微电网技术及发展概况_左文霞

第42

卷中国电力电力系统

（微电网及分布式发电专栏）

微电网技术及发展概况

左文霞，李澍森，吴夕科，程军照

（国网电力科学研究院，湖北武汉430074）

摘

要：分布式发电以其投资省、发电方式灵活且不污染环境等优点，在全球范围内引起了越来越多的关

注。微电网能以更具弹性的方式协调分布式电源，从而充分发挥分布式发电的优势。介绍分布式发电及微电网领域研究的诸多问题，讨论微电源、储能装置、逆变装置及隔离装置中需要研究的问题，并从电力系统应用的角度分析微电网的控制和保护、安全稳定运行、电能质量、运行及接入标准等问题。对分布式发电及微电网研究领域未来的研究方向进行总结和展望。

关键词：分布式发电；微电网；配电网；安全稳定性；电能质量中图分类号：TM727；TP277

文献标识码：A

文章编号：1004-9649（2009）07-0026-05

收稿日期：2009-02-05

，硕士，助理工程师，从事配电系统相关方向研究。E -mail ：zuowenwen1985@https://www.wendangku.net/doc/c216525650.html,

0引言

微电网是由一系列分布式发电（Distributed

Generation ，DG ）系统、储能系统和负荷组成的微型

电力网，根据需要可选择与配电网并网运行也可选择独立运行。相对传统的输配电网，微电网的结构比较灵活。网内微电源与用户直接相连，安装在用户区域，由电力电子技术提供所需要的控制和接口。微电网系统与外部电网通过隔离装置连接。网内潮流和电压控制器通过能量管理系统在允许的范围内调节潮流和母线电压。当负载变化时，本地微电源自行调节功率输出。正常工作模式下，微电网与公共系统并联运行，可以通过合理的控制使得微电网相当于配电网的一个恒定负荷；当公共系统出现故障或者电能质量达不到要求时，微电网可以通过隔离装置与外部电网隔离而孤立运行。故障清除后，微电网需平滑与外部电网重新同步，实现正常并网运行［1］。

近年来，欧洲、美国、日本、加拿大等国都已开展微电网研究开发及示范工程建设工作［2］。目前，国内多在分布式发电和分布式储能方面开展研究。对分布式发电运行的研究，多与配电系统相联系，研究分布式发电在电力系统中的应用等，对微电网的研究基本处在起步阶段。

1需要研究的问题

1.1微电源

1.1.1分布式电源与分布式储能技术

分布式电源主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机和内燃机等。可再生能源一般都有分散性和规模不大的特点，且受到自然条件的制约，因而需要储能装置储存其富裕能量。另外，基于逆变器的分布式发电装置没有大型的转子因而不能满足瞬时功率变化的要求，包含大量微电源的微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡［3］。目前用于电力系统的储能技术主要有超导储能、蓄电池储能、超级电容器储能和飞轮储能等。

储能有多种形式，如在每个微电源的直流母线上安装储能电池组或者超级电容器，直接连接交流储能装置（带逆变器的交流电池组、飞轮）等，需要根据系统稳定的需求来选择储能方式。美国电能可靠性技术解决方案研究协会（CERTS ：the Consortium for

Electric Reliability Technology Solutions ）研究的微电

网通过在每个微电源的直流侧母线上安装直流储能装置来保证供电可靠性，同时，安装一个附加电源，从而保证任一元件故障时微电网仍然能正常运行［4］。

1.1.2电力电子接口

微电源通过电力电子装置与微电网连接或隔离，各DG 单元均由电力电子装置提供所需要的控制接口。

（1）DG 与微电网连接的逆变装置：大多数DG 装置接入交流系统时，需要相关的逆变、整流及滤波装置。DG 逆变器的主回路控制上具有如下环节：a.内环电流/电压控制回路；b.外环有功、无功功率控制回路；c.DG 与外部电网的同步控制；d.保护及故障短路的电流抑制功能［1］。通过对基于电压源逆变

中国电力ELECTRIC POWER

第42卷第7期2009年7月

Vol ．42，No．7

Jul.2009

左文霞等：微电网技术及发展概况第7期

电力系统

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器输出电流闭环控制的DG入网接口装置简化模型的分析可知，当系统频率低于逆变装置电流控制器的频带宽度时，DG系统相当于一个电压源；而当系统频率高于电流控制器的带宽时，DG系统相当于一个电流源［5］。

（2）微电网与外部电网连接的隔离装置：静态开关在微电网和配电网的接口方面起着关键作用。CERTS微电网研究报告指出，静态开关的任务是一旦电能质量开始恶化，就将敏感负荷从电网中分离。静态开关只分离敏感负荷，而不将微电网从电网中分离。在多个电源同步运行的稳态情况下，有功功率总是从同步之前频率高的电源流向频率低的电源。微电网切换到与外部电网并列运行时，同步需满足2个约束条件：a.开关端电压必须非常小（理想情况是零）；b.开关闭合后电流必须是从公用电网流向微电网［4］。

1.2控制和保护问题

1.2.1控制

电网以发电机转子惯性的形式储存较大的能量，系统的惯性使其能较好地适应负荷波动，而微电网的电源控制大多是基于电力电子的，电源缺少惯性，克服扰动的能力也较弱。特别是在微电网孤立运行时，所有负荷都由DG平衡，微电网的稳定就成为关键问题。此外，传统电网有调度中心对整个系统进行统一协调，而对微电网而言，难以寻求中心控制点对整个系统作出快速反应并进行相应控制，微电网的控制应尽可能基于本地信息。因此，如何协调微电网中各DG并进行合理的控制，是微电网安全、可靠运行的关键，其中重点是对电压和频率的控制。与传统电网的控制理论相似，通过合理控制有功和无功流动即可控制频率和电压的稳定。目前有2种基本控制方法，其一为频率-有功、电压-无功下垂曲线法；其二是模块控制法，即采用不同控制模块对有功、无功分别进行控制。微电网的控制主要包括以下6点：（1）正常联网运行时，如何响应并为系统提供附加服务功能；（2）有功及无功功率的匹配及能源利用的优化；（3）电能质量控制；（4）保护及限流；（5）通信及协调；（6）自检及主/从控制［1］。

对于多母线微电网系统，可以采用一种统一控制器进行控制［6］，该控制器和微电网中各DG系统均包含用于调节三相联网逆变器的内环电压/电流回路及外环电能控制回路，用来控制有功、无功潮流，以及当公共电网故障、微电网孤立运行情况下各DG系统之间的电能共享。利用分布式发电控制器可对微电网各DG单元进行有功及无功控制；其控制和管理可基于本地测得的信号，而无需与外界通信。对各DG单元的有功控制是基于频率下垂特性和附加的频率恢复法，可以采用一种小信号动态建模方法对含有多个DG单元的微电网进行建模，包括有功和无功管理。

1.2.2保护

分布式发电和微电网的出现使得放射式的配电网络变为一遍布电源和用户互联的网络，潮流不再从变电站母线单向流向负荷。配电网的这种变化使得电网各种保护定值与保护机理都发生了较大变化。

微电网保护需要研究孤岛和联网2种运行模式下各种故障的保护问题，原则是对孤岛和联网模式采用同样的保护策略。美国CERTS微电网通过静态开关与主网连接，静态开关可以开断所有故障。微电网内的故障需要通过采用不依赖较大故障电流的方法来切除。CERTS微电网研究认为，保护功能应该成为微电源的一部分，并具备即插即用功能［4］。

分布式电源并网变压器的接线方式直接影响公用电网的过电压及其保护装置［7］。另外配电网中的同步和异步电机对保护定值也存在一定影响，DG 并网会影响故障切除时间［8］。通过对保险丝-保险丝、保险丝-自动重合闸、继电器-继电器3类保护装置的配合问题进行分析发现，配合的协调性取决于DG的容量及其位置分布［9］。

