隨著國民經濟的快速發展，電力需求也增長迅速，電網結構日益複雜，集中式發電，大電網遠距離傳(chuan) 輸的傳(chuan) 統電網結構也麵臨(lin) 著越來越多的挑戰，成本高，運行難度大，難以適應用戶對高質量、高可靠性電能的要求和多樣化供電的需求。21世紀頭十年的多次大範圍、大規模停電也讓人們(men) 意識到需要一些其他的電力係統發展模式來應對問題，從(cong) 而使電網運行的更安全，更經濟高效。

這時以分布式電源為(wei) 主要單元的智能電網作為(wei) 智能電網的重要組成部分，也受到人們(men) 越來越多的關(guan) 注。然而當電力係統發生故障時，分布式電源必須馬上退出運行，這限製了分布式電源的的作用。為(wei) 了使用分布式電源的效益，學者提出了微電網的概念。

微電網的概念

（來源於(yu) ：能源e直播）

微電網（Micro-Grid）也譯為(wei) 微網，是指由分布式電源、儲(chu) 能裝置、能量轉換裝置、負荷、監控和保護裝置等組成的小型發配電係統。

微電網是相對傳(chuan) 統大電網的一個(ge) 概念，是指多個(ge) 分布式電源及其相關(guan) 負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，通過靜態開關(guan) 關(guan) 聯至常規電網。開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與(yu) 可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式，使傳(chuan) 統電網向智能電網過渡。微電網的提出旨在實現分布式電源的靈活、高效應用，解決(jue) 數量龐大、形式多樣的分布式電源並網問題。

微電網的分類及應用場景

01 分類

宏觀上分類：微電網大致有兩(liang) 種類型，分別是獨立型和並網型。

① 獨立型微電網就是可單獨建設、運行的供電方式，和外部電網沒有關(guan) 係，獨立型微電網可以保證微電網內(nei) 發電和供電的平衡，實現電網內(nei) 供電的穩定性。

② 並網型微電網是和外部電網一起聯網運行，當外部電網出現故障，這個(ge) 時候要和外網斷開，這樣才可以控製網內(nei) 的電源和儲(chu) 能係統，讓重要用電負荷的供電可以正常。

微觀上分類：微電網有以下五種類型。

① 直流微電網：分布式電源、儲(chu) 能裝置、負荷等均連接至直流母線，直流網絡再通過電力電子逆變裝置連接至外部交流電網。直流微電網通過電力電子變換裝置可以向不同電壓等級的交流、直流負荷提供電能，分布式電源和負荷的波動可由儲(chu) 能裝置在直流側(ce) 調節。

② 交流微電網：分布式電源、儲(chu) 能裝置等均通過電力電子裝置連接至交流母線。目前交流微電網仍然是微電網的主要形式。通過對PCC處開關(guan) 的控製，可實現微電網並網運行與(yu) 孤島模式的轉換。

③ 交直流混合微電網：既含有交流母線又含有直流母線，既可以直接向交流負荷供電又可以直接向直流負荷供電。

④ 中壓配電支線微電網：以中壓配電支線為(wei) 基礎將分布式電源和負荷進行有效集成的微電網，它適用於(yu) 向容量中等、有較高供電可靠性要求、較為(wei) 集中的用戶區域供電。

⑤ 低壓微電網：在低壓電壓等級上將用戶的分布式電源及負荷適當集成後形成的微電網，這類微電網大多由電力或能源用戶擁有，規模相對較小。

02 應用場景

我們(men) 綜合微電網的特點和類型，分析其適合的幾大應用場景

（來源於(yu) ：能源e直播）

① 在離岸海島微電網的應用

在微電網係統中，各種能源在不同季節、不同時段中協同運行，多能互補也成為(wei) 離岸海島電力係統的最佳配置。夏季可以享受較長時間的日照，再加上夏季雨水較少，光伏係統的利用率也隨之提高。然而受天氣影響，風電和水電在夏季的出力狀況卻不夠理想。到了冬季，海島上降雨增多，小型水力發電機也能成為(wei) 主要的電力來源。微電網的控製係統可以監測發電設施的運行，優(you) 化電池的充放電循環，並且在電力短缺時自動啟動柴油發電機。

