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微电网系统的优势与应用前景随着能源需求的不断增长和能源转型的加速推进，微电网系统作为一种可持续能源发展的解决方案，越来越受到人们的关注。
本文将探讨微电网系统的优势以及其在未来的应用前景。
一、微电网系统的优势微电网系统是一种小型、独立的能源系统，由分布式能源资源、能量存储设备、传输和配电网等组成。
相较于传统的中心化电网系统，微电网系统具有以下几个优势：1. 高度可靠性：微电网系统通过将能源资源分布在不同地点，并且与传统电网相连，使得能源供应更加稳定可靠。
即使在传统电网受损或故障的情况下，微电网系统可以独立运行，确保电力供应不中断。
2. 弹性和灵活性：微电网系统由多个小型电源组成，包括太阳能、风能、储能等，可以根据实际需求通过智能控制系统调整电力的供应和需求。
这种弹性和灵活性使得微电网系统能够更好地应对不同的能源变化和负荷波动。
3. 能源效率提升：微电网系统通过将能源发电与能源消费更加接近，在能源传输过程中减少能量的损耗，从而提升能源效率。
同时，微电网系统还可以对能量进行有效储存和管理，进一步提高能源的利用效率。
4. 降低碳排放：微电网系统主要采用的是可再生能源，如太阳能和风能，相较于传统的化石燃料发电，其碳排放量较低。
微电网系统的广泛应用可以有效减少温室气体的排放，降低对环境的影响，推动可持续能源的发展。
二、微电网系统的应用前景微电网系统在未来的能源领域具有广阔的应用前景，以下为几个主要方面的展望：1. 城市与工商业应用：随着城市化进程的不断加速和能源消费需求的不断增长，微电网系统将成为城市能源供应的重要组成部分。
尤其对于一些遥远地区或者新兴发展中的地区，微电网系统可以提供独立且可靠的能源解决方案。
2. 农村和偏远地区供电：对于农村和偏远地区的供电问题，微电网系统也具有很大的潜力。
由于这些地区离传统的电网较远，电力供应不稳定，微电网系统可以提供一个可靠的供电方案，满足当地居民和企业的用电需求。
3. 新能源开发和利用：微电网系统可以促进新能源的开发和利用，如太阳能和风能。
![[参考范文]微电网现状论文微电网应用前景论文](https://img.taocdn.com/s1/m/842f36046d175f0e7cd184254b35eefdc8d315e6.png)
微电网现状论文微电网应用前景论文摘要：微电网在缓解分布式电源和大电网之间的矛盾上具有很大作用，它可以改变传统负荷增长的方式，并且在降低能量损耗、提高电力系统可靠性方面有很大的潜力，在西方发达国家都得到了很好的利用。
在我国，关于微电网的很多内容都有待进一步开发，很多问题也都需要进一步解决。
只有这样，才能充分利用微电网，为用户提供优质服务。
随着我国可持续发展战略的提出，合理开发有效的绿色能源成为热门。
目前，我国已经陆续开发了太阳能、风能等分布式电源（DERs），但这些电源对大电网的运行有很大的负面影响，这样就限制了分布式电源的开发和使用，所以微电网的研究被提上了日程。
1 微电网的概念微电网是集合风电、燃气轮机、燃料电池、光伏发电等现代电力技术于一体的分散独立系统，可以直接与用户侧相接。
微电网是相对于大电网而言的，它是电网中可以控制的单位，也可以依靠数秒内的动作来满足外部输配电网络的需要。
微电网为客户提供的服务主要包括：降低馈线损耗、提高能量使用率、维持持久电源、保持电压稳定性等。
微电网和大电网之间还可以进行一定的能量交换，从而为持久供电提供储备。
微电网在DERs并网中有着强大的功能，且由于这种电力电子技术属于可控单元，所以微电网可以充分利用DERs对潮流进行调节。
当然，微电网目前只是大电网的补充，但是其发展潜力很大，目前在很多西方发达国家都得到了很好的研究和应用。
2 微电网的研究现状2.1 美国微电网的研究现状微电网的概念最早产生于美国，目前美国对微电网的研究处于世界顶级水平，美国可靠性技术解决方案协会对微电网的研究代表了该国的最高水平。
可靠性技术解决方案协会在2002年提出了微电网的概念，他们认为微电网是由负荷和微型电源共同组成的系统，其内部电源由电力电子器件负责转换。
相对于大电网而言，微电网就是一个单一的、可控的那一幕，可以实现同时提供能量和电能的目标。
可靠性技术解决方案协会关于微电网最大的研究成果是当微电网和主网解列时，微电网还可以维持其电能供应。
第36卷第1期中国电机工程学报V ol.36 No.1 Jan.5, 2016 2 2016年1月5日Proceedings of the CSEE ©2016 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.01.001 文章编号：0258-8013 (2016) 01-0002-16 中图分类号：TM 71直流微电网关键技术研究综述李霞林1，郭力1，王成山1，李运帷2(1．天津大学智能电网教育部重点实验室，天津市南开区 300072；2．阿尔伯塔大学电气与计算机工程系，加拿大埃德蒙顿 T6G 2V4)Key Technologies of DC Microgrids: An OverviewLI Xialin1, GUO Li1, WANG Chengshan1, LI Yunwei2(1. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education, Tianjin University, Nankai District, Tianjin 300072, China;2. Department of Electrical and Computer Engineering, University of Alberta, Edmonton, AB, T6G 2V4, Canada)ABSTRACT: As an important part of the future smart distribution system, microgrid can make a significant contribution to promote energy saving, emission reduction and achieve the sustainable energy pared with AC microgrids, the DC microgrid has been a promising solution for interfacing the solar/wind renewable energy sources based distributed generation systems, energy storage systems, electric vehicles and other DC loads, with less energy conversion stages. So the system can operate with improved energy conversion efficiency, economy and reliability.In this paper, firstly, the latest research and development of technologies and platforms of DC microgrids from industry and academia was summarized. Secondly, the topology structure, optimal planning, operation control, protection and communication technology of DC microgrids were described and analyzed. Finally, the future development and application of DC microgrids were described in AC/DC hybrid microgrids, hybrid distribution systems and energy internets.KEY WORDS: DC microgrid;energy internet;smart distribution system; operation and control摘要：微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。
主要国家微型电网部署现状及展望微型电网由分布式电源、用电负荷、能量管理系统等组成。
作为新一代电力系统的重要组成部分，微型电网充分利用风力、太阳能等产生的清洁电力，减少了石油和煤炭等化石燃料发电带来的污染排放，灵活性好、经济环保、能效较高。
当前全球约有21000个微型电网为4800万人服务，到2030年被服务人口将扩大到5亿，届时需要部署217000个微型电网，其中大部分是太阳能微型电网，可以避免15亿吨二氧化碳排放[1]，各地用于构建微型电网的储能装机容量将达到37吉瓦，创造约401亿美元的营收[2]。
近年来，各国积极部署微型电网，纷纷制定政策和法规来促进微型电网的建设与应用，赋能加速电力行业能源转型。
本文梳理了2020年以来美国、欧盟、澳大利亚、加拿大、中国等主要国家在微型电网方面的部署情况和典型案例，总结了微型电网发展的重点方向和关键技术，以供决策参考。
一、主要国家微型电网部署情况1、美国美国部署微型电网的重点主要集中在提高供电可靠性和实现电网智能化方面。
2020年12月，美国能源部（DOE）开始制定“微型电网规划战略”（Microgrid Program Strategy）[3]，旨在到2035年，将微型电网打造成未来电力输送系统的重要组成部分，构建韧性、零碳、可负担的电力网络，将微型电网从设计到调试阶段的时间和成本分别降低20%、15%。
2021年5月，DOE宣布研发出监测安装在美国各地微型电网的新型交互式工具[4]，有助于电网安装经验交流和相关数据文件下载。
2023年10月，DOE发布105亿美元的“电网韧性与创新伙伴关系计划”（GRIP）[5]，将在美国44个州部署400个独立微型电网，增强电网系统韧性。
目前，加利福尼亚州、密歇根州、佛罗里达州等地均部署有微型电网[6]，多由太阳能光伏和储能系统组成。
2、欧盟欧盟微型电网建设主要集中于制定更先进的解决方案和示范项目部署。
2022年4月，欧洲能源转型智能网络技术与创新平台（ETIP SNET）公布《2022—2025年综合能源系统研发实施计划》重点资助项目[7]，包括支持孤岛模式运行的微型电网。
微网--大规模集成小型发电设备到低压配电网络简介分布式发电单元（DG）在客户端的安装应用的经济潜力关键在于利用局部的燃料发电时产生的余热机会。
