世界微电网工程介绍_经典资料

微电网简介众所周知，普通电网一般是由大型发电厂互联成大电网，远距离高压输电，通过多级配电系统到用户。

其优点就是使能源资源丰富的地区发电送往资源少又缺电的发达地区，可充分利用动力资源，发挥各类电厂机组的特点，实现水，火电配合，提高经济性；由于系统容量足够大，机组或电气设备的投切对电压频率等的影响不大，可在允许变化范围内，提高了电能质量，一般用户负载或机组的投切对供电无影响，提高供发电可靠性；合理调度可使用机组，提高设备利用率等等。

但是其不足也是非常的明显的，随着电网规模的不断扩大，远距离输电线路的输送容量不断增大，负载电网对外来电力的依赖程度也不断提高，并且使得电网运行的稳定性和安全性下降。

超大规模电力系统成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。

近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故，还有我国2008年1月的冰灾和5月的汶川大地震使得大电网的脆弱性充分暴露了出来，冰灾停运的电力线路共36 740条，停运的变电站共2 016座，南方几省的电网几乎崩溃。

另外在汶川震灾期间，四川电网发生了大面积的停电事故，这使得本已发生的灾难无疑更加雪上加霜——无电的状态给救援工作带来了巨大的困难。

由于传统大电网有许多不足，近些年来提出的微电网，正是对这些不足进行补充。

微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量，它采用了大量的现代电力技术，将微型燃气轮机、风电、光伏发电，燃料电池，储能设备等并在一起，直接接在用户侧。

对于大电网来说，微电网可被视为电网中的一个可控单元，它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电网络的需求；对用户来说，微电网可以满足他们特定的需求，如增加本地可靠性、降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率及提供不间断电源等。

微电网和大电网通过公共连接点进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。

微电网系统是能源利用技术上的“二次革命”，与传统的集中式能源系统相比，分布式能源微电网接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或高压输电，可以大大减少线损，节省输配电建设投资和运用费用；由于兼具发电、供热、制冷等多种服务功能，分布式能源可以有效的实现能源的梯级利用，达到更高的能源综合利用效率；多能互补的可再生能源（如太阳能电池、风力发电机、生物质能等）减轻环保压力（排放总量减少、减少征地及线路走廊、减少高压电磁污染）；多个电源，多种燃料，可为用户同时提供多种能源（电、热冷），解决能源危机和能源安全问题；还可以解决部分调峰问题（与燃气互补）、备用问题，将灵活地适应季节性和地域性的电力需求变化，这样使得电力系统的经济性和安全性可以达到最佳的结合，同时可提提高供电可靠性、供电质量和电网的安全性。

国内外微电网典型示范工程1. 美国美国自上世纪90年代以来发生了几次较大的停电事故，使其电力行业十分关注电能质量和供电可靠性。

因此美国对微电网的研究重点主要集中在满足多种电能质量的要求、提高供电的可靠性、降低成本和实现智能化等方面。

美国的分布式发电与微电网技术研究主要由电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)、制造商(以GE为代表)、高等院校等进行。

CERTS最早提出了颇具权威性的微电网概念：微电网是一种由负荷和微电源共同组成的系统。

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，并提供必要的控制。

微电网相对于主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方面的需求。

在美国政府机构、电力公司、大型企业的资助下，以CERTS为首的美国各科研机构建立了一系列的微电网实验平台和试点工程。

1) 威斯康辛麦迪逊分校微电网示范工程L5: 7.6kW配电网480V208VL4: 7.6kW45kVA75kVADCACL3: 7.6kWL2: 7.6kWL1: 7.6kW直流稳压电源480/208静态开关DC45kVAAC直流稳压电源图XXX 威斯康辛麦迪逊分校微电网示范工程结构如图XXX所示,威斯康星大学麦迪逊分校微电网示范工程搭建的微电网中有两台位置对等的直流稳压电源,稳压电源经逆变器输出,输出经电抗器和变压器连接到微电网公共母线上。

公共母线上连接大小相等的5个纯阻性负荷，并通过静态开关与480V配电网连接。

本示范工程主要用来研究本地下垂控制策略，微电网暂态电压，微电网频率调整和微电网联网和孤岛模式之间的无缝切换。

2) CERTS微电网示范工程配电网13.8kV远程监控系统75kVA公共母线静态开关馈线B馈线A480V 60Hz馈线C95kW电阻负荷燃气轮机60kWDCACACDC95kW电阻负荷燃气轮机60kW蓄电池DCAC蓄电池ACDC燃气轮机60kWDCAC蓄电池ACDC95kW电阻负荷电动机20kW95kW电阻负荷 M 图XXX CERTS微电网示范工程结构图如图XXX所示, CERTS微电网示范工程中分布式电源为60kW微型燃气轮机,微型燃气轮机经整流后既经逆变器给负荷供电，也可以给直接给蓄电池充电。

