【微电网】_微电网的总体结构

微电网是什么_微电网的概念及技术特点微电网的概念微电网（Micro-Grid）也称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，它作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。

微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。

开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。

它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。

由于环境保护和能源枯竭的双重压力，迫使我们大力发展清洁的可再生能源。

高效分布式能源工业（热电联供）的发展潜力和利益空间巨大。

提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。

通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而仅采用常规的量测装置，量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。

采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制，微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。

微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。

微电网的特点微电网系统结构图微电网系统由于包含有数量众多、特性各异的多种分布式电源而成为一个大规模、非线性、多约束和多时间的多维度复杂系统，具有复杂性、非线性、适应性、开放性、空间层次性、组织性和自组织性、动态演化性等复杂系统特征，属于一类变量众多、运行机制复杂、不确定性因素作用显著的特殊的复杂巨系统。

微电网1微电网是什么微电网是智能电网的重要组成部分，是一种小型供电系统，其在某一有限区域内根据负荷需求并采用可控分布式电源向区域负荷供给电能；微电网既可以非自治方式并网运行,也可以自治方式独立运行。

如果网内的微电源能够有效地管理和协调运行，会显著改善整体系统的性能。

2.微电网的基本构成(1)电力管理系统电力管理系统主要负责电力从电源输送到用电设备。

具体功能包括：一是，将电源处各形式的电能转换成符合出所需要的形式，例如使用逆变器将光伏产生的直流电转换成通常负荷所需要的50HZ交流电。

二是，作为储能设备的界面，来使微网内的电力供需达到平衡。

现代微网通常融入了软件和控制系统，例如智能电表，从而实现微网的高效和稳定运行。

(2)储能系统储能系统对微网的重要性不言而喻。

它可以让微网实现内部的电力供需平衡，从而维持电压和频率的稳定。

也可保证用户的用电需求随时能得到满足。

微网系统中常见的储能设备为：电池，燃料电池+电解池，超级电容以及飞轮等。

(3)用电设备微网中用电设备的电力来源是系统中全部的发电和储能设备。

综合考量用电设备是很有必要的，因为它们决定了用电负荷在微网中的位置，相应地也会影响发电装机容量以及对储能系统的要求。

例如，对一个基于分布式光伏发电的微网来说，为手机充电的负荷对系统影响微乎其微，而开启电冰箱这样的有长期稳定的用电设备则对系统管理用电负荷带来了一定的困难。

(4)对外连接微网通常与大电网相连，从而实现之间的电力交换。

这种类型的微电网在校园和医院中十分常见。

此外，电网的发展趋势之一是使用先进的监测和控制系统，将很多个微电网连接起来。

3.微电网的作用(1)就近消纳，提高能源效率。

微电网内部的电来自于天然气、光伏及风电等分布式能源。

在西北之类风光资源充足的地方，修建大型风电场、光伏电站，用户(工业园区、商业区、学校、医院甚至大型的地产项目)在接入小型的风机、光伏、储能、燃气轮机等电源设备时，就能使电能就近消纳，省去了在电网中传输的损耗，提高了能源的使用效率。

风光储互补微电网系统的设计及应用作者：***来源：《科技资讯》2023年第16期关键词：风力发电储能系统监控线路模拟光伏发电中图分类号： TM92 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）16-0094-04随着新能源发电规模的逐步扩大，许多电网的系统也变得更加完善，其中的监控系统则是对相关参数进行检测[1]。

分布式发电机储能技术在发展中也降低了系统开发的成本，微电网已经成为了电网发展的未来趋势。

因为微电网具有较强的灵活性、安全性，吸引了很多的用戶参与进来，无论是在学术界还是社会上都得到了广泛关注，朝着大众化趋势发展。

1 微电网系统的总体架构目前，在实验室中已经具有3 kW 的单向光伏系统（10 套）、10 kW 三相光伏系统（2 套）、2 kW 室外水平轴风力系统（2 套）、2 kW 室外垂直风力系统（2 套）、5 kW的双馈异步风力发电系统及永磁同步风力发电系统。

本文以某技术职业学校作为平台，所以需要与校园交流母线进行连接，满足系统自身需求后，对大电网进行电流的输送，另一端需要与模拟的架空线路进行连接架空航线进行连接，从而让学生在实验室中能够完成相应的试验。

母线两端与装置的开关连接，借助Modbus 协议产生通信，为系统的正常运行打下良好的基础。

2 微电网中的子系统2.1 光伏系统光伏系统包括光伏电池组件、变流设备、并网发电系统柜等，可实现功能的多元化，同时进行发电、控制、监控、保护等。

在设计中，光伏板被分为固定式光伏板和双轴跟踪式光伏板，如图1、图2 所示。

其中的总功率可达到52 kW，在串联的过程中，形成了光伏阵列，随后将其进行逆变，接入交流母线，便于对光伏板的控制[2]，子系统当中的光伏组件必须要逆变，在逆变之后才能并入交流母线当中。

