為了解決能源與環(huán)境問題，世界各國都一直致力于推進(jìn)新能源領(lǐng)域的發(fā)展，新能源電力的應(yīng)用越來越廣泛，逐漸形成新興能源和電力市場。但新能源能量密度偏低，進(jìn)行大功率電力發(fā)電需要適合的場地，電力不穩(wěn)定，屬間歇式電力源，所以新能源發(fā)電常出現(xiàn)電壓和頻率不穩(wěn)定的情況，易對大電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊。而微網(wǎng)技術(shù)的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術(shù)方向。微電網(wǎng)已成為一些發(fā)達(dá)國家解決電力系統(tǒng)眾多問題的一個重要輔助手段。
微電網(wǎng)究竟是何方神圣?
國內(nèi)外的微電網(wǎng)已發(fā)展到哪一步?
在新能源領(lǐng)域帶來怎樣的發(fā)展機(jī)遇?
小伙伴們都別急，
小編這就帶你走進(jìn)微電網(wǎng)幫你補(bǔ)足功課!
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微電網(wǎng)為什么走進(jìn)大家視線？眾所周知，化石能源是不可再生的，能夠利用太陽能、風(fēng)能這類取之不盡的能源發(fā)電，對能源的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保都有著巨大的現(xiàn)實意義！ 然而，太陽能、風(fēng)能等新能源的利用具有不可預(yù)測性，一旦條件不允許就可能導(dǎo)致電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰，微電網(wǎng)就在這樣的背景下誕生了。
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那么微電網(wǎng)到底是什么呢？專業(yè)的解釋是：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)。這么說是不是讓人有點蒙圈，看不懂又記不住？別急，小編來給大家簡單解釋下。說白了，微電網(wǎng)其實就是內(nèi)部可以正常的配送電的電網(wǎng)系統(tǒng)，只不過在電不夠用時，可以向電網(wǎng)買電，產(chǎn)電過多時，也可以把多余電賣給電網(wǎng)。
1) 分布式發(fā)電（DG）：DG可以是以新能源為主的多種能源形式，如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、燃料電池、電動汽車電池等；可以是柴油機(jī)發(fā)電；也可以是熱、冷、電聯(lián)產(chǎn)形式存在，就地向用戶提供熱能，提高DG利用效率和靈活性。
2) 負(fù)荷：負(fù)荷包括各種一般負(fù)荷和重要負(fù)荷。
3) 儲能裝置：儲能裝置可采用各種儲能方式，包括物理儲能、化學(xué)儲能、電池儲能等，用于新能源發(fā)電的能量存儲、負(fù)荷的削峰填谷等。
4) 控制裝置：由控制裝置構(gòu)成控制系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式發(fā)電控制、儲能控制、并離網(wǎng)切換控制、微電網(wǎng)實時控制、微電網(wǎng)能量管理等。
此外，微電網(wǎng)還是一個可以實現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，可以依靠自身的控制及管理供能實現(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。哇塞，好強(qiáng)大的體驗！
下圖是以光伏系統(tǒng)和柴油機(jī)為主的分布式能源微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和組成：
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微電網(wǎng)這么神奇，到底有啥用呢？下面小編就來給大家捋一捋微電網(wǎng)的作用。
1.就近消納，提高能源效率
微電網(wǎng)內(nèi)部的電來自于天然氣、光伏及風(fēng)電等分布式能源。在西北之類風(fēng)光資源充足的地方，修建大型風(fēng)電場、光伏電站，用戶(工業(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院甚至大型的地產(chǎn)項目)在接入小型的風(fēng)機(jī)、光伏、儲能、燃?xì)廨啓C(jī)等電源設(shè)備時，就能使電能就近消納，省去了在電網(wǎng)中傳輸?shù)膿p耗，提高了能源的使用效率。
2.單點連接，減少對大電網(wǎng)沖擊
微電網(wǎng)與電網(wǎng)系統(tǒng)之間電能交流，是通過微電網(wǎng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的公共連接點連接，避免了多個分布式電源與電網(wǎng)系統(tǒng)直接連接。微電網(wǎng)主要用于區(qū)域內(nèi)部的供電，不向外輸送或輸送很小的功率，對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響可以忽略不計。
3.提高供電可靠性，解決電能需求