微電網將可以極大程度提升電力消費品質。離網型海島微電網可以滿足現代生活的電力需求。

② 在偏遠區域微電網的應用

除了可以改善現有的供電係統外，離網型微電網還是無電地區實現電力普及的重要一環。以光伏為(wei) 主、柴油發電機作為(wei) 備用的分布式能源係統可以解決(jue) 這些偏遠地區的用電問題。不同於(yu) 普通的交流用電，戶用微網係統以直流電運行，避免了光伏、電池和家電之間交直流轉換引起的能量損失。整套係統的成本比架設電網的方式更低，供電也更加可靠。分布式光伏、儲(chu) 能電池與(yu) 已有的柴油發電機構成微電網係統。

微電網可以為(wei) 用戶提供可靠電力的同時也降低了用電成本，在柴油價(jia) 格走高之時，光伏的替代作用使係統的經濟性更加出眾(zhong) 。

③ 在城市社區微電網中的應用

如果說離網型微電網是海島和偏遠地區實現電力普及的必選項，那麽(me) 在可靠電網覆蓋的城市開發微電網係統則將起到錦上添花的作用。並網型微電網可以在聯網和獨立運行兩(liang) 種狀態之間自由切換。當大電網出現故障時，微電網可以選擇與(yu) 大電網斷開，保障區域內(nei) 用戶的供能安全；當選擇聯網運行時，微電網也可以通過出售多餘(yu) 電力和需求響應等方式獲得額外的經濟收益，充分體(ti) 現了微電網係統的穩定性。

03 應用痛點

（來源於(yu) ：能源e直播）

① 微電網行業(ye) 發展不平衡。特別是在做示範工程的時候，設備的性能差異比較大，需要經常跟設備廠家打交道。

② 微電網建設是多單位參與(yu) 的，需要考慮很多非技術因素，例如資金的來源、微電網的管控或者由誰來建設等。

③ 微電網的技術門檻比較高，跨度比較大。

④ 微電網的技術服務範圍比較窄。因為(wei) 微電網在沒有大批量商業(ye) 應用之前，廠家不會(hui) 投入很多的研發精力，導致微電網的技術服務跟不上。

*目前國家相關(guan) 政策鼓勵和支持微電網開展配售電業(ye) 務。考慮到我國增量配網尚屬試點階段，微電網配售電將麵臨(lin) 更多困難。例如，微電網內(nei) 用戶如何與(yu) 微電網售電公司費用結算、消費不同種類的分布式電源應包含哪些附加費用、用戶是否還需要繳納公共電網的輸電費、微電網與(yu) 外部電網電量交換的價(jia) 格機製和微電網的備用容量機製如何考慮等等。

關(guan) 鍵技術

（來源於(yu) ：北極星儲(chu) 能網）

01 關(guan) 鍵技術

總體(ti) 而言分布式電源類型的多樣性及微電網運行方式的複雜性使得微電網有別於(yu) 傳(chuan) 統電力係統。下圖所示的是微電網的規劃設計、運行優(you) 化、保護控製、仿真實驗等關(guan) 鍵技術。

（來源於(yu) ：北極星輸配電網）

① 規劃設計：

微電網規劃設計的目的是在對負荷需求和可再生能源資源情況進行充分分析預測的基礎上，依據特定的目標和係統約束條件，確定係統結構及設備配置，盡可能實現係統經濟性、環保性及能源利用效率等量化指標的優(you) 化。

② 運行優(you) 化：

微電網的運行優(you) 化策略由能量管理係統在已知各種運行信息的基礎上製定完成。目的是根據分布式電源出力預測、微電網內(nei) 能源需求、市場信息等數據，按照不同的優(you) 化運行目標和約束條件做出決(jue) 策，實時製定微電網運行調度策略，通過對分布式電源、儲(chu) 能設備和負荷的靈活調度來實現係統的優(you) 化運行。

（來源於(yu) ：北極星輸配電網）

③ 保護控製：

微電網保護涉及的故障情況可分為(wei) 微電網外部故障和微電網內(nei) 部故障。其中，微電網內(nei) 部故障在微電網並網運行和孤立運行兩(liang) 種模式下，所呈現的故障特性及所采取的保護方法又有所不同，且與(yu) 微電網內(nei) 分布式電源的控製方式緊密相關(guan) 。

④ 仿真實驗:

數字仿真是微電網研究的主要手段之一，對於(yu) 研究微電網運行機理、規劃設計、優(you) 化運行、保護控製等問題提供了必要的工具和強有力技術支撐。微電網中不同設備和控製係統的時間常數差異較大，整個(ge) 微電網係統呈現出強剛性的特點。數字仿真技術應實現對微電網中微秒級快速變化的電磁暫態過程、毫秒級變化的機電暫態過程、秒級到分鍾級變化的中長期動態過程和係統穩態運行過程的全過程仿真。