2.2 风力发电系统该系统能够对风机的电压、逆变器输出电压、电流等数据进行收集，让设备的运行更加安全[3]，风力控制器则是通过ARM 内核芯片进行数据采集和储存。

微电网名词解释>>微电网（Micro-Grid）也译为微网，是由各种分布式电源、储能单元、负荷以及监控和保护装置组成的集合。

具有灵活的运行方式和可调度性能，能在并网运行和孤岛运行两种模式间切换，通过相关控制装置间的协调配合，可同时向用户提供电能和热能。

根据实际情况，系统容量一般为数千瓦至数兆瓦，通常接在配电网中。

对大电网来说，微电网可作为一个可控的“细胞”，是一个简单的可调度负荷。

对用户来说，微电网可作为一个可定制的电网。

通俗地讲，微电网实际上就是一个小型的电力系统，由电源、储能、负荷和控制系统等组成。

可以说“麻雀虽小，五脏俱全”。

而与大电网不同的是，微电网采用的电源一般都是分布式可再生能源，比如风力发电机、光伏电池等。

延伸阅读>>国外已建成微电网示范工程盘点目前世界上许多国家己开展微电网研究，立足于本国电力系统的实际问题提出了各自的微电网概念和发展目标。

作为一个新的技术领域，微电网在各国的发展呈现不同的特色。

目前，国外已经建成的示范工程盘点如下：CERTS试验基地美国俄亥俄480V系统，包括3个60kWMT，有三条馈线，其中两条含有微电源并能孤网运行。

这两条中的一条馈线上带有两个微电源，通过170m电缆间隔；另一条馈线上带有一个微电源，这样可以进行微电源并行运行的测试。

该系统用于测试微电网各部分的动态特性。

MadRiver公园美国范特蒙特6个商业和工业厂区，12个居民区，280kW、100kW发电机，30kWMT，PV。

接入7.2kV配网。

既可孤网运行，也可联网运行。

LABEIN微网中心西班牙通过两个1000kVA和451kVA的变压器连接到30kV中压网络，0.6kW和1.6kW单相PV，3.6kW三相PV，2组55kW柴油机，50kWMT，6kW风力发电机；250kVA飞轮储能，2.18MJ超级电容，1120Ah和1925Ah蓄电池储能；55kW和150kW电阻负荷，2个36kVA电感负荷。

微电网构成及控制技术作者：苏玲来源：《科技创新导报》 2014年第36期苏玲(国网智能电网研究院北京昌平 102200)摘要：微电网是充分发挥分布式电源众多优越性的有效途径之一。

该文首先给出微电网典型辐射状结构，并对微电网构成元件分布式电源、储能装置、静态开关和电力电子器件进行详细介绍；其次对微电网控制策略进行分类，并阐述了集中控制、分散控制和混合控制各种方法的特点；最后对微电网重要意义进行总结。

关键词：微电网分布式电源集中控制分散控制混合控制中图分类号：TM7文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)12(c)-0053-01随着对太阳能、风能等可再生能源的日益重视，分布式供电系统逐渐增多。

大量性能不同、分散的分布式电源简单并网给电力系统带来了诸多不良影响，如保护误动、电能质量不满足要求和运行可靠性下降等。

为充分利用分布式电源的优越性，将分布式电源、负荷、储能以及控制装置等整合成为单一可控的单元即微电网，既满足用户对于电能的需求，又对用户供应冷、热能。

正常情况下微电网与配电网并联运行，配电网发生故障时微电网快速断开联接孤网运行，并继续对微电网内重要负荷供电；配电网故障切除后，微电网进行同期后重新与配电网并联运行。

1 微电网构成1.1 微电网结构微电网一般呈辐射状，经一主隔离设备与上级电网相连，相对于上级电网表现为可控单元，可实现孤网或并网运行及两种运行模式间的无缝切换。

整个微电网装设潮流控制器、保护协调器、能量管理器等控制装置，能量管理器负责接受调度指令及优化微电网运行。

馈线装设热电联供分布式电源，向敏感负荷和热负荷提供电能和热能，实现对负荷的分层分级控制。

当外部电网发生故障或电能质量不能满足要求时，微电网断开与外部电网联接孤网运行，微电网内负荷全部由分布式电源供电，若不能保持微电网内部电能供需平衡，则切除对非敏感负荷的供电。

