【W(wǎng)E課堂】原來微電網(wǎng)很好懂，一文詳解微電網(wǎng)

《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，積極發(fā)展以消納新能源為主的智能微電網(wǎng)，實現(xiàn)與大電網(wǎng)兼容互補；在具備條件的農(nóng)村地區(qū)、邊遠地區(qū)探索建設(shè)高可靠性可再生能源微電網(wǎng)；鼓勵具備條件的重要用戶發(fā)展分布式電源和微電網(wǎng)。大電網(wǎng)與微電網(wǎng)同步發(fā)展被寫入能源規(guī)劃，從體制層面規(guī)劃了我國電網(wǎng)未來運行的嶄新場景。

微電網(wǎng)（Micro－Grid，MG）由分布式電源（分布式光伏、分散式風電、燃氣輪機、電化學儲能、超級電容等）、用電負荷（重要、可調(diào)等不同類負荷）、能量管理系統(tǒng)（監(jiān)控、保護和自動化裝置）等組成，是一個能夠基本實現(xiàn)內(nèi)部電力電量平衡的供用電系統(tǒng)。

微電網(wǎng)應(yīng)用場景主要有有離岸或孤島用能需求的偏遠地區(qū)、大電網(wǎng)較弱或用能成本較高的地區(qū)、對用能穩(wěn)定性和用電質(zhì)量需求較高的園區(qū)。

微電網(wǎng)示意圖

01

微電網(wǎng)特征

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1．1 微型

微電網(wǎng)電壓等級一般在35kV以下；系統(tǒng)規(guī)模一般在兆瓦級及以下；與終端用戶相連，電能就地利用。

1．2 清潔

微電網(wǎng)內(nèi)部分布式電源以清潔能源為主，或是以能源綜合利用為目標的發(fā)電形式。

1．3 自治

微電網(wǎng)內(nèi)部電力電量能實現(xiàn)基本自平衡，與外部電網(wǎng)的電量交換一般不超過總電量的20％。

1．4 友好

微電網(wǎng)對大電網(wǎng)有支撐作用，可以為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電力，能實現(xiàn)并網(wǎng)／離網(wǎng)模式的平滑切換。

02

微電網(wǎng)運行狀態(tài)

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微電網(wǎng)具有并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運行模式，以及兩種模式切換中的暫態(tài)切換狀態(tài)。

2．1 并網(wǎng)模式

微電網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)互聯(lián)，進行電能交換的狀態(tài)。

2．2 離網(wǎng)模式

微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)連接斷開，微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)部用能自平衡狀態(tài)。

2．3 暫態(tài)切換狀態(tài)

微電園與電網(wǎng)在連接或斷開瞬間的狀態(tài)，系統(tǒng)需要減少暫態(tài)切換帶來的擾動，保證頻率電壓的穩(wěn)定性。

微電網(wǎng)經(jīng)典結(jié)構(gòu)

03

微電網(wǎng)的控制策略

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微電網(wǎng)分為三層控制，在離網(wǎng)模式下微電網(wǎng)常用的控制模式是主從控制和對等控制。

微電網(wǎng)的狀態(tài)與控制分層

3．1 主從控制模式

微電網(wǎng)主從控制模式是微電網(wǎng)孤島運行時，一個分布式電源或儲能裝置采用定電壓定頻率（V／F）控制，其他分布式電源采用定功率（PQ）控制的運行模式。當微電網(wǎng)并網(wǎng)時，由大電網(wǎng)提供對其電壓和頻率的支撐，所有分布式電源按設(shè)定功率輸出，最大化利用可再生能源。

當微電網(wǎng)處理孤島模式運行時，系統(tǒng)失去了大電網(wǎng)的電壓和頻率支撐，需要一個分布式電源采用定電壓定頻率控制，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，稱為主控單元，相應(yīng)的控制器稱為主控制器，其他分布式電源則仍采用定功率控制，稱為從控制單元，其控制器為從控制器。

優(yōu)點控制策略簡單，只對主控制電源有維持系統(tǒng)f／U的需求。

缺點主控制器要求高，需要進行全局信息收集與調(diào)度，對通訊系統(tǒng)要求高，一旦主控電源發(fā)生問題可能整個系統(tǒng)宕機。

3．2 對等控制模式

微電網(wǎng)對等控制模式是指微電網(wǎng)中所有分布式電源在控制上具有同等的地位，不存在主和從的關(guān)系，各控制器根據(jù)分布式電源接入系統(tǒng)點的電壓和頻率進行就地控制，共同參與系統(tǒng)的有功和無功功率分配，并共同為微電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐。

優(yōu)點即插即用，穩(wěn)定性提升。負荷變化由多個電源共同承擔，一個微電源的變化不影響整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

缺點對可控電源的容量和數(shù)量比主從控制要求多。

04

微電網(wǎng)的能量管理策略

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微電網(wǎng)能量管理通常有基于邏輯規(guī)則的控制策略和多時間尺度滾動經(jīng)濟調(diào)度算法。

05

微電網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢

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美國、歐盟、日本等國家和地區(qū)對微電網(wǎng)的研究和建設(shè)起步較早，已取得了一些成果。我國對于微電網(wǎng)的研究起步較晚，在關(guān)鍵技術(shù)上和歐美仍有差距，目前國內(nèi)對于微電網(wǎng)的研究還處于逐步推廣階段，隨著“雙碳”政策和新型電力系統(tǒng)的落地，國內(nèi)的微電網(wǎng)示范項目逐漸增多，越來越多企業(yè)加入到微電網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)中，智能微電網(wǎng)逐漸成為行業(yè)新熱點。

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