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微電網(wǎng)
小型發(fā)配電系統(tǒng)
微電網(wǎng)的提出旨在實現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。
基本信息
| 中文名 | 微電網(wǎng) |
| 外文名 | Micro-Grid |
| 類別 | 新型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) |
| 又名 | 微網(wǎng) |
| 解決問題 | |
| 電壓等級 | 一般為10KV和400V |
收起
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，直流網(wǎng)絡再通過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可由儲能裝置在直流側(cè)調(diào)節(jié)。
交流微電網(wǎng)：分布式電源、儲能裝置等均通過電力電子裝置連接至交流母線。目前交流微電網(wǎng)仍然是微電網(wǎng)的主要形式。通過對PCS處開關(guān)的控制，可實現(xiàn)微電網(wǎng)并網(wǎng)運行與孤島模式的轉(zhuǎn)換。
交直流混合微電網(wǎng)：既含有交流母線又含有直流母線，既可以直接向交流負荷供電又可以直接向直流負荷供電。
中壓配電支線微電網(wǎng)：以中壓配電支線為基礎將分布式電源和負荷進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、較為集中的用戶區(qū)域供電。
低壓微電網(wǎng)：在低壓電壓等級上將用戶的分布式電源及負荷適當集成后形成的微電網(wǎng)，這類微電網(wǎng)大多由電力或能源用戶擁有，規(guī)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驗室等研究機構(gòu)組成的，在美國能源部和加州能源委員會等資助下，對微電網(wǎng)技術(shù)開展了專門的研究。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。該微電源在一個系統(tǒng)中同時提供電力和熱力的方式運行，這些微電源中的大多數(shù)必須是電力電子型的，并提供所要求的靈活性，以確保能以一個集成系統(tǒng)運行，其控制的靈活性使微電網(wǎng)能作為大電力系統(tǒng)的一個受控單元，以適應當?shù)刎摵蓪煽啃院桶踩缘囊蟆?/span>
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(tǒng)的新方法。傳統(tǒng)的方法在考慮分布式電源接入系統(tǒng)時，著重在分布式電源對網(wǎng)絡性能的影響。按傳統(tǒng)方法當電網(wǎng)出現(xiàn)問題時，要確保聯(lián)網(wǎng)的分布式電源自動停運，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)生故障時微電網(wǎng)與主電網(wǎng)無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)點是它在與之相連的配電系統(tǒng)中被視為一個自控型實體，保證重要用戶電力供應的不間斷，提高供電的可靠性，減少饋線損耗，對當?shù)仉妷浩鹬С趾托Ｕ饔?。因此，微電網(wǎng)不但避免了傳統(tǒng)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)、先進電力電子技術(shù)等實現(xiàn)集中供電與分布式發(fā)電的高效緊密結(jié)合，并積極鼓勵社會各界廣泛參與電力市場，共同推進電網(wǎng)發(fā)展。微電網(wǎng)以其智能性、能量利用多元化等特點也成為歐洲未來電網(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，并在實驗室微電網(wǎng)平臺上對這些理論進行了驗證。其后續(xù)任務將集中于研究更加先進的控制策略、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(guī)模接入以及傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過渡做積極準備。
日本標準
微電網(wǎng)是指在一定區(qū)域內(nèi)利用可控的分布式電源，根據(jù)用戶需求提供電能的小型系統(tǒng)。
東京大學給出的定義：微電網(wǎng)是一種由分布式電源組成的獨立系統(tǒng)，一般通過聯(lián)絡線與大系統(tǒng)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(tǒng)，對外表現(xiàn)為一整體單元并可以接入主網(wǎng)運行；并且將以傳統(tǒng)電源供電的獨立電力系統(tǒng)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）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(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。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。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。
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?jié)摿屠婵臻g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的種種約束都在推動著在靠近負荷中心設立相應電源。通過微電網(wǎng)控制器可以實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規(guī)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現(xiàn)微電網(wǎng)暫態(tài)控制，微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)安全、經(jīng)濟運行分析。微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)與就地控制器采用弱通訊連接。
微電網(wǎng)是一個可以實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理供能實現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)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(guī)模較小的分散的獨立系統(tǒng)，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，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(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。
微電網(wǎng)控制系統(tǒng)
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(guī)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)領域領先國家。國外正在推動微電網(wǎng)向更高電壓等級、更大容量發(fā)展。
國內(nèi)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(gòu)。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)展線路和技術(shù)路線圖，對我國微電網(wǎng)不同發(fā)展階段提出了積極的意見和建議。
