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微電網(wǎng)
小型發(fā)配電系統
微電網(wǎng)的提出旨在實(shí)現分布式電源的靈活、高效應用，解決數量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問(wèn)題。開(kāi)發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規模接入，實(shí)現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有效方式，使傳統電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過(guò)渡。
基本信息
| 中文名 | 微電網(wǎng) |
| 外文名 | Micro-Grid |
| 類(lèi)別 | 新型網(wǎng)絡(luò )結構 |
| 又名 | 微網(wǎng) |
| 解決問(wèn)題 | |
| 電壓等級 | 一般為10KV和400V |
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名詞解釋
直流微電網(wǎng)：分布式電源、儲能裝置、負荷等均連接至直流母線(xiàn)，直流網(wǎng)絡(luò )再通過(guò)電力電子逆變裝置連接至外部交流電網(wǎng)。直流微電網(wǎng)通過(guò)電力電子變換裝置可以向不同電壓等級的交流、直流負荷提供電能，分布式電源和負荷的波動(dòng)可由儲能裝置在直流側調節。
交流微電網(wǎng)：分布式電源、儲能裝置等均通過(guò)電力電子裝置連接至交流母線(xiàn)。目前交流微電網(wǎng)仍然是微電網(wǎng)的主要形式。通過(guò)對PCS處開(kāi)關(guān)的控制，可實(shí)現微電網(wǎng)并網(wǎng)運行與孤島模式的轉換。
交直流混合微電網(wǎng)：既含有交流母線(xiàn)又含有直流母線(xiàn)，既可以直接向交流負荷供電又可以直接向直流負荷供電。
中壓配電支線(xiàn)微電網(wǎng)：以中壓配電支線(xiàn)為基礎將分布式電源和負荷進(jìn)行有效集成的微電網(wǎng)，它適用于向容量中等、有較高供電可靠性要求、較為集中的用戶(hù)區域供電。
低壓微電網(wǎng)：在低壓電壓等級上將用戶(hù)的分布式電源及負荷適當集成后形成的微電網(wǎng)，這類(lèi)微電網(wǎng)大多由電力或能源用戶(hù)擁有，規模相對較小。
美國標準
CERTS（Consortium for ElectricReliability Technology Solutions）合作組織由美國的電力集團、伯克利勞倫斯國家實(shí)驗室等研究機構組成的，在美國能源部和加州能源委員會(huì )等資助下，對微電網(wǎng)技術(shù)開(kāi)展了專(zhuān)門(mén)的研究。CERTS定義的微電網(wǎng)基本概念：這是一種負荷和微電源的集合。該微電源在一個(gè)系統中同時(shí)提供電力和熱力的方式運行，這些微電源中的大多數必須是電力電子型的，并提供所要求的靈活性，以確保能以一個(gè)集成系統運行，其控制的靈活性使微電網(wǎng)能作為大電力系統的一個(gè)受控單元，以適應當地負荷對可靠性和安全性的要求。
CERTS定義的微電網(wǎng)提出了一種與以前完全不同的分布式電源接入系統的新方法。傳統的方法在考慮分布式電源接入系統時(shí)，著(zhù)重在分布式電源對網(wǎng)絡(luò )性能的影響。按傳統方法當電網(wǎng)出現問(wèn)題時(shí)，要確保聯(lián)網(wǎng)的分布式電源自動(dòng)停運，以免對電網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響。而CERTS定義的微電網(wǎng)要設計成當主電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)無(wú)縫解列或成孤島運行，一旦故障去除后便可與主電網(wǎng)重新連接。這種微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是它在與之相連的配電系統中被視為一個(gè)自控型實(shí)體，保證重要用戶(hù)電力供應的不間斷，提高供電的可靠性，減少饋線(xiàn)損耗，對當地電壓起支持和校正作用。因此，微電網(wǎng)不但避免了傳統的分布式發(fā)電對配電網(wǎng)的一些負面影響，還能對微電網(wǎng)接入點(diǎn)的配電網(wǎng)起一定的支持作用。
歐洲標準