因此，在发展小型，千瓦级和热电联供应用方面取得重大进展。
这些系统在欧洲北部国家的发电中发挥了重要作用，而光伏系统则期待在欧洲北部国家发挥更大的作用。
微型热电联供和光伏系统的应用提高了利用能源发电的效率，且实质上提高了有关碳排放的环境效益，考虑到满足京都议定书，而且，靠近需求侧的发电可以提高客服的服务质量。
从实用角度来看，分布式发电单元靠近负荷，减少了电流在输电网和配电网流动，这产生两方面的影响：降低损耗和抑制输电网络的扩大。
因此，分布式能源的使用可以减少对输电和配电设施的需求，然而，对分布式能源的逐渐增加控制的不力给配电网的运行和控制增添了大的难度。
微网给用分散的方法协调分布式能源（DER）使用提供了可能性，因此表现为运行单一，整体控制。
从这点来看，分布式能源能可以提供充分的优势。
微网由低压配电侧的分布式电源，如微型燃气汽轮机组，燃料电池，光伏系统等，和储能装置，如飞轮，超级电容和蓄电池，以及可控负荷组成；具有很强的可控性。
微电网与中压配电网相连，当上游网络发生故障时，为电网能与主网隔离运行；因此，微电网在系统故障后的缓解拥挤和帮助恢复中提供网络支持。
从负荷侧来看，微网能满足当地电力和热负荷需求，提高供电可靠性，减少废气排放，通过提供电压支持、减少电压跌落等，改善电能质量，降低能源供应成本。
本文概述了关于微网的技术和经济运行的问题，提供了一些欧盟资助项目（微网—大规模集成小型发电设备到低压配电网络）的调查结果，欧盟合同ENK5-CT-2002-00610。
微网对服务质量的影响当前分布网络的设计使得中压和低压网络的性能对客户端的服务质量产生主要的影响，然而高压输电和配电网络中的扰动将非正常的影响与低压和中压网络连接的客户的供电可靠性。
在大多数欧盟国家中，超过80%的用户扰动和短时停电都是中压和高压输电网的原因。
微电网的技术特点现状与未来发展1微电网的发展缘起分布式发电就是利用各种可用和分散存在的能源，如：太阳能、风能等可再生能源和天然气为燃料的冷/热/电联供系统。
分布式发电的特点主要表现为：位置灵活、分散，适应分散电力需求和资源分布；可以与大电网互为备份，改善供电可靠性；容易满足负荷需求，有利于可再生能源高效和规模化利用。
我国可再生能源发电模式是集中发电远距离输电与分布式发电相结合的方式。
为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分利用分布式电源为电网和用户带来的价值和效益，提出了微网（微能源网）的概念。
欧盟对于微电网的定义是：微网是利用分布式能源、储能装置和可控负荷共同组成的低压网络，容量范围从几百千瓦到几个兆瓦，能够与配电网并联运行，在上一级电网故障时可脱网独立运行，故障恢复后可重新并网。
国网电科院对微电网的定义是：微网是由分布式电源、储能和负荷构成的可控储能系统，可平滑接入大电网和独立自治运行，是发挥分布式电源效能的有效方式。
2微电网的特征微电网是指以分布式电源为主，利用储能和控制装置进行实时调节，实现网络内部电力电量平衡的小型供电网络，可并网运行也可离网运行。
由于风电、光伏发电等分布式电源具有分散性和间歇性的特点，对电网的电能质量、控制保护、运行可靠性带来不利影响，随着储能和运行控制等技术的进步，本世纪初欧美部分学者提出了微电网概念。
总结美国、欧洲、日本等国20个微电网试点工程，具备以下四个基本特征：1.微型：微电网电压等级一般在10kV以下；系统规模一般在兆瓦级及以下；与终端用户相连，电能就地利用。
2.清洁：微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能源综合利用为目标的发电形式。
天然气多联供系统综合利用率一般应在70%以上。
3.自治：微电网内部电力电量能实现基本自平衡，与外部电网的电量交换一般不超过总电量的20%。
4.友好：微电网对大电网有支撑作用，可以为用户提供优质可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。
微电网相关技术及方向研究摘要：微电网已成为一些发达国家解决电力系统众多问题的一个重要辅助手段。
微电网以其更具弹性的方式协调分布式电源，从而促进充分发挥分布式发电的作用。
本文主要介绍了微电网的相关技术以及国外的发展情况，并对国内的发展前景作出分析。
关键词：分布式发电，微电网，CERTS1.微电网产生背景：随着国民经济的发展,电力需求迅速增长,电网规模不断扩大,超大规模电力系统的弊端也日益凸现,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。
尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故,2008年年初中国南方冰灾还是在汶川震灾期间,中国电网都发生了大面积的停电,电网的脆弱性充分暴露了出来。
分布式发电可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性,具有污染少、可靠性高、能源利用效率高,同时分布式电源位置灵活、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,它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善。
欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统,并取得了突破性进展。
尽管分布式电源优点突出,但本身存在诸多问题,如分布式电源单机接入成本高、控制困难等。
另外,为减小分布式电源对大电网的冲击,大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源,当电力系统发生故障时,分布式能源必须马上退出运行。
这就大大限制了分布式能源的充分发挥,也间接限制了对新能源的利用为了降低DG带来的不利影响,同时发挥DG积极的辅助作用,一个较好的解决方法就是把DG和负荷一起作为配电子系统———微网(Micro-grid)2.微电网技术概念:在不改变现有配电网络结构的前提下，为了削弱分布式电源对其的冲击和负面影响，美国电力可靠性技术解决方案协会(The Consortium for Electric Reliability Technology Solutions，CERTS)提出了一种能更好地发挥分布式发电潜能的一种组织形式——微电网(Micro Grid)。
微电网技术市场前景分析引言微电网是一种基于分布式能源资源的电力系统，可以形成一个能够独立运行的小型电力网络，能够提供可靠、清洁和高效的电力供应。
随着能源危机和环境问题的日益加剧，微电网技术受到了广泛关注。
本文将对微电网技术市场前景进行分析。
微电网技术市场现状国内微电网技术市场现状近年来，中国政府对微电网技术的支持力度不断增加。
国家能源局发布了《关于加快推进微电网建设的指导意见》，鼓励利用分布式能源资源开展微电网建设。
目前，国内微电网技术市场呈现出快速发展的态势。
国际微电网技术市场现状在国际上，微电网技术的应用也越来越广泛。
美国、欧洲等发达国家已经建立了完善的微电网技术体系，并且形成了相对成熟的市场。
微电网技术不仅被应用于城市、农村和工业园区等领域，还在重要基础设施和军事设施中得到广泛应用。
微电网技术市场前景政策扶持推动微电网技术市场发展政府的政策扶持是推动微电网技术市场发展的重要因素。
中国政府通过出台一系列政策文件，鼓励企业进行微电网项目建设。
此外，政府还提供了多样化的补贴和奖励政策，吸引了更多企业和投资者的参与。
能源转型推动微电网技术市场需求增长随着全球能源转型的深入推进，对清洁能源的需求不断增加。
微电网技术作为一种能够更好利用分布式能源资源的技术，受到了广泛关注。
未来，随着清洁能源的进一步普及，微电网技术市场的需求将会进一步增长。
科技创新提升微电网技术市场竞争力科技创新对于微电网技术市场的发展至关重要。
随着技术的不断进步，微电网技术的成本不断降低，效率和可靠性不断提升。
目前，微电网技术已经进入了第三代，包括了智能化管理系统、储能技术等创新。
这些创新将进一步提升微电网技术市场的竞争力。
市场竞争愈发激烈随着微电网技术市场的不断发展，市场竞争也变得日益激烈。
国内外各类企业纷纷涉足微电网技术市场，竞争日益激烈。
对于企业来说，要想在市场中占据一席之地，需要具备实力与创新能力，并寻找合适的市场定位和竞争策略。
第32卷第16期电网技术V ol. 32 No. 16 2008年8月Power System Technology Aug. 2008 文章编号：1000-3673（2008）16-0027-05 中图分类号：TM727 文献标识码：A 学科代码：470·4099微电网的研究现状及在我国的应用前景郑漳华，艾芊（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市闵行区 200240）Present Situation of Research on Microgrid and Its Application Prospects in ChinaZHENG Zhang-hua，AI Qian（School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiaotong University，Minhang District，Shanghai 200240，China）ABSTRACT: In this paper, at first the appearance background of microgrid and its meaning as well as the concept and structure of microgrid are presented, and a classical diagram of microgrid is given. Then, the present development of microgrids in United States, Europe and Japan and demonstration projects are described in detail, the development ideas and the future development direction of microgrids in these places are compared and summarized. At last, the significance of microgrids in future development of power