细数国外微电网示范工程项目发展!微电网是由多种分布式电源、储能系统、能量转换装置、负荷以及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、保护和管理的独立自治系统。

凭借运行控制和能量管理等关键技术，微电网可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。

将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。

微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的(甚至是间歇性的)分布式电源。

国际电工委员会(IEC)在《2010—2030 应对能源挑战白皮书》中明确将微电网技术列为未来能源链的关键技术之一。

示范工程是微电网相关技术及研究成果的集中验证和展示，对微电网的研究和应用均具有重要意义。

目前全球规划、在建及投入运行的微电网示范工程超过400个，分布在北美、欧洲、东亚、拉美、非洲等地区。

本文特对主要国家和地区的微电网示范工程进行介绍。

美国美国在世界微电网的研究和实践中居于领先地位，拥有全球最多的微电网示范工程，数量超过200 个，占全球微电网数量的50% 左右。

美国微电网示范工程地域分布广泛、投资主体多元、结构组成多样、应用场景丰富，主要用于集成可再生分布式能源、提高供电可靠性及作为一个可控单元为电网提供支持服务。

美国能源部对推进美国微电网的研究和发展起到了重要作用，其资助的微电网示范工程亦具有重要的典型意义。

美国能源部于2009 年启动了可再生能源与分布式系统集成项目(renewable anddistributed systems integration，RDSI)，于5 年内投资5500 万美元在8 个州建设9 个微电网示范工程项目，旨在通过集成分布式能源降低电力系统的峰值负荷。

该项目通过对微电网内部的分布式能源进行集成管理，至少能够降低15% 的配电馈线或变电站峰值负荷，从而减少大约25%的配电设备容量和10% 的发电设备容量。

微电网能量管理系统简介一、微电网能量构成微电网是近年来出现的一种新型能源网络化供应与管理技术的简称，它能够利地将可再生能源和清洁能源系统的接入，实现需求侧管理以及现有能源的最大化利用。

微电网将发电子系统、储能系统及负荷相结合,通过相关控制装置间的配合,可以同时向用户提供电能和热能,并能够适时有效地支撑大电网,起到消峰填谷的作用。

所以微电网概念一经提出,就引起世界能源专家和电力工业界的广泛重视,世界很多国家都加强了相关基础科学研究的力度,对微电网的认识随着研究的进行在不断地具体化、深入化和系统化。

而微电网对于解决我国现有大电网运行中凸显的问题,以及能源危机等相关问题,无疑是提供了一个好的解决途径。

1.1风能能源风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。

空气流具有的动能称风能。

空气流速越高，动能越大。

人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。

到2008年为止，全世界以风力产生的电力约有94.1 百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的1%。

风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。

风能优点：1.风能为洁净的能量来源。

2.风力发电是可再生能源，很环保。

3.风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。

4.风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。

1.风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。

2.进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。

3.在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。

1.2光伏能源光伏是太阳能光伏发电系统的简称。

是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。

微电网基本知识第一章微电网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。

一、微电网的定义微电网是由分布式发电、负荷、储能、蓄冷(热)及控制装置构成的单一可控的独立发电系统，是分布式能源的有效组织方式。

微电网可以实现自我控制、保护和管理的自治，它具备完整的发、输、配电功能，可依靠自身的控制及管理功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，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

二、微电网的作用(1)微电网将储能技术和分布式发电结合，解决分布式发电出力波动问题，大大提高分布式电源的有效运行时间和效率；(2)微电网可利用自身的储能进行削峰填谷，在大电网用电紧张时，可避免配电网的拉闸限电，减少大电网的备用容量；(3)在电网故障、灾害等特殊情况下，微电网离网运行可保证供电可靠性，加速大电网的故障恢复；(4)分布式发电与电网接口采用电力电子装置，可灵活地控制发电的有功、无功输出及电压输出，有助于能源的优化利用和电网节能降损。

三、可再生能源发电与微电网在用户侧，可再生能源发电(包括光伏发电、风力发电以及生物质发电等)多采用接入配电网的分布式发电形式，且具有间歇性、随机性的特点，这给电网的规划设计、保护控制与运行管理等带来一系列新问题。

研究和实践已表明，将分布式发电系统以微网的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式：一方面，微网的灵活运行模式可有效地将不同类型的分布式电源组合起来，采用冷/热/电联供等技术和理念，提高各类能源的综合利用效率，并降低大量小容量分布式电源接入对电网的影响；另一方面，微网作为大规模互联电网的有效补充，可提高电网的抗灾能力，提高负荷侧的供电可靠性，改善电能质量。