微电网接地需要考虑孤岛和联网2种运行模式下故障时，微电网中故障电流的分布状态。TN-C-S接地系统（上一部分用TN-C，即保护中性线方式；下一部分用TN-S，即工作零线和专用保护线分开的方式）或TT接地系统（电气设备的金属外壳直接接地系统）是最适合用于微电网中性点的接地方式。利用分布式系统的寄生阻抗来判断系统是否接地是一种检测DG系统接地的新技术，该技术为运行时未正确接地的DG提供了可靠、灵敏、快速的保护［10］。

随着大量DG及微电网参与供电，在DG及微电网频繁投切和线路潮流方向频繁改变的情况下，如何对配电网继电保护装置进行整定和协调，将是一个非常重要的研究课题。另外，研究微电网保护接地技术，开发合理的接地和保护方案，从而为微电网安全运行及故障检测、微电网隔离及孤立运行提供技术保障也十分必要。

1.3DG及微电网对大电网特性的影响研究

配电网中引入少量分布式电源对整个电网并不会产生太大的影响，然而当电网中存在较多DG单元或者大容量的DG单元或微电网时，将会对系统的暂态稳定、动态稳定、电压稳定、频率稳定、电压波形、电压闪变、谐波、短路电流、有功及无功潮流、网损等诸多方面造成较大影响，如果控制不当可能会影响系统稳定，导致电能质量恶化，破坏系统的安全、可靠运行。因此有必要针对含有DG及微电网的电网进行系统稳定、电能质量、

第42卷

中国电力

电力系统

（微电网及分布式发电专栏）

统网损等一系列问题的研究。1.3.1稳定性分析

微电网与外部电网并联运行会对外部电网稳定造成影响。而当微电网与外部电网切断时，微电网需要平滑地从并网运行模式过渡到独立运行模式，这种情况下的系统稳定问题也需要研究。

对包含多DG 系统的配电系统稳定性分析有2种方法：一种是基于复杂动态模型方法，采用Prony 算法，定义信号留数作为评价系统稳定性的基准；另一种方法是通过改变参数观察系统稳定极限的变化，定义系统的稳定极限作为评价系统稳定性的基准。分析表明，DG 的惯性对系统的稳定性不利，但

DG 的电压控制及某些类型分布式电源的负载对系

统稳定性是有利的［11］。分布式电源或微电网接入配电系统，有以下原因影响配电系统电压控制：（1）现有的自动电压控制器用于控制无源配电网电压幅值；（2）DG 系统一般远离主变电站，在主变电站实现电压控制较困难，如变电站到发电机之间的线路阻抗大、负荷密度低，电压控制可能无法实现；（3）如果接于馈线的分布式电源容量大于馈电回路的总负荷量，通过降压变压器的潮流将反向，致使变压器低压侧成为电源；（4）分布式发电装置的类型（同步机、异步机）及运行条件影响电压控制［12］。

影响微电网稳定的主要因素是微电源和储能系统的控制策略、负荷类型、故障位置以及发电机惯性常量等。对一般运行情况，微电网的控制装置只能通过本地信息来控制微电源和储能装置。微电源和储能装置可行的控制策略有：（1）P -Q 控制；（2）下垂控制；（3）频率/电压控制。仿真研究表明，对于以飞轮作为储能系统的微电网，恒定P -Q 负载以及阻抗性负载对微电网稳定性没有影响，而具有较大惯性常量的电动机会提高微电网稳定性，另外，主网的故障对微电网稳定性的影响最为显著。

1.3.2电能质量

DG 或微电网接入配电系统后，如果控制不当，

可能产生电压闪变和谐波，而DG 或微电网并网也存在改善电能质量的巨大潜力。利用变流技术可以有效地提高电能质量，另外通过电力电子技术还可以实现更佳的谐波和无功功率控制。微电网孤立运行时，可以通过基于电力电子技术的柔性交流配电技术（DFACTS ）和储能技术改善电能质量。当然实现以上功能需要合理的控制策略，DG 自身的电力电子装置不可能完全代替传统的改善电网电能质量的装置，如果能够将DG 设备应用到DFACTS 技术中去，不仅能提高电能质量水平，也能减少设备投资。

针对分布式发电及微电网并网运行可能引起的系统电压和频率偏差、电压波动、闪变等电能质量问大型电力用户的电能质量指标，该指标综合考虑了系统峰荷特性和用户消费电力的断续频率［13］。电网故障水平、R /X （电阻/电抗）的比值、发电机类型及原动机的不同对电网稳态电压偏移、闪变、波形畸变、不平衡等方面均有不同程度的影响。风电场并网运行时，风速扰动、风电场容量、电网R /X 的比值特性及并网点短路容量等因素对电能质量存在一定的影响［14］。

日本的新能源工业技术发展组织（NEDO ）赞助了一个微电网示范工程，该工程证明微电网可以提供具有不同电能质量及可靠的电能，从而满足不同用户的需要。通过与传统的不间断电源装置（UPS ）进行经济比较，表明微电网在改善电能质量及供电可靠性上有着巨大的潜力。

1.3.3规划与运行

分布式电源及微电网的规划除了要考虑负荷需求、系统经济、安全可靠性以及网损等电力规划问题外，由于其自身特性还需要考虑不同类型DG 的安装地点、安装容量、渗透极限等问题，以确保系统达到最优化运行状态。如何确定配电网中DG 或微电网最优安装地点，需要综合考虑馈线容量极限、馈线电压波形及三相短路电流水平等技术条件的约束，从而确立网络重建及网损最小的目标函数，可采用基因算法对分布式电源或微电网的安装位置及容量大小进行寻优［15］。微电网无功电源设计，可采用遗传算法使得电容器容量和安装地点最优，从而确定无功电源的最优配置方式。该方法在实际应用时需要做如下工作：（1）含有连续可控无功电源以及变化负载的研究；（2）不平衡系统的研究；（3）微电网孤岛运行时，失去一个或多个电源情况的研究。微电网规划还需研究在不给电力系统带来不利影响的情况下，微电网能够反馈给电网的最大电能限额问题。这个问题又与其他问题相关，比如由谁来设定这个限额、怎样提高这个限额以及微电网与系统互联的经济问题等。

1.3.4对电网损耗的影响

电网的损耗主要取决于系统的潮流，分布式电源和微电网的接入使得配电网中各支路的潮流不再是单向流动，必然会影响电网的损耗，使之不仅与负载等因素有关，同时也与分布式电源及微电网接入的具体位置、容量及负荷的相对大小以及网络的拓扑结构等因素密切相关。含有分布式电源的配网网损不仅与电压的变化有关，还可以依据比例原理，利用跟踪算法确定网络中各部分的有功和无功，进而确定对网损起决定作用的电流值［16］。针对异步电机在配电网中的常用模式进行分析发现，异步电机安装点距变电站越远，对网损影响程度越大；发电容量的大小和安装位置影响线路参数，从而影响电压降。

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电力系统

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通过修正功率因数可以改善异步电机对配网电压及网损所造成的不利影响［17］。采用临界损耗和直接损耗系数法解决网损分配问题，能有效弥补传统置换法的不足［18］。针对分布式电源在中压配电网资源优化配置问题，可采用遗传算法解决如何使系统网损最小、电网改造投资最少等方面的问题［19］。

