微電網綜合架構

　　（一）什么是微電網

　　微電網是相對傳統大電網的一個概念，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行，可以有效提高電網的抗災害打擊能力，保證網內電力供應的安全性；高效節能，可有效實現電力供應和消費的優質匹配，優化電力資源網內分配，且線損非常低；可有效解決風、光等清潔能源并網問題。它是實現主動式配電網的一種有效方式，是傳統電網向智能電網的過渡。

　　與傳統集中式能源系統相比，微電網具有許多優勢，如微電網接近負荷，線損顯著減少，建設投資和運行費用較省；分布式能源具備發電、供熱、制冷等多種服務功能，可實現更高的能源綜合利用效率；發展微電網有利于各類可再生能源（太陽能發電、風力發電、生物質發電等）的利用，減少了排放總量、征地、電力線路走廊用地和高壓輸電線的電磁污染，緩解了環保壓力；微電網可以解決部分調峰和備用問題，做到與季節性和地域性的電力需求變化相適應，使得電力系統的經濟性和安全性達到最佳平衡；微電網可以提高供電可靠性、供電質量和電網的安全性;發展微電網技術可形成和諧多元化的電網格局。

　　（二）微電網的優勢和前景

　　目前，微電網已成為一些發達國家解決電力系統眾多問題的一個重要輔助手段。各國都依據本國電力系統實際問題提出了各自的微電網概念和發展目標。從全球來看，目前微電網主要處于實驗和示范階段，但從過去五年來看，微電網的技術推廣已經度過幼稚期，市場規模穩步成長。世界各地的政府、主要能源公司和電力公司等積極主導或參與當地微電網工程建設。未來5  到10  年，微電網的市場規模、地區分布和應用場所分布都將會發生顯著變化。中國政府對微電網發展日趨重視，自下而上推動力越來越強，企業積極參與。微電網在國內的市場將非常廣闊。

　　中國國家發展和改革委員會能源研究所研究員王斯成表示，中國電力沒有市場，只能把電力賣給電網公司，政府公司，包括上網電價，金太陽工程屬于自發自用。大型電站調節非常困難，分布式、微電網是一條捷徑。國家正在考慮分布式發電管理辦法。

　　微電網系統實行“自發自用、余量上網、電網調劑”的運行機制，即屋頂光伏電站電量直接出售給微電網內用戶，汽車充電站和儲能單元充電，富余電量送向地區電網。當光伏發電電量不足時，從地區電網購電，通過微電網向用戶供電。打破體制，打破定價權，這是電力體制改革的一個信號。

　　與此同時，電網和光伏企業更需共同努力，提高光伏電力調度能力。國家能源局計劃在“十二五”期間建成30個微電網項目，使分布式電網達到電網有好接入的標準。

　　（三）微電網技術發展現狀

　　美國最早提出了微電網概念，近年來，其微電網研究一直在有條不紊地進行著。美國的微電網研究項目主要受到了美國能源部的電力提供和能源可靠性辦公室、加州能源委員會的資助，其研究的重  點主要集中在滿足多種電能質量的要求、提高供電的可靠性、降低成本和實現智能化等方面

　　美國能源部還與通用電氣共同資助了第二個“通用電氣（General Electric Company，GE）全球研究（Global  Research）”計劃，投資約400萬USD。GE的目標是開發出一套微電網能量管理系統（microgrid energy  management，MEM），使它能向微電網中的器件提供統一的控制、保護和能量管理平臺。MEM的設計旨在通過優化對微電網中互聯元件的協調控制來滿足用戶的各種需求，如運行效率最高、運行成本最小等等。這項微電網計劃分兩個階段施行，第一個階段已經完成，該階段主要對一些基礎的控制技術和能量管理技術方面進行研究，并探索該計劃的市場前景。第二階段計劃在2008年中完成，主要是將第一階段的技術在具體的模型下進行仿真，并建造示范工程進行具體的實現。這項微電網計劃對于目前該領域的其他微電網研究是一個很好的補充。CERTS微電網研究主要集中在對DERs的設計和魯棒控制，GE微電網則更多地關注在外部監控回路的研發上，以及對能量利用和運行成本的優化上。

　　除了上述微電網研究之外，在美國還開展了許多在這方面的研究，它們促進了微電網的發展，如加州能源委員會資助的分布式效能集成測試平臺、美國國家可再生能源實驗室所完成的對佛蒙特州微電網的安裝和運行的檢驗。

