分布式能源在我國(guó)正處在一個(gè)飛速發(fā)展的階段,，在政策和資本的助推下,，“十三五”期間,，我國(guó)分布式光伏項(xiàng)目將全面開(kāi)花,，進(jìn)入加速發(fā)展的快車道。

　　開(kāi)發(fā)可再生能源、構(gòu)建可持續(xù)能源系統(tǒng)成為能源行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。分布式電源由于靠近電力用戶,、實(shí)現(xiàn)電力的就近消納,，可以節(jié)省輸變電投資和運(yùn)行費(fèi)用,，減少集中輸電的線損；與大電網(wǎng)供電互為補(bǔ)充,，減少電網(wǎng)容量,，改善電網(wǎng)峰谷性能，提高供電可靠性,；同時(shí)可以減少對(duì)環(huán)境的污染等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注,，尤其是光伏和風(fēng)力發(fā)電近年來(lái)得到了快速的發(fā)展。但由于可再生能源發(fā)電的不可控性和隨機(jī)波動(dòng)性,，隨著其滲透率的提高也增加了對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的負(fù)面影響,。

　　為了適應(yīng)分布式能源的迅速發(fā)展，近年來(lái)提出了一種新的分布式能源組織方式和結(jié)構(gòu)——微電網(wǎng),。微網(wǎng)是由各種分布式電源,、儲(chǔ)能電源、負(fù)荷以及監(jiān)控,、保護(hù)裝置組成的集合,。微網(wǎng)包含了分布式光伏、分散式風(fēng)電,、小型燃?xì)廨啓C(jī)和蓄電池等微型電源形式的各種電源，還配備了能量管理系統(tǒng),，通過(guò)數(shù)據(jù)采集并連接到能量管理系統(tǒng),，可解決電壓控制、潮流控制,、保護(hù)控制等一系列問(wèn)題,。在微電網(wǎng)中有各種不同類型的負(fù)荷，需要采取不同的能源供應(yīng)策略,，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等的要求,。

　　此外，微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元,，通過(guò)主隔離器和微電網(wǎng)連接,，可以實(shí)現(xiàn)與主電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行，改善主網(wǎng)的電能質(zhì)量,。

　　根據(jù)微電網(wǎng)自身以及結(jié)合分布式電源,，微電網(wǎng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　（1）是一種新型能源網(wǎng)絡(luò)化供應(yīng)與管理技術(shù),，將原本分散的分布式電源相互協(xié)調(diào)起來(lái),，保證配電網(wǎng)的可靠性和安全性，能夠便利可再生能源系統(tǒng)的接入,、實(shí)現(xiàn)用戶需求側(cè)管理以及現(xiàn)有能源和資源的最大化利用,；

　?。?）具有靈活的運(yùn)行方式和可調(diào)度性能，能在并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行兩種模式間實(shí)現(xiàn)切換,，與大電網(wǎng)間靈活的并列運(yùn)行方式能起到削峰填谷的作用,，在協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾、充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來(lái)的價(jià)值和效益等方面具有優(yōu)勢(shì),；

　?。?）實(shí)現(xiàn)能源的就地轉(zhuǎn)換和消納，提高發(fā)電效率,，并減少由于長(zhǎng)距離輸電帶來(lái)的損耗,；

　　（4）通過(guò)相關(guān)控制裝置之間的協(xié)調(diào)配合,，可以同時(shí)向用戶提供電,、熱、冷,、燃?xì)獾榷喾N形式的能源,。

　　微電網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

　　（1）電力電子技術(shù)

　　根據(jù)微網(wǎng)的特殊需求,，需要研究適用的電力電子技術(shù)并研制一些新型的電力電子設(shè)備,，例如變換器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)和電能質(zhì)量控制器等裝置,。

　　首先,，變換器的出現(xiàn)，對(duì)分布式電源中電能進(jìn)行變換,、傳遞與存儲(chǔ)有著十分重要的意義,。根據(jù)一次能源的使用情況不同能夠?qū)⒎植际诫娫捶譃橹绷髟葱偷姆植际诫娫春托枰鞯母哳l交流源型的分布式電源，前者包括太陽(yáng)能,、蓄電池和燃料電池等等,，后者包括微型燃?xì)廨啓C(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等等。這兩種分布式電源在使用過(guò)程的最后階段都要轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的工頻交流電對(duì)并網(wǎng)或者負(fù)荷進(jìn)行供電,，即都需要通過(guò)變換器（整流器,、逆變器）才能與微網(wǎng)系統(tǒng)相連接。

　　由于變換器具有響應(yīng)速度快,、慣性小,、過(guò)流能力強(qiáng)等特性，使得微網(wǎng)能源管理的控制理念與常規(guī)系統(tǒng)有很大的不同,。同時(shí),，適用于微網(wǎng)的逆變器除了需要具備常規(guī)逆變器的功能以及能夠并聯(lián)運(yùn)行之外，還需要根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)的特殊需求具備一些控制功能，例如有功-頻率下垂控制和電壓-無(wú)功下垂控制功能,。因而,，逆變器的運(yùn)行控制成為微網(wǎng)研究中的一個(gè)重要方面。

　　再就是靜態(tài)開(kāi)關(guān),。靜態(tài)開(kāi)關(guān)置于連接微網(wǎng)和主網(wǎng)間公共連接點(diǎn)處,，在發(fā)生一些主網(wǎng)故障或者電能質(zhì)量事件等擾動(dòng)情況時(shí)，它能夠自動(dòng)地將該微網(wǎng)切換到孤島/自主運(yùn)行狀態(tài),；當(dāng)故障被排除后,，它也能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)和主網(wǎng)的重新連接。除了上述開(kāi)關(guān)功能外,，靜態(tài)開(kāi)關(guān)還需具備常規(guī)電力系統(tǒng)中繼電器,、DSP及其他的硬件組件等所提供的保護(hù)、測(cè)量及通信功能,。