河北、天津、河南、浙江、珠海等地已經(jīng)在進行微電網(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，解決了島上長期以來的缺電現(xiàn)象，最大程度地利用海島上豐富的太陽光和風力資源，最小程度地利用柴油發(fā)電，提供綠色電力。隨著整個微電網(wǎng)系統(tǒng)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，,煙臺長島分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制工程通過國家發(fā)改委驗收，正式竣工投運。這是我國北方第一個島嶼微電網(wǎng)工程，可以在外部大電網(wǎng)瓦解的情況下，實現(xiàn)孤網(wǎng)運行保證對重要用戶的連續(xù)供電，極大地提高長島電網(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)領域的重要組成部分，在工商業(yè)區(qū)域、城市片區(qū)及偏遠地區(qū)有廣泛的應用前景。隨著微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進度加快，預計微電網(wǎng)將進入快速發(fā)展期。
國內(nèi)對微電網(wǎng)的研究取得一定的進展，但與歐洲、美國及日本等由研究機構(gòu)、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(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標準和規(guī)范。
目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標準和規(guī)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(jù)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(tǒng)，儲能系統(tǒng)建設投資成本較高。儲能系統(tǒng)容量配置越大，效果越好，但成本越高，需要找到一個較好的平衡點，這和微電網(wǎng)的運行要求，峰谷電價政策等都有密切的關(guān)系。微電網(wǎng)監(jiān)控平臺及能量管理系統(tǒng)，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)于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設的指導意見，新能源微電網(wǎng)項目可依托已有配電網(wǎng)建設，也可結(jié)合新建配電網(wǎng)建設；可以是單個新能源微電網(wǎng)，也可以是某一區(qū)域內(nèi)多個新能源微電網(wǎng)構(gòu)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，采用先進的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，實現(xiàn)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，形成高效清潔的能源利用新載體。根據(jù)微電網(wǎng)使用示范項目數(shù)量和全球市場容量份額兩種方法估算，中國“十三五”期間微電網(wǎng)增量市場約為200億元-300億元，其中還不包括原有的光伏、配網(wǎng)、電動汽車和儲能需求。
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(guī)劃的專家認為，可再生能源的到來已經(jīng)是大勢所趨，微電網(wǎng)有著廣闊的市場前景。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或者局域內(nèi)實現(xiàn)一體化，包括小型電力運行管理系統(tǒng)對用電進行智能化控制，首先是智能電網(wǎng)在用戶端的具體化，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(guī)能源的高效利用結(jié)合起來，是推進能源發(fā)展及經(jīng)營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梁志鵬在論壇上解釋稱。
同時，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(cè)向社會主體放開的一種具體方式。在梁志鵬看來，微電網(wǎng)的經(jīng)營應該是電網(wǎng)企業(yè)之外的主體，其實現(xiàn)投資主體多元化要比配電網(wǎng)側(cè)更為容易。
據(jù)了解，相對于美國、日本和歐洲來講，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)于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設的指導意見》，要求在電網(wǎng)未覆蓋的偏遠地區(qū)、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)營管理新模式。
梁志鵬說，從現(xiàn)在來看，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(guī)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(qū)比較多。
發(fā)展前景
歐美日三地都在進行微電網(wǎng)的技術(shù)研究，其中日本立足于國內(nèi)能源日益緊缺、負荷日益增長的現(xiàn)實背景，展開了微電網(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、滿足用戶的個性電力需求。日本學者還提出了靈活可靠性和智能能量供給系統(tǒng)(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(tǒng)裝置，利用控制器快速、靈活的控制性能，實現(xiàn)對配電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并滿足用戶的多種電能質(zhì)量需求。日本已將該系統(tǒng)作為其微電網(wǎng)的重要實現(xiàn)形式之一。
從全球來看，微電網(wǎng)主要處于實驗和示范階段，微電網(wǎng)的技術(shù)推廣已經(jīng)度過幼稚期，市場規(guī)模穩(wěn)步成長。著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期高企，微電網(wǎng)技術(shù)應用前景看好。未來5到10年，微電網(wǎng)的市場規(guī)模、地區(qū)分布和應用場所分布都將會發(fā)生顯著變化。
國內(nèi)方面，近三年，微電網(wǎng)開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，自下而上推動力越來越顯著。2012年陸續(xù)有一批重大示范工程獲批，預期未來各地會有更多政府或企業(yè)主導的項目上馬，微電網(wǎng)在國內(nèi)的市場將非常廣闊。
有關(guān)會議
一. Symposium on Microgrids
由美國能源部與勞倫斯巴克利國家實驗室聯(lián)合主辦的微電網(wǎng)專項學術(shù)研討會，200多名學術(shù)權(quán)威參與，每年在亞洲、美洲、歐洲三地巡回，2012年9月在葡萄牙召開了上屆會議，2013年的會議將在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(mào)主辦的會議，為目前國內(nèi)最具影響力的行業(yè)峰會，歷屆演講嘉賓包括微電網(wǎng)之父Robert Lasseter教授，巴克利國家實驗室Chris Marnay教授與天津大學王成山教授等國際權(quán)威。2012年會議在浙江杭州落下帷幕。
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這家伙太懶了，什么都沒寫！
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