四、微电网中的储能技术微电网对储能装置的性能特点具有较为独特的要求，概括起来包括：(1)能量密度大，能够以较小的体积重量提供较大的能量；(2)功率密度大，能够提供系统功率突变时所需的补偿功率，具有较快的响应速度；(3)储能效率高；(4)高低温性能好，能够适应一些特殊环境；(5)环境友好等。

微电网的基本概念及国内外发展1微电网的提出随着电力需求的不断增长，大电网在过去数十年里体现出来的优势使得其得以快速地发展，成为主要的电力供应渠道。

然而传统电力系统网络比较大，调度困难，造价高，而用户对电网的要求越来越高了。

目前几年里，世界上出现过几次比较重大的电网事故，充分显现出了目前电网的可靠性不够高，抗风险能力还不够强。

各种灾害或者事故随时可能发生，可能对电网造成严重的影响，所以在这种情况下如果停电将可能对国民经济政治军事等带来不可低估的损失，更可能会影响到社会的稳定，国家的安全。

因此，人们开始对电力系统的发展模式另辟蹊径。

全球许多国家在近20年来，建设了很多分布式发电厂，投入大量科研经费对分布式发电系统进行了大量的研究。

传统电力系统的经济性不够高，可靠性有待改进，而分布式发电正好提高了大电网的这些特性，分布式发电成为电力系统的重要发展趋势。

分布式发电有很多优势，适应了能源分布和分散的电力需求，比如污染少、可靠性高，能源利用效率高等，这些特点，使得整个电力系统更新设备要用的巨额投资得到了减少而且缓解了投资，并且它大大改善了大电网的供电稳定性，因为分布式电源是分散开的，位置比较灵活。

分布式发电尽管有很多优点，但是有诸多问题，使其不能充分发挥出优势。

比如有很多问题限制了自身的发展，控制困难，单机接人成本高是两个突出问题。

还有如果电力系统发生故障时其必须马上退出运行，不在工作，直到故障恢复。

因为减小对大电网的冲击，大系统往往采取隔离的方式来处置分布式发电。

还有由于结构上的原因，分布式电源发电能力不够强。

以上种种原因，分布式发电不能得到充分利用，所以新能源的利用发展间受到了限制。

微电网（Microgrid）出现了，它将小功率发电单元（通常数十千瓦）与储能装置以及负荷等连接起来，形成一个可以控制的系统。

它降低了DG的缺陷，同时结合发挥其优势，向用户供热供电。

微电网技术得到了快速的发展，这是因为电力电子技术的发展，还有控制理论的不断完善。

微电网介绍范文微电网的介绍微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统(必要时含储能装置)。

微电网分为并网型微电网和独立型微电网，可实现自我控制和自治管理。

并网型微电网既可以与外部电网并网运行，也可以离网独立运行;独立型微电网不与外部电网连接，电力电量自我平衡。

我们现在的电力系统是一个大电网，所有的发电厂（火电、水电、核电、新能源等）都是并联在一起的，所有的负载都并接在大点网上。

电力的特点是发电、用电功率每时每刻都是平衡的。

大电网，每一个具体的发电机组或负载的功率占比都很小，某一个发电机组的故障或某一个大容量负载突然启动、卸载对系统都不会造成什么影响，稳定性高。

但是大电网输配电成本高，线路损耗高，电能从发电厂到用户终端需要经过升压，降压及上百公里的线路传输。

尤其是一些偏远的无电地区，如青海，等地区，因地域辽阔，人口稀少，建设大电网具有相当高的成本。

微电网具有小型化特点，对建设所要求不高，不占用输电走廊，施工周期短，能够迅速应付短期激增的电力需求。

微电网就是相对大电网而言的小电网，微电网电压等级一般在35kV及以下，用电负荷最大容量小于20MW。

微电网一般是在用电负荷周边就近建设发电厂，所以火电、核电等有污染的发电厂不适合，微电网可再生能源装机容量至少为负荷最大容量的50%。

并网型微电网全年与外部电网交换的电量要小于年用电量的50%。

微电网为什么要上储能：因为光伏、风电等新能源发电功率是间歇性的、不可预测的，用电负荷的功率曲线也有很大的随机性，微电网在独立运行时，发电功率和用电功率必须依靠电池来平衡。

电网相当于一个无穷大电源和无穷大的负载，微电网在并网运行时，可由电网来平衡发、用电的有功、无功功率，电压和频率完全由电网来维持稳定；微电网独立运行时，由电池充当电网的角色，所以电池容量越大系统越稳定。