　　此外還需要相關(guān)的電能質(zhì)量控制系統(tǒng),。任何分布式發(fā)電單元的接入都會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，若控制不當(dāng),，將會(huì)對(duì)電壓波形,、頻率、功率因數(shù)產(chǎn)生不利,，尤其是風(fēng)光這樣的波動(dòng)性大的一次能源,。并且，電子負(fù)載易受暫態(tài),、跌落,、諧波、瞬間中斷及其他擾動(dòng)的影響,。

　　（2）通信技術(shù)

　　微網(wǎng)的運(yùn)行基于不同特性的分布式能源單元信息采集,，在響應(yīng)特性不同的設(shè)備間建立連接,，通過(guò)配網(wǎng)級(jí)、微網(wǎng)級(jí),、單元級(jí)各控制器之間的相互通信來(lái)實(shí)現(xiàn),。以電力電子器件為接口的分布式能源單元與常規(guī)同步機(jī)的特性有很大的差別，因此對(duì)通信技術(shù)的可靠性和速度提出了更高要求,。通信技術(shù)還直接關(guān)系到微網(wǎng)能否更快地提供輔助服務(wù),。

　　（3）監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

　　為了能夠與現(xiàn)有電力系統(tǒng)相融合,，微網(wǎng)的正常運(yùn)行需要在通信網(wǎng)絡(luò)的支持下,，通過(guò)以下三個(gè)層次的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)合作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　a.單元級(jí)：各個(gè)分布式發(fā)電單元及負(fù)荷的本地控制器，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓和頻率,，以利于微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,。

　　b.微網(wǎng)級(jí)：微網(wǎng)中央控制器，是主網(wǎng)與微網(wǎng)間的接口,，一方面與上層配網(wǎng)級(jí)控制器交互,，一方面與下層的各本地控制器交互信息。

　　c.配網(wǎng)級(jí)：配電網(wǎng)控制器,，用于控制包含一個(gè)或多個(gè)微網(wǎng)的區(qū)域,；市場(chǎng)控制器，負(fù)責(zé)各個(gè)特定區(qū)域內(nèi)電力市場(chǎng)的功能,。這兩種控制器屬于微網(wǎng)上一層次的系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)配網(wǎng)級(jí)別的調(diào)度功能。

　?。?）故障檢測(cè)與保護(hù)

　　微電網(wǎng)保護(hù)問(wèn)題與傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)有著極大的不同,，典型表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　a.微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行兩種運(yùn)行方式下，短路電流大小不同且差異很大,。

　　b.微電網(wǎng)中電源及相關(guān)負(fù)荷的接地方式對(duì)故障電流的大小影響也很大,。

　　c.加入分布式能源后，微電網(wǎng)的雙向潮流特性對(duì)微電網(wǎng)保護(hù)的方向判別也有新的要求,。

　　d.發(fā)生故障時(shí),，微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的不同隔離策略需要與微電網(wǎng)保護(hù)相結(jié)合，這也是微電網(wǎng)保護(hù)的關(guān)鍵,。

　　因此,，在結(jié)合微電網(wǎng)與配電網(wǎng)隔離策略和不同接地方式的前提下，探尋一種新的微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù),，使得無(wú)論在并網(wǎng)運(yùn)行模式或孤島運(yùn)行情況下,，都能快速感知微電網(wǎng)內(nèi)外部故障，同時(shí)保證保護(hù)的選擇性,、快速性,、靈敏性和可靠性，是對(duì)微電網(wǎng)保護(hù)的基本要求,。

　　微電網(wǎng)的運(yùn)行管理

　　微網(wǎng)的運(yùn)行方式,、所采取的電力市場(chǎng)和能源政策、系統(tǒng)內(nèi)分布式能源類型,、滲透率,、負(fù)荷特性以及對(duì)電能質(zhì)量的要求，與常規(guī)電力系統(tǒng)存在較大的區(qū)別,。因而需要對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部各分布式能源單元間,、單個(gè)微網(wǎng)與主網(wǎng)間,、甚至多個(gè)微網(wǎng)間的運(yùn)行調(diào)度和能源優(yōu)化管理系統(tǒng)研究制定合理的控制策略，才能確保微網(wǎng)的安全性,、穩(wěn)定性和可靠性,，從而高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　微網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),，如何與主網(wǎng)之間相互作用,，與所采取的市場(chǎng)策略相關(guān)。一種市場(chǎng)策略是,，微網(wǎng)利用內(nèi)部的分布式能源單元來(lái)盡力滿足網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷需求,，可以從主網(wǎng)吸收功率但不向主網(wǎng)輸出功率；另一種是允許微網(wǎng)參與到開(kāi)放的電力市場(chǎng)中,，可以與主網(wǎng)間自由交換功率,，并且除各分布式發(fā)電單元參與競(jìng)價(jià)外，需求側(cè)也可以參與市場(chǎng)交易,。

　　此外微網(wǎng)也可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng),。微網(wǎng)在向主網(wǎng)提供能量的同時(shí)，可以提供調(diào)頻,、調(diào)峰,、調(diào)壓、備用,、黑啟動(dòng)等輔助服務(wù),；或者以一個(gè)可控的負(fù)荷形式來(lái)運(yùn)行，控制負(fù)荷量和功率因數(shù),，這對(duì)主網(wǎng)系統(tǒng)處于重載時(shí)具有重要意義,。