2018微电网在现代城市建设中的发展与应用
摘要：随着社会的不断进步，传统能源在逐渐枯竭，开发可再生能源和其它新能源，走多元化洁净能源发展道路，是我国社会可持续发展的必由之路。微电网的出现成为了解决这一课题的重要方式。灵活的智能化分布式电源控制系统及多元化储能技术会将会成为现代化城市建设中的重要一环。http://
关键词：微电网 智能电网 分布式发电
中途分类号：U665.12 文献标识码：A-E 文章编号：2095-2104（2011）12-08--01
随着社会的不断进步，人类对电力需求和依赖不断增长，传统的大电网成本高、运行难度大、难以满足用户越来越高的安全性和可靠性要求，同时随着传统能源的逐步枯竭，需要人类寻求新的能源替代品，如何调整电网运行方式和发展可再生能源和清洁能源将会成为今后重要的课题。微电网的出现成为了解决这一课题的重要方式。灵活的智能化分布式电源控制系统及多元化储能技术会将会成为现代化城市建设中的重要一环。
微电网的含义与特点
微电网是一种新型的网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，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，小型风力发电机组和超级电容，飞轮和蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低，电压低及污染低等特点。
微电网能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。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，实现对负荷多种能源形势的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网的过渡。
微电网的结构与方式
微电网应该是由各种微能源（风力、太阳能、燃料电池微型燃气轮机、微水电等）、储能装置（蓄电池、超级电容器、飞轮储能等）、负荷以及控制保护系统组成，具有与大电网并网和独立运行的能力，能够实现即插即用和无缝对接。微电网的结构如图1所示。
整个微电网对外是一个整体，通过断路器与上级电网相联，当外界大电网出现故障停电或者电力质量有问题时，微电网可以通过断路器切断与外界的联系，进入孤岛运行状态；当故障切除后，断路器重新合上，微电网重新恢复和主网同步运行状态。在微电网中的各个发电单元发电功率大于负荷总需求时，多余的能量存储在储能单元中；当发电总功率小于负荷总需求功率时，将储能单元中能量以适当的方式释放出来。
图1：微电网示意图
微电网类似于一个独立的控制单元，对每一个微电源，最关键的是它本身的接口、控制、保护以及对微电网的电压控制，潮流控制和维持其运行稳定性。在微网中，为了防止微电网与配电网解列时对微电网内负荷的冲击，微电网的配电结构需重新设计，将不重要的负荷接在同一条馈线上，重要或敏感的负荷接在另外馈线上。接敏感负荷的馈线上装有分布式电源、储能元件及相应的控制、调节和保护设备。如此，在微电网与主网解列时，通过隔离装置可甩去一些不重要负荷，但仍能保证一些重要负荷的正常、连续运行。
微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。
（1）微电源控制器
微电源控制器来调节馈线潮流、母线电压级与主网的解、并网运行。新的微电源接入时不改变原有的设备，微电网解、并列时是快速无缝的，无功功率、有功功率要能独立进行控制，电压暂降和系统不平衡可以校正，要能适应微电网中负荷的动态需求。
（2）保护协调器
饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微电网中重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。
（3）能量管理器
微电网中为了提高对各能源模块的利用效率，如光能、太阳能、风能，还可以以热电联或者冷电联的形式存在。因此能量管理器的作用不仅包括了电负荷，还包括热和冷负荷，即热电联供和热电冷三联供。综合考虑当地设备对热量的需求、气候的情况、电价、燃料成本等，作出潮流调度和电压调节的最优决策。
微电网发展的意义及前景
目前，我国电力工业发展已进入大电网、高电压、长距离、大容量阶段，六大区域电网已实现互联，网架结构日益复杂。实现区域间的交流互联，理论上可以发挥区域间事故支持和备用作用，实现电力资源的优化配置。但是大范围交流同步电网存在大区间的低频振荡和不稳定性，其动态稳定事故难以控制，造成大面积停电的可能性大。同时我国负荷增长迅速，电力缺口逐渐扩大，安全稳定问题日益突出，微电网在提高电网供电可靠性、改善电能质量方面具有重要作用，将地理位置接近的重要负荷组成微电网，设计合理的电路结构和控制方式，为这些负荷提供优质、可靠的电力，不仅可以减少发电供电环节的成本，还可以减少这些重要负荷停电引起的经济损失。
我国可再生能源发展潜力巨大，据估算，我国新能源和可再生能源可获得量是每年73亿吨标准煤，而目前每年开发量不足2%，利用可再生能源发电对我国能源结构调整、环境保护、生态建设具有重要意义。然而可再生能源容量小、功率不稳定、独立向负荷提供供电能力不足，这就需要通过微电网将可再生能源分布式发电进行整合后并网，有利于节能减排降耗，减少温室气体及污染物，促进可再生能源在我国的发展。
在现代城市中，如居民小区商场、办公楼等建筑物楼顶或者外墙玻璃采用光伏太阳能玻璃，在沿海城市建立海上风电厂，利用垃圾焚烧发电等多种形式，组建微电网，微电网与主网相互配合，可以有效的平滑负荷曲线，骑到削峰填谷的作用。当主网发生大规模停电时，微电网还可以做为“黑启动”的启动电源。
目前国家电网公司浙江省南麂岛微电网系统正在进行，这个项目已经入选国家863示范项目，此外国家电网还在河南建设分布式光伏发电及微网运行控制试点工程，在浙江杭州、陕西西安两地建设城网系统微网控制试点项目，在内蒙古呼伦贝尔等地建设三个农网系统微网试点项目，从这一个个项目我们可以看到未来现代化城市建设的新方向。
微电网发展存在的技术难题
微电网做为现代化城市建设的新方向，目前还有不少困难和技术难题，在运行方式上，还没有建立统一的规范和标准，如何在不影响现有系统运行的前提下构建新的自动化体系结构，使得微电网能够整合到主网的配电网络中，实现微电网的自治与自组织。技术方面，电力电子设备由于技术原因还不能达到微电网的特殊要求，如储能技术还不完善，微电网保护控制技术尚不成熟，电压频率调节设备还有待改善等原因，还制约着微电网的发展。
小结
虽然微电网在发展上还面临着不少技术难题和诸多挑战，但随着我国能源结构的变化，和电力需求的增大，微电网技术将成为优化供电模式，保障供电稳定的必然选择，从国家能源策略和用户需求来看，微电网是现代化城市建设的理想方案。
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