【学术】微电网的研究现状及在我国的应用前景

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国网电力科学研究院、南京南瑞集团公司的研究人员韩士杰、韩丽娟，在2014年第20期《科技与创新》上撰文，从微电网的概念入手，对微电网在美国、西欧等发达国家的研究现状进行了详细的阐述，并根据我国科技发展的需求和现状，分析了微电网在我国的应用前景。

随着我国可持续发展战略的提出，合理开发有效的绿色能源成为热门。目前，我国已经陆续开发了太阳能、风能等分布式电源（DERs），但这些电源对大电网的运行有很大的负面影响，这样就限制了分布式电源的开发和使用，所以微电网的研究被提上了日程。

1 微电网的概念

微电网是集合风电、燃气轮机、燃料电池、光伏发电等现代电力技术于一体的分散独立系统，可以直接与用户侧相接。

微电网是相对于大电网而言的，它是电网中可以控制的单位，也可以依靠数秒内的动作来满足外部输配电网络的需要。微电网为客户提供的服务主要包括：降低馈线损耗、提高能量使用率、维持持久电源、保持电压稳定性等。微电网和大电网之间还可以进行一定的能量交换，从而为持久供电提供储备。

微电网在DERs并网中有着强大的功能，且由于这种电力电子技术属于可控单元，所以微电网可以充分利用DERs对潮流进行调节。当然，微电网目前只是大电网的补充，但是其发展潜力很大，目前在很多西方发达国家都得到了很好的研究和应用。

2 微电网的研究现状

2.1 美国微电网的研究现状

微电网的概念最早产生于美国，目前美国对微电网的研究处于世界顶级水平，美国可靠性技术解决方案协会对微电网的研究代表了该国的最高水平。可靠性技术解决方案协会在2002 年提出了微电网的概念，他们认为微电网是由负荷和微型电源共同组成的系统，其内部电源由电力电子器件负责转换。

相对于大电网而言，微电网就是一个单一的、可控的那一幕，可以实现同时提供能量和电能的目标。可靠性技术解决方案协会关于微电网最大的研究成果是当微电网和主网解列时，微电网还可以维持其电能供应。

网络呈辐射状结构是目前可靠性技术解决方案协会对微电网研究的主要类型，这种微电网中的电源包括燃料电池、光伏发电等，可以为用户提供能量和热源，并且在负荷发生变化时，微电网内的微电源可以实现输出功率自动调节的目的。

该微电网内还置有潮流控制器和能量管理器，以达到系统优化和综合控制的目标。微电网和大电网之间也是通过公共连接点相连的，前者并不需要向后者输出能量，所以微电网属于单一的可控负荷。

2.2 西欧微电网研究现状

西欧发达国家对微电网的研究主要是为了满足用户对电能的多样化需求，并实现保持西欧国家电网稳定、可持续发展的目标。西欧视微电网为未来电网的重要辅助工具，认为微电网可以缓解大电网和分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式电源的优势。所以近年来，西欧各国都展开了对微电网的研究，并且取得了很多成果。

“欧盟第六框架计划”代表着欧洲对微电网研究的最高水准，他们为这项计划投资了850 万欧元，并且这项计划还在进行当中。该计划集合了来自法国、英国、德国等国家的专家学者，他们对微电网的研究紧紧围绕可靠性、灵活性、接入性等方面展开，从而充分利用了微电网的智能化、多元化的能量转换功能。

该项计划的主要目标为：

①为了研究未来的通信技术，要满足技术和商业的需求。

②为了保证微电网的正常运行，还要对分布式电源和硬件设备进行研究，确保分布式电源与微电网相容，实现微电网即插即用的目标。

③重点研究微电网对大电网的影响，不仅包括本地影响，还要研究其大范围的营销策略，要在提高供电可靠性、改善环境、降低网络损耗等方面进行研究。

④为了保证微电网的持久使用，要对电网的保护方案进行重新设计，另外，还要及时增强和更新老化的电网，进一步探索微电网对基础电网的影响。

2.3 微电网在我国的应用前景

最近几年，我国发生的重大停电事件是2008 年的南方大雪，我国的供电设施在这一时刻暴露出了它的薄弱之处。而微电网的优势在于既可以实现单独作业，又可以实现联网作业，所以，可以在大雪等恶劣天气中正常供电。

微电网在实现供电可靠性、提高电能质量方面有很多优点。相对于大电网，微电网可以实现持续供电，所以微电网在我国完全可以成为大电网的重要补充电网。但是我国对微电网的研究还处于起步阶段。

根据我国微电网的研究现状，笔者认为重点关注的领域主要包括：

①因为微电网内拥有多个微电源，所以需要重点考虑各个电源之间的协调、控制。利用微电网可以提高分布式电源产生的经济效益，并减少分布式电源对大电网的冲击，所以微电网在这方面的可靠性就成了重点问题。

②微电网拥有很多比较先进的电力电子设备，如何实现对这些设备的智能控制是一个重要的问题，也是多目标非线性的控制问题。虽然可以通过粒子群法和遗传算法来实现，但是利用这些方法都很难实现在线和实时检测的目标，所以寻找微电网的最优算法比较困难。

③由于目前我国很多发电机都因耗能太高而面临停止运行的危机，所以应该考虑引用小发电机，它们的容量都比较小。但是发电机都靠近负荷区，而微电网可以实现冷、热、电三联供系统，所以对小型发电机组进行改造成为重要问题。将小型发电组和微电网相连，可以组成区域性的小型微网，这样就可以合理利用现有资源，从而实现减少资源投资的目标。

3 结束语

综上所述，微电网在缓解分布式电源和大电网之间的矛盾上具有很大作用，它可以改变传统负荷增长的方式，并且在降低能量损耗、提高电力系统可靠性方面有很大的潜力，在西方发达国家都得到了很好的利用。在我国，关于微电网的很多内容都有待进一步开发，很多问题也都需要进一步解决。只有这样，才能充分利用微电网，为用户提供优质服务。