解读智能微电网建设的关键技术

分布式发电：就近配置的小型机组

材料开篇先厘清了一个容易混淆的概念。分布式发电指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组，一般低于30MW，以满足特定的需要。而分布式电源的范围更宽，除了分布式发电本身，还包括热电联产、冷热电联产以及各种靠近用户的电能存储技术。

这意味着讨论分布式能源时，不能只盯着发电环节，余热利用和储能同样是其中的组成部分。基于化石燃料的分布式发电可分为往复式发动机、微型燃气轮机、燃料电池三种；基于可再生能源的则包括太阳能光伏、风力发电、小水电及生物质发电；两种以上技术和蓄能装置组合，则构成混合式分布式发电系统。

国际标准IEEE1547：并网的技术底线

分布式发电接入电网并非没有约束。材料提到国际标准IEEE1547，其关注的指标包括电压、频率、同步、保护、电流谐波、直接电流注入和闪烁等。这些指标覆盖了分布式电源与电网接口的多个技术维度。

在关于DG的技术标准中，有一条要求被单独强调：当主电网失电、DG处于无计划孤岛时，必须尽快断开，逆变器具有反孤岛保护。这一要求直接关系到检修人员安全和电网设备安全，是分布式发电并网不可绕开的技术底线。

微电网：既能并网也能孤网运行

微电网是把分散的小型发电设备联结成网、并与大型电网联网运行的电力网。它可以把自行供电的发电设备、备用发电机组、太阳能发电装置、风力发电设备等可再生能源发电装置联结起来，构成微型电网。

这种双向关系是微电网区别于传统配电网的重要特征。从材料给出的典型结构看，微电网中涉及微电源本地控制器、本地控制器、微电网中央控制器以及分布管理系统等组成部分，说明其运行需要多层控制与管理系统协同。

各国微电网发展的不同侧重

材料梳理了美国、欧洲和日本三方的微电网发展情况。美国早期提出的微电网主要由基于电力电子技术、容量小于等于500kW的小型微电源与负荷构成，并引入了基于电力电子技术的控制方法。

欧洲的思路是充分利用分布式能源、智能技术和先进电力电子技术，实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合，并鼓励社会各界参与电力市场。日本则立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景，发展目标定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户个性化电力需求，日本三菱公司还把微电网从规模上分为大、中、小三类。三种路径反映出不同国家在资源条件和市场机制上的差异。

智能微电网是智能电网的最小细胞

材料列出智能电网的研究目标，包括有效保证电网安全可靠性、在受到扰动时迅速恢复到稳定运行、促进分布式可再生能源利用、提高电网资产利用率、提高用户用电效率和电能质量、使电力市场化进一步实现。

在智能电网的功能构成中，高级配电运行（ADO）是重要组成部分，其下涉及高级配电自动化、高级保护与控制、配电快速仿真与模拟、DER运行、AC/DC微网运行、新型电力电子装置管理系统、配电SCADA、停运管理系统、配电GIS等。可见，智能微电网是智能电网的最小细胞，微电网层面的技术突破会直接影响智能电网整体功能的实现。

四项关键技术之一：网络规划设计标准

微电网是一个单一可控单元，既可以与大电网并网运行，也可以与大电网断开孤网运行。孤网运行时，需要满足几方面标准：发电量和负荷需求保持基本平衡；电压稳定、动态无功容量充足，要有足够的发电备用容量；针对独立运行故障、分布式发电中断以及负荷波动等问题，必须维持微电网暂态稳定性，所有微电网内部故障必须在内部处理。

并网运行也有明确条件：大电网在安全稳定运行时，微电网才能够并网；如果大电网发生突发扰动，微电网和大电网断开连接、独立运行；当微电网电压、频率以及相角与大电网保持同步时，微电网才能并网。材料还指出，微电网中的电源多为微电源，包含微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池以及超级电容、飞轮、蓄电池等储能装置，各种元件特性有待研究，运行特性有待研究。

能量管理、保护控制与量测：三项技术难点

智能化能量管理技术方面，微网的运行方式、系统内DER单元的类型、渗透率及能源政策、负荷特性和电能质量约束等，与常规电力系统存在较大区别。材料提出两点要求：一是对微网系统内部各DER单元间、单个微网与主网间、多个微网间的运行调度和能量优化管理研究制定合理控制策略；二是在DER单元渗透率较高的情况下，对储能子系统进行有效的能量管理与控制，以平抑可再生能源的能量波动和负荷需求波动。

保护控制一体化技术方面，微电网保护与传统配电网保护的不同在于潮流双向流通，且并网与独立两种工况下短路电流大小不同、差异很大。如何在两种工况下均能对微电网内部故障做出响应、在并网情况下快速感知大电网故障，同时保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性，是微电网保护的关键和难点。控制方面则需要校验已有频率电压控制方法在微电网中的适用性，研究不同类型微电源的运行和控制，并发展更先进、智能的控制策略。材料列出的高级量测技术同样是微电网研究中的关键技术之一。

这组数据来自材料各页分散给出的关键参数。分布式发电的容量一般低于30MW，这是第3页给出的概念界定；美国早期微电网由容量小于等于500kW的小型微电源与负荷构成，容量门槛明显更低，反映出两种概念在规模上的差异。 IEEE1547标准关注的指标共有7类，包括电压、频率、同步、保护、电流谐波、直接电流注入和闪烁。日本三菱公司把微电网从规模上分为大、中、小三类。材料单列出的微电网研究关键技术为4项，微电网运行工况为并网与独立2种。这些数字虽小，却分别是容量界定、标准覆盖范围和运行方式的直接依据，在规划设计时往往正是需要先行确认的前置条件。