1.4分布式发电及微电网标准与分析工具

1.4.1分布式发电及微电网相关标准研究

DG与配电系统并列运行并能回馈电能，必须满足互联条件，IEEE1547-2003标准规定了分布式电源与电力系统互联的基本原则；IEEE1547系列标准中的IEEE P1547.1～3标准分别对连接设备的适应性测试程序、连接应用指南、监控及信息交换等方面作出规定；IEEE P1547.4—分布式孤立系统的设计、运行及其接入电力系统指南涵盖了微电网或人为孤立系统。该标准涵盖了分布式电源，互联系统和参与互联的电力系统，主要为电力系统设计、运行、规划及相关设备制造等服务。该标准的实施可提高电力系统可靠性及应用分布式能源的效益。

1.4.2分析工具

微电网可能包含三相、单相及双回二次回路系统，还包括一系列电力电子装置互联的电源，现有的电网分析工具不具备分析微电网的功能，因此，开发相关的分析工具，对DG及微电网不同稳态和动态运行方式进行分析十分必要。美国CERTS微电网项目开发的μGrid微电网分析软件抓住了三相或单相三线制、四线制及五线制电路最关键的物理现象，同时可基于物理模型模拟负荷。该建模方法使得一系列微电网相关问题的分析成为可能，比如：不平衡、不对称预测和评估、不平衡不对称损失评估、杂散电压及地电位升高评估等；系统中不同元件的相互动态影响以及对系统稳定性、发电机负荷控制（频率控制）、动态电压控制（VAR）的影响等。微电网可能分散安装在人容易靠近的地方，因此预测杂散电压电流、中性点可能的电压升高以及安全接地技术具有重要意义。电力电子接口的设计和控制算法是动态分析的关键问题，μGrid不仅包括一些典型的控制方案，而且还可以对分布式电源制造商的控制方案建模；同时还包括分布式电源的用户安装模型（DER-CAM），能对DG的安装位置进行优化。

2DG及微电网技术研究领域展望

近年来，全球范围内对DG及微电网相关技术研究的热潮持续升温。研究重点集中在2个方面：（1）DG装置及储能装置的完善及新型可再生能源发电装置的研究开发；（2）DG及微电网的渗透对电力系统的影响及交互作用机理的研究。DG及微电网研究领域今后的研究方向主要有如下几个方面：（1）现有分布式发电技术的完善和新技术的研发；（2）分布式电源并网逆变器的研究；（3）DG及微电网运行技术研究；（4）针对含有DG及微电网的电力系统的控制及保护问题开展的适应多端电源的继电保护研究；各种运行状况及各种网络结构下对电网稳定性及可靠性的影响以及相应的控制策略研究；（5）DG和微电网相关运行及设计标准的研究，针对分布式发电及微电网的电力系统分析工具的开发；（6）微电网示范工程建设的研究。

3结语

本文介绍了分布式发电及微电网技术研究领域的最新进展。微电网的概念使得大量分布式电源渗透到配电系统而不需要对配电系统重新规划或设计，通过建立微电网使得分布式发电应用于电力系统并发挥其最大的潜能。微电网技术的发展需要解决经济、商业和技术等方面的各种难题。世界各地都在进行大量的研究开发工作，有关微电网的理论和实验研究已经取得了一定成果。在我国，目前仅在分布式发电方面开展过一些工作，且仅处于起步阶段，对微电网的研究基本处于空白。随着全球性能源危机的加剧及环境的恶化，DG和微电网技术为解决该问题提供了有效的解决途径，而如何根据我国电网的特点及需求建立微电网则是需要首先研究的基本问题。

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第42卷

中国电力

电力系统

（微电网及分布式发电专栏）

A summarized survey on research of microgrid technology and its development

ZUO Wen -xia,LI Shu -sen,WU Xi -ke,CHENG Jun -zhao

（Wuhan High Voltage Research Insititute of SGCC ,Wuhan 430074,China ）

Abstract:Distributed generators （DGs ）have following advantages:saving investment,flexibility and compatibility,and they are gaining more and more worldwide attention.Microgrids can coordinate DGs in a more decentralized way,permitting them to provide their full benefits.The background of DGs and mircorgrid technology was introduced,and a definition of microgrids was put forwards and different countries ’achievements were described in brief.The microsources （or DGs ）,energy storing devices and separation equipments were discussed.The related problems in DGs and microgrids were introduced,then problems about the microsources,energy storing devices,inverting devices and separation equipments were discussed.Some practical problems such as control and protection,safety and stability,power quality,microgrid standards were analyzed in the point of their being applied to power systems.Finally,the trend of DGs and microgrid study was discussed.Key words:distributed generator （DG ）;microgrid;distributed network;safety and stability;power quality

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（责任编辑李新捷）

微电网的发展现状

微电网技术的发展现状 摘要 微电网作为分布式电源接入电网的一种有效手段，逐步引起了广泛关注。从结构设计、运行控制、供电可靠性和电能质量、经济运行与安全机制、仿真平台和示范工程等5个方面介绍国内外微电网的研究进展，微电网并网和孤岛两种运行方式的控制策略，并分析了主要控制策略的研究进展，最后讨论了未来的研究重点，以便微电网安全运行。 关键词：微电网；并网运行；孤岛运行；电力电子 引言 微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。凭借微电网的运行控制和能量管理等关键技术，可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的(甚至是间歇性的)分布式电源。国际电工委员会(IEC)在《2010—2030 应对能源挑战白皮书》中明确将微电网技术列为未来能源链的关键技术之一[1]。 近年来，欧盟、美国、日本等均开展了微电网试验示范工程研究，以进行概念验证、控制方案测试及运行特性研究。国外微电网的研究主要围绕可靠性、可接入性、灵活性3个方面，探讨系统的智能化、能量利用的多元化、电力供给的个性化等关键技术。微电网在我国也处于实验、示范阶段，截至2012年底，国内已开展微电网试点工程14个，既有安装在海岛孤网运行的微电网，也有与配电网并网运行的微电网。这些微电网示范工程普遍具备4个基本特征：1）“微型”，微电网电压等级一般在10kV以下，系统规模一般在兆瓦级及以下，与终端用户相连，电能就地利用；2）“清洁”，微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能源综合利用为目标的发电形式；3）“自治”，微电网内部电力电量能实现全部或部分自平衡；4）“友好”，可减少大规模分布式电源接入对电网造成的冲击，可以为用户提供优质可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。因此，与电网相连的微电网，可与配电网进行能量交换，提高供电可靠性和实现多元化能源利用。微电网与配网电力和信息交换量将日益增大并且在提高电力系统运行可靠性和灵活性方面体现出较大的潜力。微电网和配电网的高效集成，是未

