引言
微電網從系統(tǒng)觀點看問題，將發(fā)電機、負荷、儲能裝置及控制等結合，形成一個單一可控的獨立供電系統(tǒng)，它采用大量現(xiàn)代電力電子技術，將微型電源和儲能設備一起，直接接在用戶側。將分布式電源以微電網形式接入配電網，被普遍認為是利用分布式電源有效的方式之一。對大電網來說，微電網可被視為電網中的一個可控單元，可在數(shù)秒內動作以滿足外部輸配電網絡需求。對用戶來說，微電網可滿足他們特定需求，如降低饋線損耗、增加本地可靠性、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用效率等。微電網或與配電網互聯(lián)運行，或獨立運行，當配電網出現(xiàn)故障而微電網與其解列時，仍能維持微電網自身正常運行。
1、微電網發(fā)展現(xiàn)狀
開發(fā)清潔的可再生能源已成為世界各國經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。新能源的應用，對優(yōu)化能源結構、實現(xiàn)節(jié)能降耗、合理利用清潔能源、改善和保護環(huán)境有重要意義。近年來，歐盟、美國等均開展了微電網試驗示范工程研究，美國學者提出的微電網，主要由容量不大于500kW的小型微電源和負荷構成，其倡導的微電網控制技術的基本思想是：通過現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)空間模型方式，建立微電網的動態(tài)模型，研究確定微電網的功率控制策略及優(yōu)化參數(shù)。歐洲提出了微電網逆變電源控制策略：VSI（電壓源型逆變器）控制策略。VSI控制策略的基本思想是以一臺或者多臺電壓源型逆變器提供參考電壓和參考頻率。VSI控制策略逐步由單臺發(fā)展成多臺，即提供參考電壓和頻率的逆變電源由一臺變?yōu)槎嗯_，進一步提高微電網接入大電網的安全性和可靠性。微電網在我國也處于實驗、示范階段，多數(shù)研究工作集中在分布式發(fā)電和儲能技術領域。截至2015年底，國內已開展微電網試點工程30個，既有安裝在海島孤網運行的微電網，也有與配電網并網運行的微電網?！笆濉逼陂g，我國將在太陽能、風能占優(yōu)勢的地區(qū)建設微電網示范區(qū)，還將推動建設100座新能源示范城市。為進一步保障微電網的安全、可靠、經濟運行，結合我國微電網發(fā)展的實際情況，一些新的微電網技術需求有待進一步研究。
2、微電網運行控制
微電網研究領域，最為關鍵的技術是微電網的運行控制，微電網控制的基本要求是：任一微電網的接入，不對既有微電網系統(tǒng)造成明顯影響；能協(xié)調微電網的發(fā)電與負荷，自主選擇運行點；能穩(wěn)定的在并網和孤島兩種模式下運行，并在兩種模式間平滑切換；可以對有功、無功進行獨立控制，具有自主校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。
微電網控制功能基本要求是新的微電源接入時不改變原有設備，微電網解、并列時是快速無縫的，無功功率、有功功率要能獨立進行控制，電壓暫降和系統(tǒng)不平衡可以校正，要能適應微電網中負荷的動態(tài)需求。微電網控制功能如下：（1）基本的有功和無功功率控制。由于微電源大多為電力電子型的，有功功率和無功功率的控制、調節(jié)科分別進行，可通過調節(jié)逆變器的電壓幅值來控制無功功率，調節(jié)逆變器電壓和網絡電壓的相角來控制用功功率。（2）基于調差的電壓調節(jié)。在有大量微電源接入是用P-Q控制是不適宜的，若不進行就地電壓控制，就坑內產生電壓或無功振蕩。而電壓控制要保證不會產生電源間的無功環(huán)流。在大電網中，由于電源間的阻抗相對較大，不會出現(xiàn)這種情況。微電網中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產生大的無功環(huán)流，使微電源的電壓值超標。要根據(jù)微電源所發(fā)電流是容性還是感性來決定電壓的整定值，發(fā)容性電流時電壓整定值要降低，發(fā)感性電流時電壓整定值要升高。（3）快速負荷跟蹤和儲能。
在大電網中，當一個新的負荷接入時最初的能量平衡依賴于系統(tǒng)的慣性，主要為大型發(fā)電機是慣性，此時僅系統(tǒng)頻率略微降低而已。由于微電網中發(fā)電及的慣量較小，有些電源是響應時間常數(shù)又很長，因此當微電網與主網解列成孤島運行時，必須提供蓄電池、超級電容器、飛輪等儲能設備，相當于增加一些系統(tǒng)的慣性，才能維持電網的正常運行。（4）頻率調差控制。在微電網成孤島運行時，要采取頻率調差控制，改變各臺機組承擔負荷比例，已使各自出力在調節(jié)中按一定的比例且都不超標。