02 控製方式

同時現在市場上有三種比較常見的微電網控製方式

① 基於(yu) 電力電子技術等概念的控製方法

該方法根據微電網的控製要求與(yu) 發電機的下垂特性將不平衡功率動態分配給各機組承擔，具有簡單、可靠、易於(yu) 實現的優(you) 點。

② 基於(yu) 能量管理係統的控製

該方法采用不同的控製模塊分別對有功和無功進行控製，很好地滿足了微電網的多種控製要求，此外該方法針對微電網中對無功的不同需求，功率管理係統采用了不同的控製方法從(cong) 而提高了控製性能。

③ 基於(yu) 多代理技術的微電網控製

該方法將計算機領域的多代理技術應用到微電網，代理的自治性、自發性等特點能夠很好地適應和滿足微電網分散控製的要求。

微電網的發展趨勢

據了解，微電網未來覆蓋的電壓將越來越高，容量也越大。未來是微電網的規模會(hui) 越來越大，這就更加方便居民的用電。 我國的微電網工程目前還處在示範階段，很多技術性問題還需要做進一步研究，市場化進程步子還在緩緩邁開。

（來源於(yu) ：能源e直播）

但是我們(men) 通過對微電網的考察，綜合考慮其發展情況，認為(wei) 微電網的特點適應我國電力行業(ye) 發展的需求，我國發展微電網具有很大的應用價(jia) 值：

① 以光伏、風能、生物能為(wei) 主的可再生能源發電形式將是微電網的重要電源組成部分。

中國可再生能源的發展潛力十分巨大。若能將負荷點附近的分布式能源發電技術、儲(chu) 能及電力電子控製技術等很好地結合起來構成微電網，則可再生能源將充分發揮其重要潛力。

② 微電網在提高中國電網的供電可靠性、改善電能質量方麵都起著重要作用。

我國經濟在快速發展，電力是必不可少的助推劑，微電網可根據用戶對電力供給的不同需求將負荷分類，從(cong) 而在最合適的情況下向客戶提供個(ge) 性化的供電。

③ 微電網作為(wei) 大電網形式的補充也可以提高電力係統的穩定性和安全性，更好的麵對突發情況。

與(yu) 常規的集中式發點相比，將微電網和現在的電力係統相結合，可以形成一個(ge) 高效、靈活的新係統。微電網的新係統裏，不需要建設過多的配電站，輸電線路大為(wei) 減少，故障率也相應降低，一方麵建設費用大幅縮減，線路損耗減小，維修費減少，成本降低，另一方麵，靈活的設置小型電源，建設周期短，既可以應付短期迅速激增的電力需求，也不占用電力走廊。

④ 微電網具有較大的經濟性、靈活性。

微電網可以控製分布式電源的運行，當對微電網進行合理正確的操作時，可以平穩的控製微電網在並網和孤網運行兩(liang) 種模式間切換，故可以根據電力市場進行調整以獲取較大的經濟利益。即當大電網負荷較重時，微電網並網運行，而在市場負荷低穀時，微電網孤網運行，利用分布式電源向就近負荷供電。

⑤ 微電網可以延緩電網投資，減少電損，符合建設節約型社會(hui) 的號召。

微電網為(wei) 用戶提供的電能來自於(yu) 負荷附近生產(chan) 的電能，即“就地消費”，因此能夠有效減少對集中式大型發電廠電力生產(chan) 的依賴以及遠距離電能傳(chuan) 輸、多級變送的損耗。從(cong) 而延緩電網投資，降低網損。在當地建設小型風電場、太陽能電廠等以可再生能源為(wei) 主的電源，形成微電網，既能保證當地居民的用電，也減少了不必要的投資。

根據我們(men) 的研究，未來的能源互聯網仿佛一個(ge) 生命體(ti) ：智能化大電網是血管，微電網則是不可或缺的毛細末梢，使電網能夠大量消納可再生分布式能源，從(cong) 而促進綠色能源的高效利用。中國的微電網應以能源互聯網的發展為(wei) 導向，以“堅強智能電網”的建設為(wei) 依托，鼓勵用戶參與(yu) 和綜合利用微電網價(jia) 值滿足未來能源多元需求，最大化接納分布式電源，提高能效。

來源:能源e直播