分布式能源与微电网技术

分布式能源与微电网技术 摘要：在现代城市化进程加快发展下，能源需求量逐渐增长。分布式能源和微 电网技术能促进城市的绿色化和清洁能源的应用，达到节能减排的目的，也能为 现代智能电网建设提供有效依据，保证电网的安全与稳定。 关键词：分布式；能源；微电网技术 在中国经济快速提升下，工业化和城镇化进程加快发展，其存在的能源安全 问题更为突出。尤其是二氧化碳带来的全球变暖问题，引起社会的关注。在该发 展背景下，对城市的建设思想和发展模式有序转变，加大力度引进风力发电、太 阳能发电模式等，促进整体的规模化发展。 一、分布式能源和微电网技术的研究意义 第一，加强对分布式能源和微电网技术的研究，能确保清洁能源的有效应用。基于太阳能、风能等多个形式清洁能源的应用，能保证能源的灵活接入和智能化 控制，将其应用到智能终端进行消费，促使低碳城市建设目标的实现。第二，加 强对分布式能源和微电网技术的研究，也能提升总体的供电可靠性。基于分布式 发电的投入以及微网的统一管理，在先进系统和设备下，为电网运行提供强大保障，促使电能质量更可靠。第三，分布式能源和微电网技术的研究，也能为其提 供双向互动用电服务模式。基于微网、智能家居和分布式发电，能为系统提供统 一接口，维护用户和电网之间的相互沟通和交流，也能使用户获得新的体验。加 强对分布式能源和微电网技术的研究，将其作为智能电网建设中的主要部分，是 新时期建设与发展下的主要模式，也承担者社会建设职责。其中的分布式能源， 在智能集成模式下，能保证接入系统的安全与可靠，也能确保微网更灵活。所以，加强对分布式能源和微电网技术的应用，是城市绿色、清洁能源推动和应用的主 要条件，在节能减排工作中，将其渗透到工作中，对电网的安全运行也具备十分 重要的作用[1]。 二、分布式能源和微电网技术的关键 （一）容量配置 清洁能源具备明显的间歇式能源特点，受到天气情况影响较大，电能的输出 波动大。基于对分布式能源和微电网技术的应用，能够在各个单位组成模式下， 对其容量有效配置，确保风能、太阳能相互应用，发电单位和储能单元之间也能 互补。在整个分布式能源和微电网中，结合时间功率，为其输出曲线，也能避对 电网产生的影响。通过对储能系统应用，对分布式能源和微电网技术有效调度， 以达到清洁能源的充分应用。比如：储能电池，能对分布式能源生产中存在的问 题有效解决，尤其是在较小负荷下，达到电能的储存目的。如果负荷较大，将释 放电能，保证系统的科学稳定运行。如：将储存电池和系统交流侧进行链接，基 于储能单元和发电单元的协调，为其提供对平滑分布式能源的波动，避免给电力 系统带来较大冲击，维护其稳定性。储能电池也能对当地的交流负荷需要无功功率、负荷电流谐波的获取，以免电压波动、闪变现象的发生，这样才能达到有效 的节能效率[2]。 （二）接入方式 结合当前的建设标准和规程，需要在谐波、电压波动和电压不平衡度上给予 全面控制和探讨，也要为分布式能源和微电网技术的应用提出合理对策。分布式 能源和微电网利用分布发电和集中并网接入方式来实现。集中并网多为直流母线 汇流、各个发电单元在电能控制模式下，将其转变为直流母线。基于逆变器，将

智能电网中微电网优化调度综述

智能电网中微电网优化调度综述 智能电网是一种智能技术系统，它包括优先使用清洁能源、动态定价以及通过调整发电、用电设备功率优化负载平衡等特点。终端用户不仅能从电力公司直接购买用电，同时还可以从储能设备中获取新能源和清洁能源，例如太阳能、风能，燃料电池、电动汽车等。另一方面智能电网具备高速、双向的通信系统，供电端与用电端实现实时通信、并且系统能够保证电网安全、稳定和优化运行。具有坚强、自愈、兼容、优化等特征。 微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，使传统电网向智能网络的过渡[1]。 1、微电网的组成及结构 微电网是由多种分布式电源（既包含有非可再生能源发电的燃料电池、微型燃气轮机；又包含可再生能源发电的风力和光伏发电单元等），再加上控制装置、储能装置和用电负荷共同组成。微电网的组成结构十分灵活，可以满足某片区域的特殊供电需求。微电网不仅可以通过公共连接点（PCC）与大电网连接，采用并网运行模式；还可以在大电网电能质量下降或者电网故障而影响到微电网内负荷正常用电时，在公共连接节点（PCC）处与大电网断开，采用孤岛运行模式。 典型的微电网结构如图1-1 所示。它是由热电联产源（CHP）如微型燃气轮机、燃料电池，非CHP源如风力发电机组、光伏电池组及储能装置等组成。微电源和储能设备通过微电源控制器（MC）连接到馈线A和C。微电网通过公共连接点（PCC）连接到配网中进行能量交换，双方互为备用，提高了供电的可靠性[2]。

微电网是什么_微电网的概念及技术特点

微电网是什么_微电网的概念及技术特点 微电网的概念微电网（Micro-Grid）也称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。 微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，它作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。 微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。 微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。 由于环境保护和能源枯竭的双重压力，迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业（热电联供）的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而仅采用常规的量测装置，量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制，微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。 微电网的特点微电网系统结构图微电网系统由于包含有数量众多、特性各异的多种分布式电源而成为一个大规模、非线性、多约束和多时间的多维度复杂系统，具有复杂性、非线性、适应性、开放性、空间层次性、组织性和自组织性、动态演化性等复杂系统特征，属于一类变量众多、运行机制复杂、不确定性因素作用显著的特殊的复杂巨系统。因此，微

微电网技术研究现状

微电网技术研究现状 国　海1、2;苏建徽1;张国荣1 (1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥　230009;2.安徽科技学院,安徽凤阳　233100)摘　要:首先阐释了微网的概念、结构及特点,然后对当前美国、欧盟和日本等国的微网研究现状进行了介绍,并介绍了微网运行方式,最后着重探讨了现阶段微电网研究中的关健问题和相关研究现状。 关键词:微网;DG;分布式发电;电网 Abstract:Firstly,the concep t,the structure and the characteristics of m icr ogrid are p resented.Then,the p resent devel opment of m icr ogrid in the United States,Eur ope and Japan is intr oduced as well as the operati on modes of m icr ogrid.A t last,the key p r oblem s and the research conditi ons related t o m icr ogrid are discussed e mphatically. Key words:m icr ogrid DG;distributed generati on;power grid 中图分类号:T M711　文献标识码:A　文章编号:1003-6954(2009)02-0001-06 1　微网的概况 1.1　微网产生的背景 随着国民经济的发展,电力需求迅速增长,电网规模不断扩大,超大规模电力系统的弊端也日益凸现,成本高,运行难度大,难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故[1], 2008年年初中国南方冰灾还是在汶川震灾期间,中国电网都发生了大面积的停电[2],电网的脆弱性充分暴露了出来。 分布式发电可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性,具有污染少、可靠性高、能源利用效率高,同时分布式电源位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布,延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资,它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善[3]。欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统,并取得了突破性进展[4]。 尽管分布式电源优点突出,但本身存在诸多问题,如分布式电源单机接入成本高、控制困难等。另外,为减小分布式电源对大电网的冲击,大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源,当电力系统发生故障时,分布式能源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源的充分发挥,也间接限制了基金项目:国家自然科学基金资助项目(50777015)对新能源的利用[5]。 为了降低DG带来的不利影响,同时发挥DG积极的辅助作用,一个较好的解决方法就是把DG和负荷一起作为配电子系统———微网(M icr ogrid)[6～8]。 1.2　微网的概念 从1999年开始,美国电力可靠性技术解决方案协会(cons ortium f or electric reliability technol ogy s olu2 ti ons,CERTS)首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响等方面进行了研究。到2002年, CERTS从结构、控制、经济等方面系统全面介绍了微网的概念[6]:微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热量;微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必要的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。 1.3　微网的结构 微网的基本结构如图1所示,微网中包含有多个DG和储能系统,联合向负荷供电,整个微网对外是一个整体,通过断路器与上级电网相联。微网中DG 可以是多种能源形式(光电、风电、微型燃气轮机等),还可以以热电联产(combined heat and power, CHP)或冷热电联产(combined cold heat and power, CCHP)形式存在,就地向用户提供热能,提高DG利用效率。 在图1中微网有A、B、C三条馈线,其中A、C馈线中含有重要负荷,安装有多个DG,馈线B为非重