歐洲提出要充分利用分布式能源、智能技術(shù)、先進(jìn)電力電子技術(shù)等實(shí)現集中供電與分布式發(fā)電的高效緊密結合，并積極鼓勵社會(huì )各界廣泛參與電力市場(chǎng)，共同推進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展。微電網(wǎng)以其智能性、能量利用多元化等特點(diǎn)也成為歐洲未來(lái)電網(wǎng)的重要組成。目前，歐洲已初步形成了微電網(wǎng)的運行、控制、保護、安全及通信等理論，并在實(shí)驗室微電網(wǎng)平臺上對這些理論進(jìn)行了驗證。其后續任務(wù)將集中于研究更加先進(jìn)的控制策略、制定相應的標準、建立示范工程等。即，為分布式電源與可再生能源的大規模接入以及傳統電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過(guò)渡做積極準備。
日本標準
微電網(wǎng)是指在一定區域內利用可控的分布式電源，根據用戶(hù)需求提供電能的小型系統。
東京大學(xué)給出的定義：微電網(wǎng)是一種由分布式電源組成的獨立系統，一般通過(guò)聯(lián)絡(luò )線(xiàn)與大系統相連，由于供電與需求的不平衡關(guān)系，微電網(wǎng)可選擇與主網(wǎng)之間互供或者獨立運行。
三菱公司給出的定義：微電網(wǎng)是一種包含電源和熱能設備以及負荷的小型可控系統，對外表現為一整體單元并可以接入主網(wǎng)運行；并且將以傳統電源供電的獨立電力系統也歸入為微電網(wǎng)研究范疇，大大擴展了CERTS（美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì )）對微電網(wǎng)的定義范圍。
技術(shù)應用
微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關(guān)負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶(hù)側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點(diǎn)。
由于環(huán)境保護和能源枯竭的雙重壓力，迫使我們大力發(fā)展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業(yè)（熱電聯(lián)供）的發(fā)展潛力和利益空間巨大。提高供電可靠性和供電質(zhì)量的要求以及遠距離輸電帶來(lái)的種種約束都在推動(dòng)著(zhù)在靠近負荷中心設立相應電源。通過(guò)微電網(wǎng)控制器可以實(shí)現對整個(gè)電網(wǎng)的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規的量測裝置，量測裝置與就地控制器之間采用快速通訊通道。采用分布式電源和負荷的就地控制器實(shí)現微電網(wǎng)暫態(tài)控制，微電網(wǎng)集中能量管理系統實(shí)現穩態(tài)安全、經(jīng)濟運行分析。微電網(wǎng)集中能量管理系統與就地控制器采用弱通訊連接。
微電網(wǎng)是一個(gè)可以實(shí)現自我控制、保護和管理的自治系統，它作為完整的電力系統，依靠自身的控制及管理供能實(shí)現功率平衡控制、系統運行優(yōu)化、故障檢測與保護、電能質(zhì)量治理等方面的功能。
智能微電網(wǎng)是規模較小的分散的獨立系統，是能夠實(shí)現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網(wǎng)運行，也可以孤立運行。它將分布式電源、儲能裝置、能量裝換裝置、相關(guān)負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統。
微電網(wǎng)控制系統
中國發(fā)展
國外對于微電網(wǎng)的研究起步較早，在關(guān)鍵技術(shù)方面已取得一些突破，并在小規模微電網(wǎng)中得到驗證。其中美國、歐洲、日本及加拿大等建設了一批示范工程，為微電網(wǎng)的發(fā)展提供了一些經(jīng)驗借鑒，成為微電網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先國家。國外正在推動(dòng)微電網(wǎng)向更高電壓等級、更大容量發(fā)展。
國內微電網(wǎng)研究處于起步探索階段，國家電網(wǎng)公司是微電網(wǎng)技術(shù)研究的主要機構。2011 年8 月，國網(wǎng)電科院微電網(wǎng)技術(shù)體系研究項目通過(guò)驗收。該項目首次提出了中國微電網(wǎng)技術(shù)體系，涵蓋微電網(wǎng)核心技術(shù)框架、電網(wǎng)應對微電網(wǎng)的策略、技術(shù)標準和政策等，制定了我國微電網(wǎng)發(fā)展線(xiàn)路和技術(shù)路線(xiàn)圖，對我國微電網(wǎng)不同發(fā)展階段提出了積極的意見(jiàn)和建議。
河北、天津、河南、浙江、珠海等地已經(jīng)在進(jìn)行微電網(wǎng)示范項目的研究及建設。其中，珠海東澳島微電網(wǎng)項目的建成，解決了島上長(cháng)期以來(lái)的缺電現象，最大程度地利用海島上豐富的太陽(yáng)光和風(fēng)力資源，最小程度地利用柴油發(fā)電，提供綠色電力。隨著(zhù)整個(gè)微電網(wǎng)系統的運行，東澳島可再生能源發(fā)電比例從30%上升到70%。
