務(wù)是將設(shè)備控制和系統(tǒng)控制加以明確區(qū)分，使各自的作用 和功能簡(jiǎn)單明了。微型汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、頻率、機(jī)端電壓、發(fā)電機(jī)(微電源)的功率因數(shù)等應(yīng)由微電源來(lái)控制，他們依據(jù)就地信號(hào)。CERTS 的模型中，EMS 只調(diào) 度系統(tǒng)的潮流和電壓。潮流調(diào)度時(shí)需考慮燃料成本、發(fā)電成本、電價(jià)、氣候條件 等。EMS 僅控制微電網(wǎng)內(nèi)某些關(guān)鍵母線的電壓幅值，并由多個(gè)微電源的控制器 配合完成，與配電網(wǎng)相聯(lián)的母線電壓應(yīng)由所聯(lián)上級(jí)配電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)來(lái)控制。

除了上述基本功能外，EMS 還具有其他一些功能，如當(dāng)微電網(wǎng)與配電網(wǎng)解 列后微電網(wǎng)應(yīng)配備快速切負(fù)荷的功能，以使微電網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電與負(fù)荷平衡;由于微 電源同時(shí)供給電、熱等負(fù)荷，調(diào)度時(shí)應(yīng)同時(shí)兼顧，一般情況下往往采取“以熱定 電”的原則，即滿足用戶對(duì)熱負(fù)荷需求的條件下再進(jìn)行電量的調(diào)度;微電網(wǎng)中應(yīng)配備一些儲(chǔ)能設(shè)備，如蓄電池、超級(jí)電容、飛輪等。

EMS 的功能自然首先應(yīng)針對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)需求，如潮流和電壓調(diào)度、電能質(zhì)量 和可靠性、提高運(yùn)行的效率和經(jīng)濟(jì)性、降低污染排放等，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看它還可對(duì)配 電網(wǎng)提供一些輔助服務(wù)和可靠性服務(wù)，特別是微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的一個(gè)組成部 分，可起到一定的負(fù)荷響應(yīng)的作用。此外，由于微電網(wǎng)本身位于用戶側(cè)，這些用 戶可能為中心商業(yè)區(qū)(CBD)、學(xué)校、工廠等，它們本來(lái)就有供熱、通風(fēng)、空調(diào) 等過(guò)程控制系統(tǒng)，未來(lái)的 EMS (Heating Ventilation and Air Conditioning, HVAC) 有可能成為這些系統(tǒng)以及當(dāng)?shù)匕l(fā)電、儲(chǔ)能等的總調(diào)度系統(tǒng)。