微电网储能技术研究综述

第 39 卷第 7 期电力系统保护与控制 Vol.39 No.7 2011 年 4 月 1 日 Power System Protection and Control Apr.1, 2011 微电网储能技术研究综述 周林，黄勇，郭珂，玉 （大学输配电装备及系统安全与新技术重点实验室， 400030） 摘要：对储能技术在微电网中的应用研究进行了综述。简要回顾了储能技术的发展历程，阐述了微电网中储能技术研究的意义和价值。分析了储能技术在微电网中的作用，比较全面地介绍了蓄电池储能、飞轮储能、超导储能、超级电容器储能、混合储能和其他储能在微电网中的应用研究现状，分别说明了各种储能方式的优点和不足之处，并对各种储能方式的性能指标进行了比较。根据微电网的特点和要求，指出了微电网储能技术研究目前存在的问题和未来发展趋势。关键词：微电网；储能技术；蓄 电池储能；超导储能；飞轮储能；超级电容器储能（SMES）；混合储能 A survey of energy storage technology for micro grid ZHOU Lin，HUANG Yong，GUO Ke，FENG Yu （State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology，Chongqing University， Chongqing 400030，China） Abstract：This paper introduces the academic research of storage technology applied to micro grid．Firstly，it reviews the development of storage technology，expounds the research meanings and values, and analyzes the role of the energy storage in micro grid．Then the application research of the battery storage，flywheel storage，superconductive magnetic energy storage，supercapacitor storage，hybrid storage and other energy storage in micro grid are discussed．The advantages and disadvantages of various storage methods are introduced, and their

微电网能量管理系统概述

微电网能量管理系统概述 一、微电网能量组成 微电网是近年来出现的一种新型能源网络化供应与管理技术的简称，它能够利地将可再生能源和清洁能源系统的接入，实现需求侧管理以及现有能源的最大化利用。微电网将发电子系统、储能系统及负荷相结合,通过相关控制装置间的配合,可以同时向用户提供电能和热能,并能够适时有效地支撑大电网,起到消峰填谷的作用。所以微电网概念一经提出,就引起世界能源专家和电力工业界的广泛重视,世界很多国家都加强了相关基础科学研究的力度,对微电网的认识随着研究的进行在不断地具体化、深入化和系统化。而微电网对于解决我国现有大电网运行中凸显的问题,以及能源危机等相关问题,无疑是提供了一个好的解决途径。 1.1风能 风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。到2008年为止，全世界以风力产生的电力约有94.1 百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的1%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。 风能优点： 1.风能为洁净的能量来源。 2.风力发电是可再生能源，很环保。 3.风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 4.风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已 低于发电机。

1.风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。 2.进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的 地方来兴建。 3.在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟 糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时 间；必须等待压缩空气等储能技术发展。 1.2光伏 光伏是太阳能光伏发电系统的简称。是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。 光伏能量的来源由光伏板组件，它是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 光伏优点： 1.普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或 岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。 2.无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污 染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 3.巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总 量属现今世界上可以开发的最大能源。 4.长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年， 而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是 用之不竭的。

微电网储能技术研究综述

电力系统新技术 专业电力系统及其自动化 班级研1109班 学号1108080392 学生周晓玲 2012 年

电力储能技术 摘要：储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。本文主要介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、液流电池储能以及超导储能、超级电容器储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态，比较了各种储能技术的优缺点，并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。 关键词：储能技术，可再生能源发电，消峰填谷，一次调频ABSTRACT：Power storage technology serves to cut the peak and fill valley，regulate the power frequency，improve the stability，and raise the utilization coefficient of the grid in the power system.This paper introduces various types of storage technology such as pumped hydropower,flywheel electricity storage technology，compressed air energy storage，sodium sulfur(NaS)battery,，Flow Battery Technology，super conductive magnetic energy storage and super capacitor storage discusses their advantages and disadvantages．The development trend and the Different applications of storage technology in the power system are also summarized． KEY WORDS：energy storage technology，renewable energy Resources power generation，peak load shifting，primary frequency 1.背景意义 近几十年来，电能存储技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。电能的存储是伴随着电力工业发展一直存在的问题，其实到现在为止也没有一种非常完美的储能技术，但经过几代科学家的努力，一些比较成熟的储能技术在各行各业发挥着重要的作用。储能的优点有很多，节能、环保、经济。比如火电厂要求以额定负荷运行，以维持较高的能源转换效率和品质，但用电量却随时间变化，如果有大容量、高效率的电能存储技术对电力系统进行调峰，对电厂的稳定运行和节能是至关重要的。另外，由于分布式发电在电网中所占的比例越来越高，基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统要存储一定数量的电能，用以应付突发事件。随着电力电子学、材料学等学科的发展，现代储能技术已经得到了一定程度的发展，在分布式发电中已经起到了重要作用。储能已经成为除发、输、变、配、用五大环节的第六大环节。如下图即为储能在电力系统中的应用。

中国微电网技术研究及其应用现状分析

中国微电网技术研究及其应用现状分析 微电网是一种结合了电能供应与优化控制的微型电力网络布设技术，在我国一些人口集中的海岛、校园等应用较多，本文就微电网技术进行了概述及组成研究，并就其应用特点以及现状进行了研讨。 标签：微电网技术;应用现状;电力 引言 微电网是我国电力供给结构的一种形式，它是积极利用当前新型绿色再生能源进行电能供应的一种电网技术，当前我国各地都在积极应用这种新型能源与电能网络输送结构技术，为国家电网电能输送结构提供了补充，未来微电网还会得到技术更新与更广泛地应用。 1微电网技术概述以及组成分析 1.1微电网技术概述 微电网技术其实就是由微型电源以及电能负荷共同组成的一种电能供、消网络结构，微电网运行中电源实现电能供应，而负荷结构则实现电能向其他能量的转换。我国研究人员对于微电网的定义为：一种小型发配电系统，它主要由储能装置以及电网控制系统以及电源结构构成电能供应单元，而由网络电能负荷设备组成电能消耗单元，微电网可以进行供配电以及电能消耗的自我管理以及保护操作，当前微电网已经成为我国智能电网建设中的重要建设内容。 1.2微电网的主要供电单元组成分析 1.2微电网中的分布式电源装置 针对不同的发电系统采用不同的分布式电源，目前的发电类型包括光伏发电、水利发电、风力发电以及潮汐发电、内燃机发电系统等，对于微电网对接的发电类型主要是可再生能源发电。微电网和外部大型供配电网络相比，容量小而且电压等级也相对较低，因此一般以380V、10kV和110kV的电压等级和外部大电网进行能量交换。 1.2.2 储能装置 随着储能技术的发展，目前储能装置也已有多种类型，部件包括热儲能装置、机械储能装置，还包括电磁储能装置以及新型电化学储能装置。电化学储能装置一般通过蓄电池储能实现其功能，对于电磁储能装置而言一般采用超导体和超级电容来实现其功能。