grids in China is prospected and some problems to be especially considered in the domestic research on microgrid are put forward.KEY WORDS: microgrid；distributed generation (DG)；power quality and reliability (PQR)摘要：首先介绍了微电网概念的产生背景和意义以及微电网的概念和结构，并给出了微电网的经典示意图；然后详细介绍了美国、欧洲和日本微电网的发展现状及其示范工程，对比了3者不同的微电网发展理念，概述了其微电网的未来发展方向；最后，展望了微电网对于中国未来电网发展的重要意义，提出了国内微电网研究应重点考虑的一些问题。
微电网国内外发展现状浅析作者：宋宇泽宋庆会来源：《中国科技纵横》2017年第09期摘要：本文从微电网概述、国外微电网发展现状、我国微电网发展现状等三个方面总结了微电网的发展现状，并探讨了我国未来微电网的发展方向，希望能通过几个方面的调查和分析，了解未来微电网的发展趋势，尽早实现新能源、多能源的替代与利用。
关键词：微电网；概述；展望中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0163-01为应对全球气候变化，中国已向世界公布了自己的减排目标和计划，为此，加快实现我国能源结构调整与转型，发展包括可再生能源在内的新能源，已上升为国家战略，可再生能源电力高比例接入电网成为必然趋势。
作为一种重要的技术解决方案，微电网（micro-grid）被提出用于解决可再生分布式能源的接入和管理问题。
1 微电网概述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方面的需求。
当微电网与主网因为故障突然解列时，微电网还能够维持对自身内部的电能供应，直到故障排除。
微电网主要具有以下特点：1.1 独立性微电网是一个由多元件组成的小型独立系统，能很好的操控，可以不受外界干扰单独正常自控运行。
1.2 互动性微电网运行控制在采集分布式单元信息的基础上，实现了配电网、微电网、控制器间的互动通信。
1.3 多元性微电源构成多元化，有热电联产燃气轮机、柴油机等高效低污染电源及风力、光伏发电单元。
负荷类型多元化，有敏感型、非敏感型，可控型、非可控型等。
2 国外微电网发展现状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。
美国权威机构CERTS（Consortium for Electric Reliability Technology Solutions）最早提出微电网概念，CERTS在其微电网概念报告中，对微电网的主要思想和关键性技术问题进行了详细的描述，引入了使用电力电子技术的控制方法并形成了特色的对等控制思想，具有代表性的工程有2001年威斯康星大学麦蒂逊分校微电网示范工程，2005年北部电力微电网第一示范工程等。
微电网关键技术研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展的需求，微电网作为一种新兴的分布式能源系统，正逐渐展现出其独特的优势和巨大的潜力。
微电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，其能够在并网和孤岛两种模式下运行，既可以与外部电网互联，也可以孤立运行，为局部地区提供电力和热能。
本文旨在深入研究微电网的关键技术，包括微电网的控制策略、能量管理、保护技术、稳定性分析以及经济性评估等方面。
通过对这些关键技术的探讨，旨在提高微电网的运行效率和稳定性，优化能源利用结构，促进可再生能源的消纳和应用，为微电网的未来发展提供理论支持和实践指导。
本文首先将对微电网的基本概念、特点和发展现状进行概述，为后续研究奠定基础。
接着，将重点分析微电网的控制策略，包括其并网和孤岛模式下的控制方法，以及如何实现微电网与外部电网的协调控制。
随后，将探讨微电网的能量管理技术，包括储能装置的优化配置、能量调度和负荷管理等方面，以提高微电网的自平衡能力和供电可靠性。
本文还将研究微电网的保护技术和稳定性分析方法，确保微电网在故障和扰动下的安全稳定运行。
将对微电网的经济性进行评估，探讨其经济效益和社会效益，为微电网的推广应用提供决策依据。
通过本文的研究，期望能够为微电网的关键技术提供新的思路和解决方案，推动微电网技术的进一步发展和应用，为实现全球能源可持续发展贡献力量。
二、微电网的基础理论微电网作为一种新型电力系统，其基础理论涉及多个学科领域，包括电力电子、控制理论、可再生能源技术等。
微电网的基础理论主要包括微电网的构成、运行方式、控制策略和保护技术等。
微电网的构成是其基础理论的核心。
微电网通常由分布式电源、能量转换系统、能量管理系统和负荷等部分组成。
分布式电源可以是风能、太阳能等可再生能源发电系统，也可以是柴油发电机等传统能源发电系统。
能量转换系统负责将分布式电源产生的电能转换为适合微电网使用的电能形式。
第43卷第13期电力系统保护与控制V ol.43 No.13 2015年7月1日Power System Protection and Control Jul. 1, 2015微电网保护研究综述周 龙，齐智平(中国科学院电工研究所，北京 100190)摘要：微电网的保护是微电网大规模发展过程中需要解决的关键问题之一。
