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微電網(wǎng)
小型發(fā)配電系統(tǒng)
微電網(wǎng)（Micro-Grid）也譯為微網(wǎng)，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。
微電網(wǎng)的提出旨在實(shí)現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應(yīng)用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。
基本信息
| 中文名 | 微電網(wǎng) |
| 外文名 | Micro-Grid |
| 類別 | 新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) |
| 又名 | 微網(wǎng) |
| 解決問題 | |
| 電壓等級 | 一般為10KV和400V |
收起
名詞解釋
直流微電網(wǎng)：分布式電源、儲能裝置、負(fù)荷等均連接至直流母線，直流網(wǎng)絡(luò)再通過電力電子逆變裝置連接至外部交流電網(wǎng)。直流微電網(wǎng)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(fù)荷提供電能，分布式電源和負(fù)荷的波動可由儲能裝置在直流側(cè)調(diào)節(jié)。
交流微電網(wǎng)：分布式電源、儲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(wǎng)仍然是微電網(wǎng)的主要形式。通過對PCS處開關(guān)的控制，可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行與孤島模式的轉(zhuǎn)換。
交直流混合微電網(wǎng)：既含有交流母線又含有直流母線，既可以直接向交流負(fù)荷供電又可以直接向直流負(fù)荷供電。
中壓配電支線微電網(wǎng)：以中壓配電支線為基礎(chǔ)將分布式電源和負(fù)荷進(jìn)行有效集成的微電網(wǎng)，它適用于向容量中等、有較高供電可靠性要求、較為集中的用戶區(qū)域供電。
低壓微電網(wǎng)：在低壓電壓等級上將用戶的分布式電源及負(fù)荷適當(dāng)集成后形成的微電網(wǎng)，這類微電網(wǎng)大多由電力或能源用戶擁有，規(guī)模相對較小。
美國標(biāo)準(zhǔn)
CERTS（Consortium for ElectricReliability Technology Solutions）合作組織由美國的電力集團(tuán)、伯克利勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)組成的，在美國能源部和加州能源委員會等資助下，對微電網(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。該微電源在一個系統(tǒng)中同時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)的一個受控單元，以適應(yīng)當(dāng)?shù)刎?fù)荷對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，著重在分布式電源對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。按傳統(tǒng)方法當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)問題時，要確保聯(lián)網(wǎng)的分布式電源自動停運(yùn)，以免對電網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響。而CERTS定義的微電網(wǎng)要設(shè)計成當(dāng)主電網(wǎng)發(fā)生故障時微電網(wǎng)與主電網(wǎng)無縫解列或成孤島運(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，對當(dāng)?shù)仉妷浩鹬С趾托Ｕ饔谩Ｒ虼?，微電網(wǎng)不但避免了傳統(tǒng)的分布式發(fā)電對配電網(wǎng)的一些負(fù)面影響，還能對微電網(wǎng)接入點(diǎn)的配電網(wǎng)起一定的支持作用。
歐洲標(biāo)準(zhǔn)
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，并積極鼓勵社會各界廣泛參與電力市場，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)平臺上對這些理論進(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)模接入以及傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過渡做積極準(zhǔn)備。
日本標(biāo)準(zhǔn)
微電網(wǎng)是指在一定區(qū)域內(nèi)利用可控的分布式電源，根據(jù)用戶需求提供電能的小型系統(tǒng)。
東京大學(xué)給出的定義：微電網(wǎng)是一種由分布式電源組成的獨(dú)立系統(tǒng)，一般通過聯(lián)絡(luò)線與大系統(tǒng)相連，由于供電與需求的不平衡關(guān)系，微電網(wǎng)可選擇與主網(wǎng)之間互供或者獨(dú)立運(yùn)行。
三菱公司給出的定義：微電網(wǎng)是一種包含電源和熱能設(shè)備以及負(fù)荷的小型可控系統(tǒng)，對外表現(xiàn)為一整體單元并可以接入主網(wǎng)運(yùn)行；并且將以傳統(tǒng)電源供電的獨(dú)立電力系統(tǒng)也歸入為微電網(wǎng)研究范疇，大大擴(kuò)展了CERTS（美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會）對微電網(wǎng)的定義范圍。
技術(shù)應(yīng)用
微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。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)組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點(diǎn)。