微电网技术及其发展现状研究

2011年·06月·下期 学术·理论 现代现代企业教育 MODERN ENTERPRISE EDUCATION 企业 教育 25 微电网技术及其发展现状研究 吴 萍　尤向阳 （三门峡职业技术学院　河南　三门峡　472000） 摘　要：微电网充分发挥了分布式发电的价值和效益，可作为大型电网的有益补充，解决大规模电力系统的诸多潜在问题。本文介绍了微电网产生的背景，并阐释了其概念和结构特点，最后，对国内外微电网发展现状进行了对比研究。关键词：微电网　分布式发电　供电可靠性 引言 近年来，世界能源紧缺、环境污染、温室效应等问题越来越严重，分布式发电技术以具有低污染、高能源利用效率、可节约电网投资、提高大电网供电可靠性等优点得到重视。但是分布式电源（DG）单机接入成本高、控制困难，大量接入可能会对电网造成冲击，影响电能质量和系统的安全稳定。为协调大电网与分布式电源的矛盾，充分挖掘DG的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了一个解决方法，即将DG及负荷一起作为公共配网的一个单一可控的子系统——微电网（Microgrid）。 一、微电网的概念 目前，国际上主要有美国、日本、欧盟等国家和地区给出了微电网定义。 美国电力可靠性技术解决方案协会（CERTS）认为：微电网由负荷和微型电源共同组成、可实现热电联供，微电源主要由电力电子器件进行能量转换和控制。当微电网与大电网相连时，微电网可视为单一的受控单元。 日本三菱公司按规模大小将微电网分为小规模（发电容量10MW，燃料为可再生能源，主要应用于小型区域电网、住宅楼、岛屿和偏远地区）、中规模（发电容量100MW，燃料为石油或煤、可再生能源，主要应用于工业园）和大规模（发电容量1000MW，燃料为石油或煤，主要应用于工业区）3类。它将以传统电源供电的独立电力系统也纳入微电网系统，扩展了研究范畴。 欧盟定义的微电网具有以下特点：１、利用一次能源；２、使用微型电源； ３、可实现冷热电三联供；４、含储能环节；５、含电力电子设备； ６、分为不可控、部分可控和全控三种类型。 综合来讲：微电网就是采用大量的现代电力技术，将微电源，负荷，储能设备及控制装置等结合在一起，直接接在用户侧，可同时向用户供给电能和热能的小规模分散独立系统。 二、微电网的结构 与传统的输配电网相比，微电网的结构比较灵活，其具体结构根据负荷情况会有所不同，但基本单元一般包括微型电源、储能元件、能量管理及控制系统、负荷等。 表演动作，这样能帮助学生理解和记忆歌词，并在理解、记忆歌词的基础上，以形象生动，优美的歌舞动作进行演唱，使演唱更富有情感的表达性。歌曲选择方面可根据我们的教学进度和学生的学习程度要求学生自行选择歌曲，可以大量的上网搜索选择自己喜欢的也都适合的歌曲，并应用所学的方法进行演唱，阶段性的开展班级音乐会，激发学生的学习热情，让他们爱学、喜欢学。 四、自我体验学习声乐 声乐是幼教专业学生学习的重要技能之一，它是培养学生的演唱技能和道德情感的主要阵地。声乐在教学过程中比较枯燥，培养学生的自主学习尤为重要，变“要我学”为“我要学”，使他们真正成为学习的主人。 声乐的学习过程是很抽象的，我在讲解声乐理论时一般采取体验法，让学生自己感觉自己体验，比如：要讲打开喉咙就要学生体验咬苹果的感觉，要讲吸气就要让学生体验闻花香的感觉等等。如：区别音的高低、长短、强弱等时，教师启发学生比较大公鸡的啼声和母鸡啄食的“咯咯”声，大部分学生对鸡是熟悉的，就让他们自己去模仿这些叫声，通过学生的亲身模仿，很快就辨出哪个是高音，哪个是低音，通过类似的方法，又能辨别出飞机在跑道上起飞的马达声震耳，是强音，而飞机上高空我们听到的声音是弱音。进而上升到理性认识，这样做会培养学生善于动脑，善于捕捉音乐的能力。在这些教学当中我都尽量融入学生 的自主学习的观念，做到“做中学”。 在枯燥的发声练习过程中我会让学生动起来，在发声前要先活动开，或小跑，或做运动操，根据练声曲的节奏让学生踏步或者小跑着发声，这样可以让学生更加放松自然。也可以编成游戏的形式，如用问答的形式，一半学生问do re mi fa so ,另一半的学生答so fa mi re do ,这样可以提高学生的兴奋度，让练声得到更好的效果。也可以围成圈相互看，或站成面对面发声，相互评价相互学习。 五、结语 如今，知识的更新日新月异，高科技的发展日趋迅猛，面对教育的新形式，学生为中心的思想已深入人心，旧的体制和模式受到极大的冲击。作为幼教专业的音乐教师更应及时转变教学观念，只有教会学生自主学习，使学生掌握学习的方法，才能达到“今天的教是为了明天的不教”的目的，在课堂上努力创设学生自主学习的环境，发挥学生的自主意识，也只有学生学会自主学习，他们才能主动地去研究，去探索，去创造。以培养有创造力、有创新思维能力的新一代幼儿教师。 参考文献： [1]张天宝著．试论主体性教育的基本理论． [2]周明星，张柏清著．创新教育模式全书．北京教学出版社 ．□

微电网技术及发展概况

第42 卷中国电力电力系统 （微电网及分布式发电专栏） 微电网技术及发展概况 左文霞，李澍森，吴夕科，程军照 （国网电力科学研究院，湖北武汉430074） 摘 要：分布式发电以其投资省、发电方式灵活且不污染环境等优点，在全球范围内引起了越来越多的关 注。微电网能以更具弹性的方式协调分布式电源，从而充分发挥分布式发电的优势。介绍分布式发电及微电网领域研究的诸多问题，讨论微电源、储能装置、逆变装置及隔离装置中需要研究的问题，并从电力系统应用的角度分析微电网的控制和保护、安全稳定运行、电能质量、运行及接入标准等问题。对分布式发电及微电网研究领域未来的研究方向进行总结和展望。 关键词：分布式发电；微电网；配电网；安全稳定性；电能质量中图分类号：TM727；TP277 文献标识码：A 文章编号：1004-9649（2009）07-0026-05 收稿日期：2009-02-05 左文霞（1985—），女，湖北仙桃人，硕士，助理工程师，从事配电系统相关方向研究。E -mail ：zuowenwen1985@https://www.wendangku.net/doc/c216525650.html, 0引言 微电网是由一系列分布式发电（Distributed Generation ，DG ）系统、储能系统和负荷组成的微型 电力网，根据需要可选择与配电网并网运行也可选择独立运行。相对传统的输配电网，微电网的结构比较灵活。网内微电源与用户直接相连，安装在用户区域，由电力电子技术提供所需要的控制和接口。微电网系统与外部电网通过隔离装置连接。网内潮流和电压控制器通过能量管理系统在允许的范围内调节潮流和母线电压。当负载变化时，本地微电源自行调节功率输出。正常工作模式下，微电网与公共系统并联运行，可以通过合理的控制使得微电网相当于配电网的一个恒定负荷；当公共系统出现故障或者电能质量达不到要求时，微电网可以通过隔离装置与外部电网隔离而孤立运行。故障清除后，微电网需平滑与外部电网重新同步，实现正常并网运行［1］。 近年来，欧洲、美国、日本、加拿大等国都已开展微电网研究开发及示范工程建设工作［2］。目前，国内多在分布式发电和分布式储能方面开展研究。对分布式发电运行的研究，多与配电系统相联系，研究分布式发电在电力系统中的应用等，对微电网的研究基本处在起步阶段。 1需要研究的问题 1.1微电源 1.1.1分布式电源与分布式储能技术 分布式电源主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机和内燃机等。可再生能源一般都有分散性和规模不大的特点，且受到自然条件的制约，因而需要储能装置储存其富裕能量。另外，基于逆变器的分布式发电装置没有大型的转子因而不能满足瞬时功率变化的要求，包含大量微电源的微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡［3］。目前用于电力系统的储能技术主要有超导储能、蓄电池储能、超级电容器储能和飞轮储能等。 储能有多种形式，如在每个微电源的直流母线上安装储能电池组或者超级电容器，直接连接交流储能装置（带逆变器的交流电池组、飞轮）等，需要根据系统稳定的需求来选择储能方式。美国电能可靠性技术解决方案研究协会（CERTS ：the Consortium for Electric Reliability Technology Solutions ）研究的微电 网通过在每个微电源的直流侧母线上安装直流储能装置来保证供电可靠性，同时，安装一个附加电源，从而保证任一元件故障时微电网仍然能正常运行［4］。 1.1.2电力电子接口 微电源通过电力电子装置与微电网连接或隔离，各DG 单元均由电力电子装置提供所需要的控制接口。 （1）DG 与微电网连接的逆变装置：大多数DG 装置接入交流系统时，需要相关的逆变、整流及滤波装置。DG 逆变器的主回路控制上具有如下环节：a.内环电流/电压控制回路；b.外环有功、无功功率控制回路；c.DG 与外部电网的同步控制；d.保护及故障短路的电流抑制功能［1］。通过对基于电压源逆变 中国电力ELECTRIC POWER 第42卷第7期2009年7月 Vol ．42，No．7 Jul.2009