　　（四）各國微電網應用

　　目前世界上許多國家己開展微電網研究，立足于本國電力系統的實際問題提出了各自的微電網概念和發展目標。作為一個新的技術領域，微電網在各國的發展呈現不同的特色。微電網已成為一些發達國家解決電力系統眾多問題的一個重要輔助手段。在此匯總世界各國微電網工程發展現狀，希望對未來微電網的技術發展和應用起到一個借鑒和推動作用。

　　美國

　　1）電氣可靠性技術解決方案聯合會（CERTS）

　　安裝地點：俄亥俄州首府哥倫布的Dolan技術中心。

　　微網組成：三臺60kW 燃氣輪機;三條饋線，負荷可分為一般負荷、可控負荷和敏感負荷。

　　示范目的：聯網和孤島模式之間的自動無縫切換;不依賴于高故障電流微網保護;無需高速通信實現孤島條件下的電壓和頻率穩定。

　　多蘭技術中心CERTS微網測試臺布局

　　3） 通用電氣（GE）

　　安裝地點：原計劃安裝在新澤西Wayne市;2007年9月，在新墨西哥開始建設;后計劃遷至夏威夷Forrest市。

　　示范目的：微網的控制策略、保護;微網上層能量管理。

　　日本

　　1） 愛知縣（Aichi）

　　安裝地點：2005愛知縣世博會，2008年搬遷到日本中部城市機場

　　系統組成：熔碳酸鹽燃料電池270kW+300kW、固體氧化物燃料電池25kW、磷酸燃料電池4*200kW;光伏發電330kW;鈉硫儲能電池組示范目的：建立多種分布式能源的區域供電系統，并避免對大電網產生不良影響

　　歐洲

　　1）西班牙：Labein 聯網模式

　　安裝地點：西班牙巴斯克地區的畢爾巴鄂市。

　　微網組成：發電設備--光伏（0.6kW，1.6kW 和3.6kW），直驅式風機（6kW），2 臺63kVA  的柴油發電機;儲能裝置--蓄電池（48V/1925Ah 和24V/120Ah），飛輪儲能（250kVA），超級電容器48V/4500F）;負荷（阻性150kW  和50kW，2 套36kVA 的感性負載）。

　　示范目的：聯網模式下的中央和分散控制策略;微網頻率的一次、二次和三次調整;聯網和孤島模式切換;通訊協議驗證;微網的需求側管理。

　　2）希臘：Kythnos 孤島模式

　　安裝地點：希臘愛琴海基克拉迪群島。

　　示范目的：提高供電可靠性;上層調度管理;智能負荷管理。

　　微網組成：包括兩個子系統。

　　子系統1：三相系統;光伏10kW，蓄電池53kWh，柴油機9kVA;負荷：12戶家庭。

　　子系統2：單相系統;光伏2kW，蓄電池32kWh;用于通訊設備的供電。

　　3）葡萄牙：EDP 轉換模式

　　系統組成：80kW燃氣輪機;負責本地游泳池的電力和熱力供應;可以為外部家用、商用、工業提供電力。

　　示范目的：在聯網與孤島運行狀態下，不同的發電與負荷水平時，分析微網行為;在幾種運行狀態下，演示從聯網切換到孤島狀態的可能性;辨識微型燃氣輪機的仿真參數;分析微型燃氣輪機與柴油發電機組在孤島模式下的相互影響;切負荷控制策略。

　　葡萄牙伊利亞沃ILHAVO 酒店

　　4）荷蘭：Continuon 孤島模式及儲能

　　安裝地點：荷蘭的Zutphen度假村，荷蘭首個微網項目。

　　微網組成：380V，50Hz系統;335kW光伏，蓄電池;提供200幢別墅電力。

　　示范目的：聯網孤島自動切換;黑啟動能力;維持孤島運行24 小時;蓄電池智能充放電管理。

　　5）德國：Demotec

　　安裝地點：德國卡塞爾大學的太陽能技術研究所。

　　示范目的：聯網孤島模式切換;P-f 和Q-V 下垂控制;不同負荷對微網暫態影響;

　　分布式電源輸出波動對微網穩定性影響。

　　（五）電網技術發展狀況

　　在微電網領域，我國已經啟動了973計劃“分布式供能系統”，科技部也將微電網示范研究列入“十二五”的863計劃。但相對國外微電網實驗室或示范工程，我國的差距較為明顯，首先，規模上非常有限，目前主要是針對某一樓宇等進行，能源種類也較為有限，其次，缺乏實際的應用，目前主要是以實驗或示范為主，缺少針對某一地區用戶的實際運用。國內相關科研院所對微網的各項研究工作、研究計劃正積極展開。