2015年8月，,煙臺長(cháng)島分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制工程通過(guò)國家發(fā)改委驗收，正式竣工投運。這是我國北方第一個(gè)島嶼微電網(wǎng)工程，可以在外部大電網(wǎng)瓦解的情況下，實(shí)現孤網(wǎng)運行保證對重要用戶(hù)的連續供電，極大地提高長(cháng)島電網(wǎng)的供電能力和供電可靠性。
微電網(wǎng)行業(yè)研究小組分析認為，微電網(wǎng)是大電網(wǎng)的有力補充，是智能電網(wǎng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工商業(yè)區域、城市片區及偏遠地區有廣泛的應用前景。隨著(zhù)微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進(jìn)度加快，預計微電網(wǎng)將進(jìn)入快速發(fā)展期。
國內對微電網(wǎng)的研究取得一定的進(jìn)展，但與歐洲、美國及日本等由研究機構、制造商和電力公司組成的龐大研究團隊相比，我國在研究力量和取得成果上仍存在較大差距。
一、缺乏統一、規范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標準和規范。
目前國內尚無(wú)統一、規范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標準和規范，很大程度上影響了微電網(wǎng)技術(shù)的研究和示范工程的建設。
二、電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應用水平不高。
微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與先進(jìn)的電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、通信技術(shù)緊密相關(guān)。根據微電網(wǎng)的特殊需求，需要研究使用的電力電子技術(shù)并研制一些新型的電力電子設備。
三、微電網(wǎng)的保護控制技術(shù)尚不成熟。
四、投資及運維成本高。
微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行要求配置一定容量的儲能系統，儲能系統建設投資成本較高。儲能系統容量配置越大，效果越好，但成本越高，需要找到一個(gè)較好的平衡點(diǎn)，這和微電網(wǎng)的運行要求，峰谷電價(jià)政策等都有密切的關(guān)系。微電網(wǎng)監控平臺及能量管理系統，投資成本高。在運維成本上，也比一般電網(wǎng)要高。
2015年7月22日，國家能源局發(fā)布了關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設的指導意見(jiàn)，新能源微電網(wǎng)項目可依托已有配電網(wǎng)建設，也可結合新建配電網(wǎng)建設；可以是單個(gè)新能源微電網(wǎng)，也可以是某一區域內多個(gè)新能源微電網(wǎng)構成的微電網(wǎng)群。
國家能源局鼓勵在新能源微電網(wǎng)建設中，按照能源互聯(lián)網(wǎng)的理念，采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，實(shí)現能源生產(chǎn)和使用的智能化匹配及協(xié)同運行，以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場(chǎng)，形成高效清潔的能源利用新載體。根據微電網(wǎng)使用示范項目數量和全球市場(chǎng)容量份額兩種方法估算，中國“十三五”期間微電網(wǎng)增量市場(chǎng)約為200億元-300億元，其中還不包括原有的光伏、配網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)和儲能需求。
從2015年8月30日舉辦的“光伏微講堂黃埔一期”微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢論壇上獲悉的。參與“十三五”規劃的專(zhuān)家認為，可再生能源的到來(lái)已經(jīng)是大勢所趨，微電網(wǎng)有著(zhù)廣闊的市場(chǎng)前景。目前微電網(wǎng)技術(shù)、經(jīng)濟、商業(yè)模式還需要示范，重點(diǎn)要推廣示范可再生能源微能源網(wǎng)，探索最技術(shù)經(jīng)濟可行的新商業(yè)模式。