直流微电网保护技术综述

直流微电网保护技术综述 摘要：直流微电网的保护是确保直流微电网能够安全、可靠运行的基础和基本 保障。本文介绍了直流微网的特点，并根据国内外微电网的发展趋势提出一种新 型环形直流微电网的拓扑结构图，介绍了微网保护系统的关键技术和直流系统接 地故障的故障类型，并对国内外微网保护的研究现状进行了介绍，同时提出了直 流微网有待进一步深入研究的主要问题。 关键词：直流微电网，继电保护，故障类型 1引言 随着世界大范围内的环境和能源问题日益凸显，经济增长和环境保护之间的 矛盾日渐严重，发展新型可再生能源代来替传统污染严重的化石能源就显得格外 重要，微电网作为一种可以高效利用和普及新能源的方式就应运而生。微电网是 一种将分布式电源、储能装置、负荷、变流器以及保护监测系统有机整合在一起的，集发、配电一体化的小型灵活的电力网络[1-4]。因其具备供电能力的可靠性、运行方式的灵活性、电能质量的优异性，必将会成为世界各国电力工业未来的重 要发展方向。 2直流电网的拓扑结构 图2 环形直流微网结构图 图2为一种环形的直流微电网拓扑图，环形直流微网具有多条直流母线和支路，当其中一条线路发生故障时并不会影响到系统中其他母线和支路的正常运行。随着直流微网规模的不断增大，为了提高供电的可靠性以及分布式电源和负荷的 灵活接入和扩展，环形微网将会成为未来直流为的发展趋势。 3直流微网的故障类型 按照故障发生位置进行分类，可以将故障分为接地故障和极间故障。 3.1接地故障 系统的结构与接地方式会对接地故障的保护方式产生很大影响。在直流微网中，对于不接地或者经高阻抗接地的系统，其接地故障的定位与快速检测仍然是 难点。 3.2极间短路故障 母线极间短路故障，在含中线的双极性（正、负极）直流微网结构中，以极 间短路故障最为严重，特别是正、负间短路故障。发生此种故障将会影响到所有 连接至该母线处的储能系统、分布式电源、交直流接口以及向负荷的正常供电； 如果发生各极与中线极间故障，若能快速检测并且隔离故障，则在短时间内可以 确保非故障极间的供电。 图3 直流系统接地类型 IT系统中的接地类型为不接地或者经高阻抗接地。当IT系统发生接地故障时，其可以被测量到的故障信息量如暂态电压和漏电流都很小。这种方式既有优点又 有缺点，其优点是可以用电设备的正常运行，缺点是其故障不容易被检测出来。 4.2直流微网的保护设备 直流微电网在故障状况下，故障点处的电压会突然降落，故障位置附近的设 备主要是负载和电源，将会受到影响，虽然直流微电网内部所有的设备都是通过 电力电子装置连接到直流母线上的，可以确保对故障的快速响应，但是直流断路

微电网文献综述

微电网文献综述 摘要：微电网是发挥分布式电源效能的有效方式，具有巨大的社会与经济意义。本文从概述角度介绍了微电网规划设计和电力系统仿真软件DIgSILENT在微电网建模和仿真中的应用，论述了微电网系统的控制策略和经济运行，指出了微电网技术的发展前景。 关键字：微电网；综述；DIgSILENT；控制策略 引言 分布式发电以其可靠、经济、环境友好、能源综合利用率高等优点越来越受到各国的重视和大力推广。然而，分布式发电技术自身存在诸多潜在弊端，如电源接入成本高、功率输出波动等，其规模化接入电网后会给电网运行控制带来一系列影响。为了协调大电网与分布式电源间的矛盾，智能微电网作为·种新型分布式能源组织形式应运而生，微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。 目前，随着我国微电网研究工作的不断深入，已经涉及了几乎所有技术方向，包括：①研究微电网(包括分布式电源)规划与设计，以使微电网能够更优的发挥其对配电网的正面作用，改善供电质量和可靠性；②研究微电源运行特性，为分布式电源的选择提供依据；③研究微电网运行控制与能量管理(包含储能技术)，以提高微电网运行效率并降低排放；④研究微电网并网问题，以减小微电网接入对配电网的扰动，发挥微电网提高供电可靠性的优势；⑤研究微电网孤岛运行；⑥研究微电网保护。 一、微电网规划 1、智能微电网主要具有以下特点： (1)自治性：微电网是由分布式电源、负荷、储能单元构成的小型系统，运行方式灵活，可以独立自治运行，实现自我控制、保护与管理。 (2)互动性：微电网运行控制在采集分布式单元信息的基础上，实现了配电网、微电网、控制器间的互动通信。 (3)多元性：微电源构成多元化，有热电联产燃气轮机、柴油机等高效低污染电源及风力、光伏发电单元。负荷类型多元化，有敏感型、非敏感型，可控型、非可控型等。 2、微电网电压等级与容量的一般选取原则 3、微电网网架结构设计

微电网发电技术综述

微电网发电技术综述 【摘要】分布式发电具有经济性、环境友好性等优势，但一些分布式电源的间歇性和随机性制约了分布式发电的发展，一个比较好的解决办法就是微电网。微电网分为联网型微电网、独立性微电网两种。从典型微电网的结构、运行特性，微电网配电系统规划、控制和保护，微电网的优化等方面阐述了微电网相关关键技术，并对微电网技术的发展趋势作了综述。 【关键词】分布式发电；微电网；配电系统；电网；能量优化 一、概述 1、技术产生背景 2013年1月，国务院发布了《能源发展“十二五”规划》，提出要以分布式能源、智能电网等作为推动能源生产和利用方式变革的重点，大力推广新型供能方式，提高能源综合利用效率。 分布式发电（Distributed Generation，DG）指为满足终端用户的特殊需求、接在用户侧附近的小型发电系统。其优点是可利用丰富的清洁和可再生能源，具有经济性、环境友好性、能源利用的多样性、调峰作用、安全性和可靠性、可为边远地区供电等优势，接入方便，运行简单。缺点是一些可再生能源具有间歇性和随机性，大量可再生能源发电（风电/太阳能发电等）并入配电网，不仅改变了配电网的运行模式，同时其波动性对电网运行也会产生不利影响，对电网的运行调度提出了挑战。分布式电源特性中的不可调度性、功率波动、需要备用，以及双向潮流导致的电压调节、保护协调、能量优化困难等，都是分布式电源在并网运行时需要面对和解决的问题。这些缺点制约了分布式发电的发展。 为了降低分布式发电带来的不利影响，同时发挥分布式发电积极的辅助作用，一个比较好的解决办法就是把分布式发电、负载和储能系统一起，作为配电子系统，这就是微电网（Microgrid）。微电网是集信息技术、新能源技术、分布式发电技术等为一体的重要概念，有利于构建节能高效、绿色环保、安全可靠的电气系统，解决传统电网的安全、长距离输电的损耗以及化石能源所带来的环境污染等问题。同时，它还能够降低高峰负荷，降低电网网损，削峰填谷，降低电价，为分布式电源投资商带来收益。 2、微电网概念 2002年，美国电力可靠性技术解决方案协会（consortium for electric reliability technology solutions，CERTS）从结构、控制、经济等方面系统全面定义了微电网的概念：微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可以同时提供电能和冷/热能量；微电网内部电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用

