浅谈微电网的现状与发展前景

魏健

摘 要：近年来，随着国民经济的快速发展，电力需求增长迅猛，同时能源供需与环境的矛盾日益突显，微电网的提出为电力行业的变革指出了一个新的方向。本文就当前微电网研究现状为背景，通过对微电网的技术创新以及存在的问题进行分析， 阐述未来微电网发展的主要方向，以为实际工作提供参考。

关键词：微电网 现状 前景

【分类号】：F426.61

我国在微电网方面的研究，目前主要区分了微电网与分布式电源间的关系，明确了微电网现阶段研究中的关键问题，并对微电网的控制策略、优化与稳定运行等展开了初步研究与仿真试验，另外，根据微电网的典型特征和运行特性给出了建立国内微电网标准体系的建议等。

一、微电网提出的背景

近年来，为适应快速发展的经济需要，电力部门以及发电企业逐年加大发电侧的投入，建设内容主要集中在火电、水电等大型发电厂上。因此，能源供需与环境的矛盾日益突显。同时国家电网也启动了智能电网和特高压的建设，电网规模不断扩大，现已逐步发展成集中发电、远距离输电的超大互联网络系统。但随着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。

分布式发电技术具有低污染、高能源利用率等优点，但其控制困难、单机接入成本高，大量接入可能会对电网造成冲击，影响电能质量和系统的安全稳定等特点也极大地影响了分布式电源的应用。大电网往往采取限制、隔离的方式来调度分布式电源，以期减小其对大电网的冲击，并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，往往都在第一时间将分布式电源退出运行，大大限制了分布式发电技术的充分发挥。

为协调大电网与分布式电源（DG）的矛盾，充分挖掘DG的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了一个解决方法，即将DG及负荷一起作为公共配网的一个单一可控的子系统——微电网，以充分挖掘分布式发电的价值和效益。

二、微电网的主要特点和优势

微电网是相对传统大电网的一个概念。从微观看，微电网可以看成是小型的电力系统，它具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡与能量优化，它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。从宏观看，微电网又可以认为是配电网中的一个“虚拟”的电源或负荷，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。

通过微电网的结构和定义可知，微电网技术是新型电力电子技术和分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合。具有以下主要特点：

（1）微网提供了一个有效集成应用DG的方式，继承拥有了所有单独DG系统所具有的优点。

（2）微网作为一个独立的整体模块，不会对大电网产生不利影响，不需要对大电网的运行策略进行修改。

（3）微网可以以灵活的方式将DG接人或断开，即DG具有“即插即用”的能力。

（4）多个DG联网的微网增加了系统容量，并有相应的储能系统，使系统惯性增大，减弱电压波动和电压闪变现象，改善电能质量。

（5）微网在上级网络发生故障时可以孤立运行继续保障供电，提高供电可靠性。

三、微电网的核心技术

从微电网整体来看，目前微电网的关键技术主要包括：新能源的接入、电力设施、控制技术、储能技术、并离网与运行控制等技术。

1. 并网技术方面。微电网有孤岛运行与并网运行两种方式。相对于孤岛模式，并网运行时微电源可以始终运行在最大功率点处，电源逆变器输出电能必须满足电网电压幅值、频率和相位一致。微电源并网发电既能最大限度合理地利用新能源，又能解决用户不断增长的用电需求。微电网与大电网并网之后，二者之间相互影响。微电网技术能够解决传统分布式电源的分散接入、单独并网所带来的整体不受控问题，有利于提升电网可控性。有利于在孤岛运行与并网运行之间平滑切换。并网逆变器在并网运行时起到了关键作用，保证了电力系统的稳定运行。并网稳定运行与控制成为微电网的核心甚至影响着了微电网的发展，将更加利于中国未来电力系统发展和超高压电网的建设需求。

2. 储能技术方面。储能是实现微电网可靠运行的重要手段。储能技术到目前为止国内的研究已经取得了重大突破。目前，从技术成熟度来看，铅酸蓄电池是目前最佳选择。

3. 优化调度方面。微电网是一个多对象、多目标的联合体。从需求侧方面，基于实际风光资源和微电网运行成本数据，采用模糊评价函数并以河北承德风力发展基地全年发电量数据为算例得出结论：在满足负荷需求和分布式电源出力限制的前提下，可提高了全网经济性和安全性。

四、微电网目前面临的主要问题

1. 技术相对不成熟

目前微电网项目尚处于试验示范阶段，仅在极个别示范区、海岛有所应用，从规划设计、设备选型到投产运行等各方面均面临着诸多问题。很多微电网设备是新研制产品，不能满足实际需求，缺乏现场经验。微电网监控与能量管理系统目前尚处于研发阶段，功能不完善，无法满足运行管理要求。

2. 国家政策不完善

微电网的建设离不开国家政策的支持，虽然政策环境支持微电网并网，但对电网企业的合理补偿存在较大欠缺，电网企业利益无法得到保证。关于微电网建设、运营模式，政府相关政策尚不清晰。

3. 标准规范不完善

目前，分布式电源已有相应的国际标准，国内标准正在制定及完善中，但对于微电网接入、规划设计、建设运行和设备制造等环节缺乏相应的国家层面的技术标准、管理规范。

4. 投资及运维成本高

为满足微电网孤网运行要求，实现自身电力电量平衡，要求配置的储能装置容量占总容量的80%以上，但目前储能系统建设投资成本较高。微电网监控平台及能量管理系统目前尚处于开发试运行阶段，投资成本高。微电网运行维护需培训专门的微网运行维护人员，承担微网所有设备的运行维护责任，尤其对于偏远地区或孤立海岛的微电网，相较一般电网运维成本高。

五、微电网发展前景

1. 保证微电网的经济运行

经济性问题是当前发展微电网需要解决的首要问题。微电网的建设势必将会引起人们对微电网的成本及收益的思考。有研究表明，微电网后期发电成本会以每年6%至10%的趋势下降。所以前期应主要通过财政补助来实现微电网成本回收。

2. 新型电动汽车与微电网结合

电动汽车在接入微电网时具有两方面作用：首先，充电时可作为是负载；其次，也可作为电源对微电网进行供电。

电动汽车不仅减少了微电网投资费用，而且提高了供电的可靠性。

3. 积极加大新能源微电网的建设

新能源微电网代表了未来能源发展趋势，是能源生产和消费革命的重要措施，是推进能源发展及经营管理方式变革的重要载体，是“互联网+”在能源领域的创新性应用，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。同时，新能源微电网是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式，符合电力体制改革的方向，可为新能源创造巨大发展空间。风、光、天然气等各类分布式能源多能互补，具备较高新能源电力接入比例，可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。

六、结语

微电网作为一项新技术，在目前处于探索阶段，但是在经济方面存在着巨大的发展潜力。虽然微电网的建设存在着前期投资较大、居民接受情况等一系列问题，但微电网发展的趋势是不变的，尤其是微电网在节能减排、提高用电效率等方面存在着的巨大优势。

参考文献：

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