由于微电网存在孤岛运行模式以及分布式电源的大量接入，导致其故障电流的特征不明显，使得配电网中传统的保护策略存在拒动或者误动的情况，国内外研究人员针对此问题展开广泛研究。
总结并分析了近年来微电网保护领域内的研究成果，首先梳理出微电网保护需要克服的难点和关键技术，然后将相关文献中采用的微电网保护方法分成七类，分别归纳了差动保护、过流保护、距离保护、自适应保护、基于电压量的保护、基于智能算法的保护以及故障电流补偿方法的技术特点和适用性。
最后，在结论部分给出了微电网保护技术的主要特点和未来发展趋势，为其后续研究和应用提供参考。
关键词：微电网；保护；分布式发电；孤岛；接地故障A review of the research on microgrid protection developmentZHOU Long, QI Zhiping(Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences (CAS), Beijing 100190, China)Abstract: Microgrid protection is one of the crucial problems to be solved during the rapid development of microgrid.Since microgrid has many distributed generations connected and is capable of operating in both grid-connected and islanded mode, no obvious features of its fault current can be observed which makes the traditional protection strategy in distributed grid refuse or mistake to respond to the fault. Researchers around the globe have engaged wide studies on this subject. This paper summaries and analyzes various study results in the microgrid protection area. Firstly, the technical challenges in microgrid protection are summed up. And then the existing protection techniques on microgrid are sorted into seven categories, which are differential protection, overcurrent protection, adaptive protection, voltage based protection, intelligent algorithm based protection and fault current compensation method. The benefits and drawbacks of each techniques are presented and discussed. Finally, the possible future trends of microgrid protection are concluded which would provide reference to the following studies in this field.Key words: microgrid; protection; distributed generation; islanding; ground fault中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2015)13-0147-080 引言风电和光伏等分布式电源的大量直接并网，将给配电网的运行控制和保护带来很多问题。
微电网国内外研究水平综述微电网已成为一些发达国家解决电力系统众多问题的一个重要辅助手段，所以分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向。
随着电网中分布式发电系统数量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛，随着世界科技的不断进步，当今电网的负荷越来越大，随之而来的是问题不断的增多。
解决当今电力系统中存在的诸多问题已经成为研究者们头等的问题。
长期以来，电力系统向大机组、大电网、高电压的方向发展。
进入20 世纪80 年代，各种分散布置的、小容量的发电技术又开始引起人们的关注，经过20 多年的发展，分布式发电已成为一股影响电力工业未来面貌的重要力量。
1) 应对全球能源危机的需要。
随着国际油价的不断飙升，能源安全问题日益突出，为了实现可持续发展，人们的目光转向了可再生能源，因此，风力发电、太阳能发电等备受关注，快速发展并开始规模化商业应用，而这些可再生能源的发电大都是小型的、星罗棋布的。