这时必须由能量管理系统EMS来平衡有功、无功，稳定系统电压和频率。

国内外微电网典型示范工程1.美国美国自上世纪90年代以来发生了几次较大的停电事故，使其电力行业十分关注电能质量和供电可靠性。

因此美国对微电网的研究重点主要集中在满足多种电能质量的要求、提高供电的可靠性、降低成本和实现智能化等方面。

美国的分布式发电与微电网技术研究主要由电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)、制造商(以GE为代表)、高等院校等进行。

CERTS最早提出了颇具权威性的微电网概念：微电网是一种由负荷和微电源共同组成的系统。

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，并提供必要的控制。

微电网相对于主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方面的需求。

在美国政府机构、电力公司、大型企业的资助下，以CERTS为首的美国各科研机构建立了一系列的微电网实验平台和试点工程。

1)威斯康辛麦迪逊分校微电网示范工程图XXX 威斯康辛麦迪逊分校微电网示范工程结构如图XXX所示,威斯康星大学麦迪逊分校微电网示范工程搭建的微电网中有两台位置对等的直流稳压电源,稳压电源经逆变器输出,输出经电抗器和变压器连接到微电网公共母线上。

公共母线上连接大小相等的5个纯阻性负荷，并通过静态开关与480V配电网连接。

本示范工程主要用来研究本地下垂控制策略，微电网暂态电压，微电网频率调整和微电网联网和孤岛模式之间的无缝切换。

2)CERTS微电网示范工程图XXX CERTS微电网示范工程结构图如图XXX所示, CERTS微电网示范工程中分布式电源为60kW微型燃气轮机,微型燃气轮机经整流后既经逆变器给负荷供电，也可以给直接给蓄电池充电。

馈线B和馈线C经公共母线连接形成微电网，微电网经静态开关接入配电网。

配电网直接给馈线C负荷供电，经静态开关与微电网连接。

正常情况下，静态开关闭合，微型燃气轮机不发电，配电网给微电网内负荷供电，并给蓄电池充电。

当配电网发生异常时，静态开关打开，形成微电网孤岛，微型燃气轮机给孤岛内负荷供电，同时，当微电网总负荷超过微型燃气轮机发电总和时，蓄电池经逆变器放电给负荷供电，维持孤岛稳定运行。

003 欧洲微电网介绍近年来，微电网以其清洁性，能量的多元性，稳定性受到欧盟的普遍重视。

作为世界上投资力度大，参与国家多，涉及范围广的政府科技计划之一的欧盟第五研究框架（1998-2002）和第六研究框架（2002-2006），资助了微电网关于分布式能源建模和分析，微电网并网及独立运行的控制策略和算法，多个微电网并列运行等研究。

欧盟所建立的实验平台及示范项目相对于其他对微电网研究较早的美国、日本来说，数量较多。

欧盟相继在雅典、德国、法国等国家建立的微电网实验室，针对微电网不同方面的技术进行研究和验证。

这些研究涉及到微电网的运行、控制、保护、通讯、多微电网协同、经济性评估等方面。

如雅典国立大学建立的NTUA微电网，其主要是为了研究微电网中的控制策略，微电网运行模式切换及对微电网经济性的评估，同时验证微电网的上层调度管理策略。

NTUA 微电网实验室，如图所示，是单项的微电网系统，实验结果具有一定的局限性。

图1 NTUA微电网系统的主开关柜德国卡塞尔大学的太阳能技术研究所Demotec微电网结构包括几个小型微电网系统，可以实现整个微电网的重构和优化，如图所示。

DeMotec微电网主要用来示范联网和孤岛模式无缝切换，不同负荷突和分布式电源输出波动对电网稳定性影响等。

图2 Demotec微电网设备布局西班牙巴斯克地区的毕尔巴鄂市的Labein微电网则侧重多微电网下的控制策略与通讯协议的研究，联网运行时的集中与分散控制策略及电力市场中的能量交易。

图3 Labein微电网意大利米兰市的CESI微电网侧重不同类型发电设备与储能装置，可组成不同的拓扑结构。

同时多种通讯方式的采用，实现微电网上层控制，并进行微电网结构控制，电能质量的分析等研究。

图4 意大利米兰市CESI微电网与此同时，欧盟还在多个国家建立了微电网示范工程。

如希腊爱琴海基克拉迪群岛建立的Kythnos微电网示范工程，其为12户居民提供供电。

Kythnos微电网包含两个子系统，三相系统和单相系统，分别为本地负荷和通讯设施供电。