儲能系統(tǒng)是微電網中的一種特殊微電源。儲能系統(tǒng)由儲能單元和雙向變流器構成，在聯(lián)網運行時，儲能系統(tǒng)能夠存儲能量；在孤島運行時，儲能系統(tǒng)起著加快切換時間，改善電能質量和平衡多種電源間響應時間不一致的弊端的重要作用。
3、微電網技術在主動配電網中的應用
大量的分布式電源逐步接入配電網，配電網運營管理與控制模式將發(fā)生質的變化。分布式電源的隨機性、波動性帶來諸多新問題。如何更好地提高主動配電網對分布式電源的接納能力和主動管理控制水平，并兼顧用戶的優(yōu)質可靠、分時經濟用電要求，成為研究重點和方向。微電網技術整合各種分布式電源、儲能裝置、負荷等，使其作為靈活的智能可控單元單點接入主動配電網，增強主動配電網的魯棒性。
微電網技術通過整合不同種類的分布式電源的不同特點可解決其擴展和兼容問題，使微電網相對于主動配電網而言成為功率雙向流動的可控區(qū)或節(jié)點，實現(xiàn)分布式能源的柔性就地消納。微電網系統(tǒng)內部的可控電源、不可控電源與儲能裝置互補協(xié)調．在保障用戶可靠用電的基礎上。通過微電網能量管理系統(tǒng)，多余電能可通過主動配電網輸送給大電網，或輸送至其他負荷、儲能裝置或其他微電網系統(tǒng)，提高了主動配電網對常規(guī)能源和新能源的利用效率。
分布式發(fā)電與微電網就地為負荷供電，避免了長距離輸電產生的較大網損。隨著分布式電源、各類儲能裝置以及主動負荷的大量接入。配電網由無源網絡轉變?yōu)榻恢绷骰旌嫌性淳W絡，將改變配電網的潮流分布磣，其位置與容量均對配電網網損產生影響。如果不對分布式電源、各類儲能裝置加以合理布局，就不利于對配電網潮流進行優(yōu)化調控，無法達到降低網損的目的。微電網技術將分布式電源、儲能裝置、負荷合理規(guī)劃布局整合后單點接入主動配
電網、主動配電網直接調控并網點功率，實現(xiàn)功率的靈活調控。通過微電網優(yōu)化運行技術，以降低網損為目標，可得到微電網的優(yōu)化運行策略，進而協(xié)調控制分布式電源和儲能裝置等，達到潮流優(yōu)化調控的目的，實現(xiàn)分布式能源的柔性就地消納，避免功率在網絡中的不合理流動，有效降低網損。通過微電網技術改善主動配電網集群式接納分布式電源的方式，提高分布式電源利用率，降低主動配電網的網損，提高主動配電網的經濟效益水平。
4、微電網技術研究方向
微電網是未來智能配電網實現(xiàn)自愈、用戶側互動和需求響應的重要途徑，隨著新能源、智能電網技術、柔性電力技術的發(fā)展，微電網將具備如下新特征：1）微電網將滿足多種能源綜合利用需求并面臨更多新問題。大量入戶式單相光伏、小型風機、冷熱電三聯(lián)供、電動汽車、蓄電池、氫能等家庭式分布電源、大量柔性電力電子裝置的出現(xiàn)將進一步增加微電網的復雜性，屋頂電站、電動汽車充放電、智能用電樓宇和智能家居帶來微電網形式的靈活多樣化、多種微電源響應時間的協(xié)調問題、現(xiàn)有小發(fā)電機組并入微電網的可行性問題、微電網配置分布式電源/儲能接口標準化問題，微電網建設環(huán)境評價、微電網內基于電力電子接口的電源和FACTS裝置控制域耦合問題等將成為未來微電網研究新問題。2）微電網將與配電網實現(xiàn)更高層次互動。微電網接入配電網后，配電網結構、保護、控制方式，用電側能量管理模式、電費結算方式等均需做出一定調整，并帶來上級調度對用戶電力需求的預測方法、用電需求側管理方式、電能質量監(jiān)管方式等的轉變。3）微電網將承載信息和能源雙重功能。未來智能配網、物聯(lián)網業(yè)務需求對微電網提出更高要求，微電網靠近負荷和用戶，與社會的生產和生活息息相關。以家庭、辦公室建筑等為單位的靈活發(fā)電和配用電終端、企業(yè)、電動汽車充電站及物流等將在微電網中相互影響，分享信息資源。
5、結論
微電網是一種全新發(fā)電配電供電模式，將極大促進可再生能源的柔性就地消納，并使主動配電網更好地為用戶提供可靠、優(yōu)質、高效的多元化電力服務。鑒于國內外微電網實際工程較少，微電網接入電網標準的制定相對滯后。微電網與大電網之間的快速隔離、并網狀態(tài)與孤網狀態(tài)的無縫切換以及微電網內部穩(wěn)定控制仍是微電網面臨的三大核心問題。未來幾年若能結合試點工程和智能電網建設過程中取得的經驗，展開微電網理論及相關技術的深化研究，將會對微電網技術的廣泛實踐應用起到積極推進作用。