微电网研究综述

2014年5月（上） [摘要]微电网是分布式发电、负荷、储能装置及控制装置构成的一个单一可控的独立发电系统，是我国电网建设中一种新型的网络结构。 是应对目前能源、资源问题的有效途径。国内学术及研究机构对微网的研究主要集中在微电网的经济性运行、微电网的核心技术研究、微电网的优化调度以及并网运行等领域。各研究表明：从经济性层面看：微电网发展符合国家节能减排政策、提高发电效率；从技术层面看：微电网仍面临并网输电时需要克服新能源中风能、太阳能等发电的不稳定性难题；尽管如此，成熟的微电网不仅可以提高电力系统的可靠性和稳定性，而且有助于减轻当今越来越严重的雾霾问题。 [关键词]微电网；经济运行；核心技术；优化调度；并网运行微电网研究综述 赵磊 曾芬钰 王霜 （上海电力学院，上海市200090） 一、微电网的经济性运行 众所周知，微电网的研究及发展归根结底是为了解决目前全球性能源资源紧张，环境污染日益严重的问题。因而，微网发展经济性问题就成为发展微电网需要解决的首要问题。贺鹏，艾欣（2012）分别从微电网的成本及经济性等方面阐述了微电网与传统电网在经济方面的区别，目前典型的经济调度模型是美国CERTS 提出的分布式电源用户侧模型（DER-CAM ）。微电网的建设势必将会引起人们对微电网的成本及收益的思考。璟杨海晶，王等（2013）通过实验，以“金太阳工程”项目为案例验证微电网的收益能力，微电网后期发电成本会以每年6%至10%的趋势下降。所以前期应主要通过财政补助来实现微电网成本回收，充分鼓励用户利用新能源。[1] 茆美琴，孙树娟，苏建徽等（2011）提出了将电动汽车加入微电网的设想，电动汽车在接入微电网时具有两方面作用：1）充电时可作为是负载；2）也可作为电源对微电网进行供电。电动汽车不仅减少了微电网投资费用，而且提高了供电的可靠性。[2] 只有当微电网的建设深入到寻常百姓及社会普通住宅区中，才会实现微网的节能、高效、等作用。ToruKobayakawa （2013）以印度Sagar 岛的微电网数据为基础，分别从村民的家庭里成员的教育背景、家庭收入水平、购买煤油支出等方面进行分析论证：影响微电网建设的原因主要是初装费用或税费太高，其次才是微电网的链接质量问题。这可为我国微电网的投资建设区域提供一个大体依据。 微电网在经济方面存在着巨大的发展潜力。虽然微电网的建设存在着前期投资较大、居民接受情况等一系列问题，但微电网发展的趋势是不变的，尤其是微网在节能减排、提高用电效率等方面存在着的巨大优势。 二、微电网的核心技术研究 从微电网整体来看，刘文，杨慧霞等（2012）指出，目前微电网的关键技术主要包括：新能源的接入、电力设施、控制技术、储能技术等方面。在实验基础上李瑞生（2013）得到更深一层的结论：微电网并离网与运行控制等技术是当前微电网发展的关键技术。[3]另一方面，张章，宋海峰（2011）指出储能是实现微电网可靠运行的重要手段。目前，从技术成熟度来看，铅酸蓄电池是目前最佳选择。 在并网技术方面，杜秀丽，黄琦等（2009）认为并网逆变器可以通过无功补偿和谐波抑制等方式改善电能质量。理想并网逆变器应具备:传送无功功率、传送有功功率和谐波抑制3种工作模式。[4]并网逆变器在并网运行时起到了关键作用，保证了电力系统的稳定运行。 以上微电网运行的关键技术不外乎在于：储能技术、并网运行、电能质量等几个问题。其中储能技术到目前为止国内的研究已经取得了重大突破，在并网运行方面的相关技术也日趋成熟，在优化调度方面国内外的相关研究也越来越多。 三、微电网的优化调度 随着对微电网研究的深入，由于微电网中的分布式电源特性各异、种类繁多。如何在配电网中确定合理的分布式电源结构，有效利用各种类型电源，成为迫切需要解决的问题。 微电网是一个多对象、多目标的联合体，在微网优化运行方面郗宏伟（2013）研究了基于微分免疫算法的微电网优化运行方法，指出微电网优化运行是一个非线性、多目标的问题。从需求侧方面，周晓燕、刘天琪等（2013）基于实际风光资源和微电网运行成本数据，采用模糊评价函数并以河北承德风力发展基地全年发电量数据为算例得出结论：在满足负荷需求和分布式电源出力限制的前提下，提高了全网经济性和安全性。[5] 不同的控制策略、优化目标都决定了微电网的优化结果。白峪豪（2012）采用主网供电、供热方式，在基于状态迁移的粒子群优化方法下得到结论：合理配置分布式电源可以有效地削峰填谷，与传统电网相比微电网供电带来了明显的环境效益。[6]陈健，王成山，赵波等（2013）采用改进型非劣排序遗传算法寻求最优配置方案得出：对于环境保护要求较高的地区，可适当提高环境成本的权重系数；对于注重经济效益的地区，可加大成本的权重系数。 总的来说，通过不同的目标和要求，设置不同的权重系数，这对微电网优化会更有效、合理。[7] 微电网优化调度的关键就是在各种分布式电源之间实现最优化配置，而实现最优化调度中的关键就是建立最优化数学模型。在采用经济类分析时容易产生较大误差，但方法更容易掌握。而遗传算法的分析结果更加准确。 所以，在只是分析大体趋势时最好采用经济学分析方法，相应的，在对分析结果要求准确时最好采用遗传算法及微分算法。 四、微电网的并网运行 微电网有孤岛运行与并网运行两种方式。相对于孤岛模式，并网运行时微电源可以始终运行在最大功率点处，电源逆变器输出电能必须满足电网电压幅值、频率和相位一致。微电源并网发电既能最大限度合理地利用新能源，又能解决用户不断增长的用电需求。 微电网与大电网并网之后，二者之间相互影响。魏于萍（2013）认为微电网技术能够解决传统分布式电源的分散接入、单独并网所带来的整体不受控问题，有利于提升电网可控性。有利于在孤岛运行与并网运行之间平滑切换。[8]除去并网和孤岛两种运行模式外，李富生，李瑞生，周逢权等（2013）指出还应有微电网过渡阶段。过渡阶段包括由并网转离网的解列过渡阶段、由离网转并网过渡状态和停运过渡状态。同时还提出：微电网的并网运行的主要功能是实现经济优化调度、配电网联合调度、间歇性分布式发电预测、负荷预测。[9] 至此为止，关于微电网的核心技术以及其控制并网的相关技术指标都已得到大致地总结，其中并网稳定运行与控制成为微电网的核心甚至影响着了微电网的发展。微电网的发展更加利于中国未来电力系统发展和超高压电网的建设需求。 五、微电网面临的问题和发展前景 当今，微电网已经成为世界各国争相发展的新兴电网结构，美国、日本等国家已经形成了一系列严谨的理论与模型结构。武星，殷晓刚，王景等（2013）指出在中国，微电网的发展与可再生能源的发展密不可分。 但目前还有许多问题丞待解决：首先，缺乏相关（下转第235页） 230