2) 保护环境的需要。
CO2 排放引起的全球气候变暖问题，已引起各国政府的高度重视，并成为当今世界政治的核心议题之一。
为保护环境，世界上工业发达国家纷纷立法，扶持可再生能源发电以及其他清洁发电技术(如热电联产微型燃气轮机) ，有利地推动了DG的发展。
3) 天然气发电技术的发展。
对于天然气发电来说，机组容量并不明显影响机组的效率，并且天然气输送成本远远低于电力的传输，因此比较适合采用有小容量特点的DG。
4) 避免投资风险。
由于难以准确地预测远期的电力需求增长情况，为规避风险，电力公司往往不愿意投资大型的发电厂以及长距离超高压输电线路。
此外，高压线路走廊的选择也比较困难。
这都促使电力公司选择一些投资小、见效快的DG项目来就地解决供电问题。
在国际上，DG 的发展方兴未艾。
在美国，1978 年修改了《公共事业法》，以法律的形式要求各电力公司接受用户的小型能源系统，特别是热电机组并网;2000 年，热电联产装机容量已占总装机容量的7 %，预计到2010 年将占其总装机容量的14 %;2008 年，风力发电装机容量达2500 万kW;太阳能装机容量达87 万kW。
欧洲在世界上最早开始应用DG。
目前，丹麦、芬兰、挪威等国的DG 容量均已接近或超过其总发电装机容量的50 %;欧洲DG 应用规模最大的德国，2008 年末风电装机容量达到2300 万kW ，太阳能发电装机容量达540 万kW。
我国应用的DG 原来主要以小水电为主，风电、光伏发电等起步相对较晚。
2003 年以来，国家强力推进节能减排，颁布了《可再生能源法》并制定了一系列促进可再生能源利用与提高能效技术发展的政策。
到2008 年底，我国风力发电装机容量达到1200 万kW ，跃居世界第三位;光伏发电装机容量达到14 万kW。
近年来，各国政府对能源安全与环境问题高度重视。
美国、欧盟都提出2020 年应用可再生能源占总能源消费的比例超过20 %;我国也制定了2020 年应用可再生能源占消费总能源的比例达15 %的目标。
目前，各国可再生能源发电容量在总发电装机容量中的比例远低于这些目标，可见DG的发展空间巨大。
目前，风力发电等可再生能源发电的成本还远高于常规燃煤发电，只有国家实行优惠的税收政策并给予一定的财政补贴，才能调动投资者发展DG 的积极性。
其次，DG 并网技术也是制约DG发展的重要因素，因此，智能电网的提出，从技术上为解决这一问题创造了条件。
1. 微电网在美国的发展美国CERTS最早提出了微电网的概念, 并且是众多微电网概念中最权威的一个。
美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500KW 的小型微电源与负荷构成,并引人了基于电力电子技术的控制方法。
电力电子技术是美国CERTS微电网实现智能、灵活控制的重要支撑, 美国CERTS微电网正是基于此形成了“即插即用”plug and play与“对等”(peer and peer)的控制思想和设计理念。
美国CERTS对其微电网的主要思想及关键问题进行了描述和总结, 系统地概括了美国CERTS微电网的定义、结构、控制、保护及效益分析等一系列问题。
目前, 美国CERTS微电网的初步理论研究成果已在实验室微电网平台上得到了成功检验。
由美国北部电力系统承建的Mad River微电网是美国第一个微电网示范工程, 学者们希望通过该工程进一步加深对微电网的理解, 检验微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略以及经济效益等, 并初步形成关于微电网的管理政策和法规等, 为将来的微电网工程建立框架。
美国的微电网工程得到了美国能源部的高度重视。
2003年布什总统提出了“电网现代化grid modernization”的目标指出要将信息技术、通信技术等广泛引入电力系统实现电网的智能化。
在最后出台的“Grid 2030”发展战略中美国能源部制定了美国电力系统未来几十年的研究与发展规划微电网是其重要组成部分之一。
在2006年的美国微电网会议上, 美国能源部对其今后的微电网发展计划进行了详细剖析. 从美国电网现代化角度来看, 提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、实现智能化将是美国微电网的发展重点。
CERTS微电网中电力电子装置与众多新能源的使用与控制, 为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
2.微电网在日本的发展日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景, 也展开了微电网研究, 但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求。
对于微电网的定义, 日本三菱公司将微电网从规模上分为三类, 具体如表1所示。
表1.三菱公司对微电网的分类从表中可看出, 以传统电源供电的独立电力系统也被归人微电网研究范畴, 大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。
基于该框架, 目前日本已在其国内建立了多个微电网工程。