由于環(huán)境保護(hù)和能源枯竭的雙重壓力，迫使我們大力發(fā)展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業(yè)（熱電聯(lián)供）的發(fā)展?jié)摿屠婵臻g巨大。提高供電可靠性和供電質(zhì)量的要求以及遠(yuǎn)距離輸電帶來的種種約束都在推動著在靠近負(fù)荷中心設(shè)立相應(yīng)電源。通過微電網(wǎng)控制器可以實(shí)現(xiàn)對整個電網(wǎng)的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規(guī)的量測裝置，量測裝置與就地控制器之間采用快速通訊通道。采用分布式電源和負(fù)荷的就地控制器實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)暫態(tài)控制，微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析。微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)與就地控制器采用弱通訊連接。
微電網(wǎng)是一個可以實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理供能實(shí)現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、故障檢測與保護(hù)、電能質(zhì)量治理等方面的功能。
智能微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散的獨(dú)立系統(tǒng)，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。它將分布式電源、儲能裝置、能量裝換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。
微電網(wǎng)控制系統(tǒng)
中國發(fā)展
國外對于微電網(wǎng)的研究起步較早，在關(guān)鍵技術(shù)方面已取得一些突破，并在小規(guī)模微電網(wǎng)中得到驗(yàn)證。其中美國、歐洲、日本及加拿大等建設(shè)了一批示范工程，為微電網(wǎng)的發(fā)展提供了一些經(jīng)驗(yàn)借鑒，成為微電網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先國家。國外正在推動微電網(wǎng)向更高電壓等級、更大容量發(fā)展。
國內(nèi)微電網(wǎng)研究處于起步探索階段，國家電網(wǎng)公司是微電網(wǎng)技術(shù)研究的主要機(jī)構(gòu)。2011 年8 月，國網(wǎng)電科院微電網(wǎng)技術(shù)體系研究項目通過驗(yàn)收。該項目首次提出了中國微電網(wǎng)技術(shù)體系，涵蓋微電網(wǎng)核心技術(shù)框架、電網(wǎng)應(yīng)對微電網(wǎng)的策略、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策等，制定了我國微電網(wǎng)發(fā)展線路和技術(shù)路線圖，對我國微電網(wǎng)不同發(fā)展階段提出了積極的意見和建議。
河北、天津、河南、浙江、珠海等地已經(jīng)在進(jìn)行微電網(wǎng)示范項目的研究及建設(shè)。其中，珠海東澳島微電網(wǎng)項目的建成，解決了島上長期以來的缺電現(xiàn)象，最大程度地利用海島上豐富的太陽光和風(fēng)力資源，最小程度地利用柴油發(fā)電，提供綠色電力。隨著整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，東澳島可再生能源發(fā)電比例從30%上升到70%。
2015年8月，,煙臺長島分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制工程通過國家發(fā)改委驗(yàn)收，正式竣工投運(yùn)。這是我國北方第一個島嶼微電網(wǎng)工程，可以在外部大電網(wǎng)瓦解的情況下，實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行保證對重要用戶的連續(xù)供電，極大地提高長島電網(wǎng)的供電能力和供電可靠性。
微電網(wǎng)行業(yè)研究小組分析認(rèn)為，微電網(wǎng)是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充，是智能電網(wǎng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工商業(yè)區(qū)域、城市片區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)有廣泛的應(yīng)用前景。隨著微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進(jìn)度加快，預(yù)計微電網(wǎng)將進(jìn)入快速發(fā)展期。
國內(nèi)對微電網(wǎng)的研究取得一定的進(jìn)展，但與歐洲、美國及日本等由研究機(jī)構(gòu)、制造商和電力公司組成的龐大研究團(tuán)隊相比，我國在研究力量和取得成果上仍存在較大差距。
一、缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，很大程度上影響了微電網(wǎng)技術(shù)的研究和示范工程的建設(shè)。
二、電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用水平不高。
微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與先進(jìn)的電力電子技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)緊密相關(guān)。根據(jù)微電網(wǎng)的特殊需求，需要研究使用的電力電子技術(shù)并研制一些新型的電力電子設(shè)備。
三、微電網(wǎng)的保護(hù)控制技術(shù)尚不成熟。
四、投資及運(yùn)維成本高。
微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行要求配置一定容量的儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)建設(shè)投資成本較高。儲能系統(tǒng)容量配置越大，效果越好，但成本越高，需要找到一個較好的平衡點(diǎn)，這和微電網(wǎng)的運(yùn)行要求，峰谷電價政策等都有密切的關(guān)系。微電網(wǎng)監(jiān)控平臺及能量管理系統(tǒng)，投資成本高。在運(yùn)維成本上，也比一般電網(wǎng)要高。
