智能微电网研究现状及应用展望.pdf

智能微电网研究现状及应用展望

作者：张峰张建华

来源：《科技与企业》2013年第14期

【摘要】智能微电网供电模式越来越受到广泛关注，被认为是低碳智能配电网的发展趋

势。本文从全景概述角度介绍了从分布式发电到微电网的发展历程，引入了智能微电网相关概

念，综述了近年来国内外智能微电网的发展现状及其关键技术，展望了微电网在我国智能电网

建设中的应用前景，指出了亟待解决的问题。

【关键词】智能微电网；可再生能源；关键技术；应用展望

、引言1

近年来，世界范围内发生了数次大面积停电事故，电网脆弱性更加充分地暴露出来，难以

满足用户多样化的供电需求。与传统集中供电模式相比较，分布式发电以其接近用户侧、运行

方式灵活、就地消纳清洁新能源等优点受到广泛关注。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，充分挖掘分布式电源给电网和用户带来的

潜在效益，智能微电网作为一种新型分布式能源组织形式应运而生，迅速得到国内外学者的广

泛关注。

、智能微电网概述2

智能微电网是集成先进电力技术的分散独立供能系统，靠近用户侧，容量相对较小，将分

布式电源、负荷、储能元件及监控保护装置等有机融合，形成了一个单一可控单元；通过静态

开关在公共连接点与上级电网相连，可实现孤岛与并网模式间的平滑转换；就近向用户供电，

减少了输电线路损耗，增强了抵御来自上级电网故障影响的能力。当上级电网发生故障或电能

质量不能满足要求时，微电网切换到孤岛模式下运行，保证自身安全稳定运行。

综上所述，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。

、国内外微电网研究现状及关键技术3

微电网的接入对大电网运行带来诸多影响，如电网安全稳定、电能质量等问题。微电网承

受扰动的能力相对较弱，尤其是孤岛模式下，考虑到风能、太阳能资源的随机性，系统安全面

临着更高的风险，因此需要从技术内涵角度对智能微电网的关键技术，如系统设计、运行控

制、能量管理、经济评估等进行深入研究。

美国电气可靠性技术协会（CERTS）最早提出了微电网的概念，允许微电网并网运行和电

量销售，旨在解决分布式发电接入大电网安全可靠性问题，得到了美国能源部的高度重视。当

上级电网发生故障时，微电网无缝解列或孤岛运行，故障恢复后可与上级电网重新连接，保证

重要用户不间断的电力供应，对当地电压起到支持与校正作用。美国北部曼德瑞沃建立了第一

个微电网示范性工程，微电网基础理论与关键技术已在测试基地得到了成功验证。

日本针对能源日益紧缺、负荷逐年增长的现实背景，注重新能源的开发利用，展开了微电

网关键技术研究，提出了灵活可靠的智能供能系统，在配电网中加入灵活交流输电装置，利用

快速、灵活的控制器，实现对配电网能源结构的多元优化，满足用户需求。日本新能源与工业

技术发展组织（NEDO）积极支持一系列微电网示范工程，鼓励可再生能源发电技术在微电网

中的集成应用，在网架结构、系统集成、热电综合利用等方面做了精细化的研究，分别在青

森、爱知和京都建立了示范工程，其中青森县八户市示范工程全部采用可再生能源供给用户电

能和热能。

从电力市场、电能可靠供给及环境保护等方面考虑，欧洲各国积极致力于微电网关键技术

的应用研究，利用智能控制技术、先进电力电子技术实现了集中发电与分布式供能的高效紧密

结合，积极鼓励社会各界参与电力市场，共同推进微电网发展。微电网运行控制、继电保护及

互动通信等关键技术在实验室平台上得到了验证。希腊、德国、西班牙已建立不同规模的微电

网示范工程，其中德国太阳能研究所（ISET）建成的微电网试验基地规模最大。此外，丹麦

OESTKRAFT公司、意大利CESI公司、葡萄牙EDP公司和西班牙LABEIN公司都建立了微电

网试验基地进行相关技术研究。

我国微电网研究处于起步阶段，含风力、光伏发电、储能元件的多能源微电网系统的运行

控制技术成为研究热点。近年来，