此外, 日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统FRIENDS-----flexible reliability and intelligent electrical energy delivery system, 其主要思想是在配电网中加人一些灵活交流输电系统(FACTS)装置, 利用FACTS控制器快速、灵活的控制性能, 实现对配电网能源结构的优化, 并满足用户的多种电能质量需求。
目前, 日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一。
多年来, 新能源利用一直是日本的发展重点。
为此, 日本还专门成立了新能与工业技术发展组织(NEDO)统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。
NEDO在微电网研究方面已取得了很多成果。
日本对微电网定义的拓宽以及在此基础上所进行的控制、能源利用等研究, 为小型配电系统及基于传统电源的较大规模独立系统提供了广阔的发展空间。
3.微电网在欧洲以及其它各国的发展电力市场需求、电能安全供给及环保等角度出发, 欧洲于2005年提出“聪明电网”计划, 并在2006年出台该计划的技术实现方略。
作为欧洲2020年及后续的电力发展目标, 该计划指出未来欧洲电网需具备以下特点a 灵活性。
在适应未来电网变化与挑战的同时,满足用户多样化的电力需求。
b可接人性。
使所有用户都可接人电网, 尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用。
c可靠性。
提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求。
d 经济性。
通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。
基于上述特点, 欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合, 并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场, 共同推进电网发展。
微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。
欧盟资助的第6个框架计划2002年-2006年名为“Advanced Architectures and Control Concepts for MORE MICROGRIDS”的项目，对微电网的设计进行进一步细化。
要求微电网具有灵活可变的多种拓扑连接方式，以适应在多种运行状态下可靠性、经济性和供电电能质量的综合最优]。
目前, 欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。
其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等为分布式电源与可再生能源的大规模接人及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。
除美国、日本、欧洲外加拿大、澳大利亚等国也展开了微电网研究。
从各国对未来电网的发展战略和对微电网技术的研究与应用中可清楚看出, 微电网的形成与发展绝不是对传统集中式、大规模电网的革命与挑战而是代表着电力行业服务意识、能源利用意识、环保意识的一种提高与改变。
微电网是未来电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段, 是对大电网的有益补。
下表2是国外几家实验室的微电网研究对比。
表2.微电网研究对比4. 微电网在我国的发展分布式发电在电力系统中所古的份额还比较小但是随着电力负荷的快速增长，电力市场的推行，以及分布式发电技术和电力电子技术的发展，分布式发电在未来十年内将会有实质性的发展，主要体现在以下几个方面：a 为城市配电网的工业、商业、企事业以及居民等用户提供电力主要发电形式为小型燃气轮机、燃料电池以及太阳能发电等。
b 为农业、山区、牧区以及偏远用户提供电力主要发电形式为小型燃气轮机、风力发电、化学能发电以及太阳能发电等。
c 用于能源的综合利用在城市主要表现在为居民小区、商用楼宇等提供制冷、供热以及供电等综合的能源解决方案;在农村主要表现在为住户实现废物处理利用、供气以及供电等生态能源循环体系的建立。
d 利用分布式发电启动快、分布广、发电调节容易等特点，为电力系统的紧急控制提供后备容量以及事故后的支撑点和启动点，通过分布式电源与大电网的相互补充、协调能够有效地提高系统的鲁棒性。
中国尚未提出明确的微电网概念, 但微电网的特点适应中国电力发展的需求与方向, 在中国有着广阔的发展前景, 具体体现在a 微电网是中国发展可再生能源的有效形式。
“十一五”规划已将积极推动和鼓励可再生能源的发展作为中国的重点发展战略之一。
一方面充分利用可再生能源发电对于中国调整能源结构、保护环境、开发西部、解决农村用能及边远区用电、进行生态建设等均具有重要意义另一方面, 中国可再生能源的发展潜力十分巨大。
据专家估计, 中国新能源和可再生能源的可获得量是每年7.3×102标准煤, 而现在的每年开发量不足4×107标准煤。
中国制定的2020年可再生能源发展目标也已将可再生能源发电的装机容量定位为100GW。