微電網(wǎng)采用先進(jìn)的控制方式以及大量電力電子裝置，將分布式電源、儲能裝置、可控負(fù)荷連接在一起，使得它對于電網(wǎng)系統(tǒng)成為一個可控負(fù)荷，并且可以施行并網(wǎng)和獨立兩種運(yùn)行方式，充分維護(hù)了微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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1) 微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制。
2) 微電網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等方面的要求。
3) 微電網(wǎng)存在兩種典型的運(yùn)行模式：正常情況下微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，稱為聯(lián)網(wǎng)模式;當(dāng)檢測到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時，微電網(wǎng)將及時與電網(wǎng)斷開而獨立運(yùn)行，稱為孤島模式。兩者之間的切換必須平滑而快速。
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1、并網(wǎng)運(yùn)行
并網(wǎng)運(yùn)行就是微電網(wǎng)與公用大電網(wǎng)相連，微網(wǎng)斷路器閉合，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)進(jìn)行電能交換。光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電。儲能系統(tǒng)可進(jìn)行并網(wǎng)模式下的充電與放電操作。并網(wǎng)運(yùn)行時可通過控制裝置轉(zhuǎn)換到離網(wǎng)運(yùn)行模式。
2、離網(wǎng)運(yùn)行
離網(wǎng)運(yùn)行也稱孤島運(yùn)行，是指在電網(wǎng)故障或計劃需要時，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)斷開，由DG、儲能裝置和負(fù)荷構(gòu)成的運(yùn)行方式。儲能變流器PCS工作于離網(wǎng)運(yùn)行模式為微網(wǎng)負(fù)荷繼續(xù)供電，光伏系統(tǒng)因母線恢復(fù)供電而繼續(xù)發(fā)電，儲能系統(tǒng)通常只向負(fù)載供電。
國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，許多國家如美國、日本、澳大利亞等紛紛開展了對微電網(wǎng)技術(shù)的研究，并且解決了一部分微電網(wǎng)技術(shù)中的運(yùn)行、保護(hù)、經(jīng)濟(jì)性等理論問題。
國外微電網(wǎng)發(fā)展
美國是最先提出了微電網(wǎng)概念的國家，1999年美國可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會，首次對微電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)、控制、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行了研究并于2002年正式提出了相對完整的微電網(wǎng)概念，并且是目前微電網(wǎng)概念中最權(quán)威的一個。
歐洲國家于2005年提出“Smart Power Networks”計劃，隨后便出臺該計劃的技術(shù)實現(xiàn)方略?！癝mart Power Networks”計劃作為歐洲2020年及后續(xù)的電力發(fā)展目標(biāo)表明了未來歐洲電網(wǎng)需具備以下特點：靈活性、可接入性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。
并且提出微電源輸出端逆變器相應(yīng)控制策略：PQ控制VSI(voltage source inverter)控制策略。同時提出優(yōu)化約束方程，并對超額發(fā)出熱能的棄用制訂了懲罰方案。最后，在滿足微電網(wǎng)電、熱雙重需求的條件下，以系統(tǒng)燃料耗量最低為目標(biāo)，提出了優(yōu)化的功率分配方案。
國內(nèi)微電網(wǎng)發(fā)展
2008年初，冰雪天氣導(dǎo)致我國發(fā)生大面積停電，只有少數(shù)小電網(wǎng)在支撐重要用戶運(yùn)行。這暴露了我國現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在保障用戶供電方面所存在的薄弱環(huán)節(jié)同時也將微型電網(wǎng)的作用充分展示了出來，并促使我國加快了對微型電網(wǎng)的研究步伐。
2009年，中國國家科技部通過“973”計劃項目，專門資助了分布式發(fā)電供能系統(tǒng)的相關(guān)基礎(chǔ)研究。
次年，中國國家科技部通過《國家高科技研究發(fā)展計劃(863)》立項了近十個有關(guān)微電網(wǎng)方面的研究課題。
“十二五”期間，我國將在太陽能、風(fēng)能占優(yōu)勢的地區(qū)建設(shè)成微電網(wǎng)示范區(qū)，同時還將推動建設(shè)100座新能源示范城市。
我國微電網(wǎng)的發(fā)展雖尚處于起始階段，但微電網(wǎng)的特點適應(yīng)我國電力發(fā)展的需求和方向，具有廣闊的發(fā)展前景。