故障消除后，微电网经平滑无缝切换，重新恢复和外部电网并联运行。

1 微电网的组成微电网由分布式发电（DG）、负荷、储能装置及控制装置四部分构成，微电网对外是一个整体，通过一个公共连接点（Point of Common Coupling，PCC）与电网连接。

1）分布式发电（DG）：DG可以是以新能源为主的多种能源形式，如光伏发电、风力发电、燃料电池；也可以是以热电联产（Combined Heat and Power，CHP）或冷热电联产（Combined Cooling、Heat and Power,CCHP）形式存在，就地向用户提供热能，提高DG利用效率和灵活性。

2）负荷：负荷包括各种一般负荷和重要负荷。

3）储能装置：储能装置可采用各种储能方式，包括物理储能、化学储能、电磁储能等，用于新能源发电的能量存储、负荷的削峰填谷，微电网的“黑启动”。

4）控制装置：由控制装置构成控制系统，实现分布式发电控制、储能控制、并离网切换控制、微电网实时监控、微电网能量管理等。

2 微电网总体架构微电网电压等级的选取与微电网规模、微电网电源的种类、容量及接入方式、并网点注入电流及运行电压范围等密切相关。

考虑微电网的应用目的，目前微电网的电压等级主要有10kV（20kV）和380V 两种。

由于微电网与配电网存在并网运行模式，其变压器接线形式应与地区配电网相匹配（10/0.4kV通常为D11，yn）。

下面以380V微电网为例对微电网的基本结构进行阐述。

微电网的基本结构如下图所示。

微电网系统由分布式发电系统（DG）、储能装置、滤波补偿装置、智能控制系统和负荷构成。

其中可以包含多个DG和储能装置，这些DG和储能装置联合向负荷供电，整个微电网相对大电网来说是一个整体，通过主隔离设备和大电网相连接。

微电网中DG除可以提供电负荷外，还可以通过热电联产（CHP）或冷热电联产（CCHP）的形式就地向负荷用户供热或制冷，提高能源多级利用的效率。

就电负荷而言，其按性质亦可分为三类：重要负荷、可调节负荷和一般负荷。

第一章微电网1.1 微电网的前身分布式发电技术（DG）DG的定义：通过在配电网中建立单独的发电单元来对重要用户负荷进行供电，并通过PCC和外界进行能量交换。

DG的特点：（1）提高能量利用率；（2）减少各种碳化物的排放，利于环保；（3）提高电能质量和供电可靠性；（4）可以降低线损；（5）延续电网的不断膨胀。

DG存在的问题：（1）分布式电源单机计入成本高、控制困难等；（2）分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击；（3）I EEE P1547对分布式电源的入网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。

这就大大限制了分布式电源效能的充分发挥。

1.2 微电网的产生针对DG存在的问题，为协调大电网与分布式电源的矛盾充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。

在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。

第二章微电网的定义2.1 微电网的定义微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。

微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题，而微网的硬件平台建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台。

规模较小的分散独立系统，采用大量现代电力技术，将各种微电源，储能设备，直接接在用户侧。

对大电网：微电网被视为电网中的一个可控单元；对用户：满足特定需求，增加本地供电可靠性，降低馈线损耗。

微电网的组成：微电源、储能装置、控制设备、负荷、保护设备。

微电网的结构图：微电源：主要是分布式电源，其主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气机和内燃机等。

储能装置：由于微电源的分散性和规模不大特点，也受自然条件制约，另外，微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡。

微电网基本概念微网是相对传统大电网的一个概念，系指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。

微网（micro-grid，microgrid），也译为微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

是智能电网的重要组成部分。

美国电气可靠性技术解决方案联合会( CERTS-Consortium for Electric Reliability Technology Solutions)给出的定义为：微电网是一种由负荷和微型电源共同组成系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。

欧盟微电网项目(European Commission Project Micro-grids)给出的定义是：利用一次能源；使用微型电源，分为不可控、部分可控和全控三种，并可冷、热、电三联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。

背景在过去的几十年，电网规模不断扩大，已逐步发展成集中发电、远距离输电的超大互联网络系统。

但远距离输电的不断增大、使得受端电网对外来电力的依赖程度不断提高，电网运行的稳定性和安全性趋于下降，而且难于满足多样化供电需求。

另一方面，对全球常规能源的逐渐枯竭、环境污染等问题的担忧却日益突显。

鉴于此，环保、高效和灵活的分布式发电广受青睐。

分布式发电一般是指将相对小型的发电装置（一般50 MW以下）分散布置在用户/负荷现场、或邻近地点，从而实现发电供能的方式。

分布式发电具有位置灵活、分散的特点，极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输配电网升级换代所需的巨额投资；与大电网互为备用，也使供电可靠性得以改善；一般还具有污染少、能源利用效率高的优势。