解读【专家PPT】智能微电网建设的关键技术

分布式发电到底是什么

课件首先厘清了一个常被混用的概念。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，用以满足特定需要。而分布式电源的外延更宽，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。

这说明在讨论分布式能源时，发电与储能、联产应放在同一个体系内理解。

分布式发电的三大分类

按燃料来源，课件把分布式发电分为三类。基于化石燃料的，包括往复式发动机技术、微型燃气轮机技术、燃料电池技术三种。基于可再生能源的，包括太阳能光伏发电、风力发电、小水电及生物质发电。

混合式分布式发电则通常指两种或两种以上的分布式发电技术和蓄能装置组合起来，形成混合分布式发电系统。这种“技术+储能”的组合思路，正是后来微电网与多能互补项目的基本逻辑。

国际标准与反孤岛保护

课件以IEEE1547为核心，列出分布式发电国际标准关注的几个方面：频率、电压、同步、保护、电流谐波、直接电流注入、闪烁。这些既是并网的技术门槛，也是设备检测的维度。

其中一条要求尤其值得注意：在DG的技术标准中，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。

这直接关系到检修人员安全和电网稳定，是分布式电源并网的硬约束。

微电网的概念与结构

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。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装置都可以联结起来构成微型电网。它既可依赖大型公共电网取得大量廉价电能，也能在本地发电能力富余时向大型电网回馈电能。

课件给出的典型结构图中，出现了PV、DMS、MGCC、MC、LC等要素，其中MGCC是微电网中央控制器，DMS是分布管理系统，MC和LC分别是微电源本地控制器与本地控制器。

美欧日三条不同的微电网路线

课件对比了三个国家或地区的微电网发展思路。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，并引入基于电力电子技术的控制方法。

欧洲强调充分利用分布式能源、智能技术、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。日本则立足于能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景，目标定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户个性化需求，其三菱公司还从规模上把微电网分为大、中、小三类。

智能微电网是智能电网的最小细胞

课件把智能电网的研究目标归纳为五条：有效保证电网安全可靠性，尤其在受到扰动时能迅速恢复到稳定运行；有效促进分布式可再生能源的利用；提高电网资产利用率；提高用户用电效率和电能质量；使电力市场化可以进一步实现。

在这些目标下，课件将智能微电网与智能电网的关系落到高级配电运行（ADO）层面，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等内容。由此得出一个判断：智能微电网是智能电网的最小“细胞”。

四项关键技术

课件把微电网研究中的关键技术归为四类：网络规划设计标准、智能化能量管理技术、高级量测技术、保护控制一体化技术。

在网络规划设计标准部分，课件区分了孤网与并网两种运行状态。孤网运行时，发电量和负荷需求要保持基本平衡，必须确保电压稳定和动态无功容量充足，并需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，必须维持微电网的暂态稳定性，所有微电网内部故障必须在内部处理。并网运行则有两条标准：大电网安全稳定运行时微电网才能并网运行，若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。

能量管理与保护控制难点

在智能化能量管理方面，课件指出微网的运行方式、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。一方面需要对微网内部各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制定合理控制策略，确保微网的安全性、稳定性和可靠性，保证高效、经济地运行；另一方面在DER单元渗透率较高时，对储能子系统进行有效的能量管理与控制，对平抑可再生能源的能量波动和负荷需求波动、维护系统稳定运行有重要作用。

保护控制一体化方面，课件点出微电网保护与传统配电网保护的两点不同：潮流双向流通；微电网在并网运行与独立运行两种工况下短路电流大小不同且差异很大。因此如何在两种运行工况下均能对微电网内部故障做出响应、并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，也是难点。控制方面则要校验已有频率、电压控制方法在微电网中的适用性，研究不同类型微电源（基于变流器和不基于变流器、可控和间歇）的运行和控制，以及更先进、智能的控制策略。

这组数据把课件中分散在各页的关键数字集中在一起。分布式发电机组容量一般低于30MW，这是分布式发电区别于集中式大机组的基本尺度；美国早期微电网的小型微电源容量小于等于500kW，反映的是另一套更小的规模边界。 微电网关键技术被归为四类，智能电网研究目标被归纳为五条，日本三菱公司把微电网从规模上分为大、中、小三档。把这些数字放在一起能看出，微电网的“小”是相对于大电网而言，实际技术边界在不同国家、不同标准下并不完全一致。