微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
在微電網(wǎng)研究領(lǐng)域，最為關(guān)鍵的技術(shù)是微電網(wǎng)的運(yùn)行控制。
目前，有三種比較常見的微電網(wǎng)控制方式：
1、基于電力電子技術(shù)等概念的控制方法。該方法根據(jù)微電網(wǎng)的控制要求與發(fā)電機(jī)的下垂特性將不平衡功率動態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān)，具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
2、基于能量管理系統(tǒng)的控制。該方法采用不同的控制模塊分別對有功和無功進(jìn)行控制，很好地滿足了微電網(wǎng)的多種控制要求，此外該方法針對微電網(wǎng)中對無功的不同需求，功率管理系統(tǒng)采用了不同的控制方法從而提高了控制性能。
3、基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制。該方法將計算機(jī)領(lǐng)域的多代理技術(shù)應(yīng)用到微電網(wǎng)，代理的自治性、自發(fā)性等特點能夠很好地適應(yīng)和滿足微電網(wǎng)分散控制的要求。
微電網(wǎng)的保護(hù)方法與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的保護(hù)方法不同，主要是微電網(wǎng)的多電源特性，使得兩者區(qū)別很大。主要難點在潮流的雙向流動、并網(wǎng)和孤立運(yùn)行時短路容量的變化方面。因此，傳統(tǒng)配電網(wǎng)在低壓側(cè)集中無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ呀?jīng)不適合微電網(wǎng)。
大部分的新能源發(fā)電技術(shù)所發(fā)出的電能在頻率和電壓水平上不能滿足現(xiàn)有互聯(lián)電網(wǎng)的要求，因此無法直接接入電網(wǎng)，需通過電力電子設(shè)備才能接入。為此要大力加強(qiáng)對電力電子技術(shù)的研究，研制一些新型的電力電子設(shè)備作為配套設(shè)施，如并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開關(guān)和電能控制裝置。
太陽能、風(fēng)能等可再生能源接入電網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來了非常大的影響，雖然相對于傳統(tǒng)的能源發(fā)電，可再生能源的成本并不低，但是其新型的發(fā)電技術(shù)對于電網(wǎng)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。
儲能技術(shù)在微電網(wǎng)中是特別重要的一項技術(shù)，它具有削峰填谷的作用從而提高了間歇式能源的利用效率，該技術(shù)的關(guān)鍵在于超導(dǎo)儲能技術(shù)，超級電容等方面。
微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電優(yōu)化集成的一種方式，已經(jīng)成為世界各國研究的重點，微電網(wǎng)將在未來占有重要的地位。微電網(wǎng)雖然具有很多優(yōu)點，但在大規(guī)模應(yīng)用之前，還有許多問題需要解決。
所以中國微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展還將面臨著更多挑戰(zhàn)。但是近年來國家已出臺新的政策積極鼓勵新能源的發(fā)展并且方便新能源接入配電網(wǎng)，相信中國的微電網(wǎng)技術(shù)會走上高速發(fā)展的道路。
相信很多像小編一樣關(guān)心新能源電力發(fā)展的小伙伴內(nèi)心也不禁冒出這樣一個疑問：隨著微電網(wǎng)的發(fā)展，其覆蓋的電壓等級越來越高，容量越來越大，這么大規(guī)模的電網(wǎng)，還是微電網(wǎng)嗎？
在這里我們就得明確一點，微電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)大電網(wǎng)的本質(zhì)的突出的特征：支持分布式新能源發(fā)電，能夠獨立組網(wǎng)運(yùn)行，不以支持傳統(tǒng)的集中式的大型火電、水電等，通過遠(yuǎn)距離輸電到負(fù)荷中心為目標(biāo)。微電網(wǎng)的電源是分散的，負(fù)荷也是分散的，電力以就地消納為主。
雖然每一個子微電網(wǎng)相對較小，但是，眾多的微電網(wǎng)組織在一起，就形成微電網(wǎng)群，總體規(guī)模也可以很大。在接入問題上，微電網(wǎng)的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只針對微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的公共連接點(PCC)，而不針對各個具體的微電源。因此，廣義上來講，微電網(wǎng)的規(guī)模也可以做的很大，只要符合微電網(wǎng)的突出特征，就可以稱為微電網(wǎng)。
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