2015年7月22日，國家能源局發(fā)布了關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見，新能源微電網(wǎng)項目可依托已有配電網(wǎng)建設(shè)，也可結(jié)合新建配電網(wǎng)建設(shè)；可以是單個新能源微電網(wǎng)，也可以是某一區(qū)域內(nèi)多個新能源微電網(wǎng)構(gòu)成的微電網(wǎng)群。
國家能源局鼓勵在新能源微電網(wǎng)建設(shè)中，按照能源互聯(lián)網(wǎng)的理念，采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和使用的智能化匹配及協(xié)同運(yùn)行，以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場，形成高效清潔的能源利用新載體。根據(jù)微電網(wǎng)使用示范項目數(shù)量和全球市場容量份額兩種方法估算，中國“十三五”期間微電網(wǎng)增量市場約為200億元-300億元，其中還不包括原有的光伏、配網(wǎng)、電動汽車和儲能需求。
從2015年8月30日舉辦的“光伏微講堂黃埔一期”微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢論壇上獲悉的。參與“十三五”規(guī)劃的專家認(rèn)為，可再生能源的到來已經(jīng)是大勢所趨，微電網(wǎng)有著廣闊的市場前景。目前微電網(wǎng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)模式還需要示范，重點(diǎn)要推廣示范可再生能源微能源網(wǎng)，探索最技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的新商業(yè)模式。
“微電網(wǎng)主要是電力能源生產(chǎn)與消費(fèi)在同一電力用戶或者局域內(nèi)實(shí)現(xiàn)一體化，包括小型電力運(yùn)行管理系統(tǒng)對用電進(jìn)行智能化控制，首先是智能電網(wǎng)在用戶端的具體化，其次是分布式能源的升級版，將可再生能源的自由利用和常規(guī)能源的高效利用結(jié)合起來，是推進(jìn)能源發(fā)展及經(jīng)營管理方式變革的重要載體?！眹夷茉淳中履茉磁c可再生能源司副司長梁志鵬在論壇上解釋稱。
同時，微電網(wǎng)也是新一輪電力體制改革之后的新業(yè)態(tài)，是電網(wǎng)配售側(cè)向社會主體放開的一種具體方式。在梁志鵬看來，微電網(wǎng)的經(jīng)營應(yīng)該是電網(wǎng)企業(yè)之外的主體，其實(shí)現(xiàn)投資主體多元化要比配電網(wǎng)側(cè)更為容易。
據(jù)了解，相對于美國、日本和歐洲來講，我國的微電網(wǎng)研究起步相對較晚，總體而言處于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)模式的研究示范階段。近期微電網(wǎng)項目建設(shè)被正式提升至國家層面，7月21日，國家能源局對外公布了《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》，要求在電網(wǎng)未覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島等，優(yōu)先選擇新能源微電網(wǎng)方式，探索獨(dú)立供電技術(shù)和經(jīng)營管理新模式。
梁志鵬說，從現(xiàn)在來看，很多項目都叫微電網(wǎng)，但難以作為示范。新能源微電網(wǎng)更多指的是分布式可再生能源和天然氣等分布式常規(guī)能源的高效利用。目前的示范項目申報中，浙江和江蘇等東部地區(qū)比較多。
發(fā)展前景
歐美日三地都在進(jìn)行微電網(wǎng)的技術(shù)研究，其中日本立足于國內(nèi)能源日益緊缺、負(fù)荷日益增長的現(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)中加入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。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。
從全球來看，微電網(wǎng)主要處于實(shí)驗(yàn)和示范階段，微電網(wǎng)的技術(shù)推廣已經(jīng)度過幼稚期，市場規(guī)模穩(wěn)步成長。著眼于當(dāng)下世界范圍的能源和環(huán)境困局以及電力安全需求的長期高企，微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用前景看好。未來5到10年，微電網(wǎng)的市場規(guī)模、地區(qū)分布和應(yīng)用場所分布都將會發(fā)生顯著變化。
國內(nèi)方面，近三年，微電網(wǎng)開始逐漸走到政策前臺，國家能源局也計劃在“十二五”期間建設(shè)30個微電網(wǎng)示范工程，各級政府已經(jīng)出臺了一些支持性政策，自下而上推動力越來越顯著。2012年陸續(xù)有一批重大示范工程獲批，預(yù)期未來各地會有更多政府或企業(yè)主導(dǎo)的項目上馬，微電網(wǎng)在國內(nèi)的市場將非常廣闊。
有關(guān)會議
一. Symposium on Microgrids
由美國能源部與勞倫斯巴克利國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主辦的微電網(wǎng)專項學(xué)術(shù)研討會，200多名學(xué)術(shù)權(quán)威參與，每年在亞洲、美洲、歐洲三地巡回，2012年9月在葡萄牙召開了上屆會議，2013年的會議將在7月在智利圣地亞哥舉辦。
二. 微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聚焦
由易貿(mào)主辦的會議，為目前國內(nèi)最具影響力的行業(yè)峰會，歷屆演講嘉賓包括微電網(wǎng)之父Robert Lasseter教授，巴克利國家實(shí)驗(yàn)室Chris Marnay教授與天津大學(xué)王成山教授等國際權(quán)威。2012年會議在浙江杭州落下帷幕。
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