“微電網(wǎng)主要是電力能源生產(chǎn)與消費在同一電力用戶(hù)或者局域內實(shí)現一體化，包括小型電力運行管理系統對用電進(jìn)行智能化控制，首先是智能電網(wǎng)在用戶(hù)端的具體化，其次是分布式能源的升級版，將可再生能源的自由利用和常規能源的高效利用結合起來(lái)，是推進(jìn)能源發(fā)展及經(jīng)營(yíng)管理方式變革的重要載體?！眹夷茉淳中履茉磁c可再生能源司副司長(cháng)梁志鵬在論壇上解釋稱(chēng)。
同時(shí)，微電網(wǎng)也是新一輪電力體制改革之后的新業(yè)態(tài)，是電網(wǎng)配售側向社會(huì )主體放開(kāi)的一種具體方式。在梁志鵬看來(lái)，微電網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)應該是電網(wǎng)企業(yè)之外的主體，其實(shí)現投資主體多元化要比配電網(wǎng)側更為容易。
據了解，相對于美國、日本和歐洲來(lái)講，我國的微電網(wǎng)研究起步相對較晚，總體而言處于技術(shù)、經(jīng)濟、商業(yè)模式的研究示范階段。近期微電網(wǎng)項目建設被正式提升至國家層面，7月21日，國家能源局對外公布了《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設的指導意見(jiàn)》，要求在電網(wǎng)未覆蓋的偏遠地區、海島等，優(yōu)先選擇新能源微電網(wǎng)方式，探索獨立供電技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理新模式。
梁志鵬說(shuō)，從現在來(lái)看，很多項目都叫微電網(wǎng)，但難以作為示范。新能源微電網(wǎng)更多指的是分布式可再生能源和天然氣等分布式常規能源的高效利用。目前的示范項目申報中，浙江和江蘇等東部地區比較多。
發(fā)展前景
歐美日三地都在進(jìn)行微電網(wǎng)的技術(shù)研究，其中日本立足于國內能源日益緊缺、負荷日益增長(cháng)的現實(shí)背景，展開(kāi)了微電網(wǎng)研究，但其發(fā)展目標主要定位于能源供給多樣化、減少污染、滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性電力需求。日本學(xué)者還提出了靈活可靠性和智能能量供給系統(FRIENDS)其主要思想是在配電網(wǎng)中加入一些靈活交流輸電系統裝置，利用控制器快速、靈活的控制性能，實(shí)現對配電網(wǎng)能源結構的優(yōu)化，并滿(mǎn)足用戶(hù)的多種電能質(zhì)量需求。日本已將該系統作為其微電網(wǎng)的重要實(shí)現形式之一。
從全球來(lái)看，微電網(wǎng)主要處于實(shí)驗和示范階段，微電網(wǎng)的技術(shù)推廣已經(jīng)度過(guò)幼稚期，市場(chǎng)規模穩步成長(cháng)。著(zhù)眼于當下世界范圍的能源和環(huán)境困局以及電力安全需求的長(cháng)期高企，微電網(wǎng)技術(shù)應用前景看好。未來(lái)5到10年，微電網(wǎng)的市場(chǎng)規模、地區分布和應用場(chǎng)所分布都將會(huì )發(fā)生顯著(zhù)變化。
國內方面，近三年，微電網(wǎng)開(kāi)始逐漸走到政策前臺，國家能源局也計劃在“十二五”期間建設30個(gè)微電網(wǎng)示范工程，各級政府已經(jīng)出臺了一些支持性政策，自下而上推動(dòng)力越來(lái)越顯著(zhù)。2012年陸續有一批重大示范工程獲批，預期未來(lái)各地會(huì )有更多政府或企業(yè)主導的項目上馬，微電網(wǎng)在國內的市場(chǎng)將非常廣闊。
有關(guān)會(huì )議
一. Symposium on Microgrids
由美國能源部與勞倫斯巴克利國家實(shí)驗室聯(lián)合主辦的微電網(wǎng)專(zhuān)項學(xué)術(shù)研討會(huì )，200多名學(xué)術(shù)權威參與，每年在亞洲、美洲、歐洲三地巡回，2012年9月在葡萄牙召開(kāi)了上屆會(huì )議，2013年的會(huì )議將在7月在智利圣地亞哥舉辦。
二. 微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聚焦
由易貿主辦的會(huì )議，為目前國內最具影響力的行業(yè)峰會(huì )，歷屆演講嘉賓包括微電網(wǎng)之父Robert Lasseter教授，巴克利國家實(shí)驗室Chris Marnay教授與天津大學(xué)王成山教授等國際權威。2012年會(huì )議在浙江杭州落下帷幕。
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這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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