陳悅

一、微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

微型電網(wǎng)相對于大電網(wǎng)來說，從某種意義上講，也可以算是一個孤島電網(wǎng)，微型電網(wǎng)中，包含有多個分布式電源和儲能元件，它通過PCC點和大電網(wǎng)相連，通過系統(tǒng)元器件向大電網(wǎng)負荷供電。分布式電源DG的種類很多，一般有風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、微型燃料電池、微型燃氣輪機等等、小型水電、小型電熱聯(lián)產(chǎn)。典型的微型電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)為放射狀，內(nèi)含A、B、C三條饋線；三條饋線通過PCC點（靜態(tài)開關）和配電系統(tǒng)相接；期待實現(xiàn)微電網(wǎng)在孤島模式和并網(wǎng)模式中穩(wěn)定、平滑、無縫的轉(zhuǎn)換；以及實現(xiàn)電能的靈活傳輸。饋線A、B兩個重要的負荷均為敏感電源；饋線C是普通電源也是一個非敏感性的負荷。圖中有太陽能光伏電池、微型燃氣輪機及燃料電池3種分布式電源向配電網(wǎng)供電；微電網(wǎng)最強大的地方就在于，當主配網(wǎng)的電能質(zhì)量下降或不滿足使用需求時，例如主配網(wǎng)故障的時候，微電網(wǎng)能孤島獨立運行，繼續(xù)滿足用戶的用電需求。如果微電網(wǎng)自身不能繼續(xù)保證優(yōu)質(zhì)電能，那么可以斷開C饋線上的負荷，待故障消除，電能質(zhì)量恢復后，主斷路器重新合閘，繼續(xù)保證系統(tǒng)過渡回并網(wǎng)模式。

二、微電網(wǎng)的元件

（1）微型電源。微型電網(wǎng)中的微型電源一般是指，安裝在微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式電源和儲能裝置相結(jié)合的裝置，而在實際應用中，分布式電源的種類有很多種，其中主要的有：第一，微型燃氣輪機。微型燃氣輪機的發(fā)電效率很高，可以達到30%，一般以天然氣、甲烷、汽油等為燃料；微型燃氣輪機的體積小、質(zhì)量小、效率高，是目前最成熟的分布式電源。第二，太陽能光伏發(fā)電。太陽能光伏電池是將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，十分清潔，毫無疑問是我們發(fā)展綠色能源的重要部分，即便現(xiàn)在光纖的制造成本很高，但是其前景依舊非常樂觀。第三，風力發(fā)電。風力發(fā)電機分為風力機和發(fā)電機，風速作用在風力機上，產(chǎn)生了扭力，驅(qū)動輪轂旋轉(zhuǎn)，通過齒輪箱高速軸、剎車和連軸器于異步發(fā)電機相連，從而發(fā)電運行。第四，微型燃料電池。微型燃料電池是利用富含氫元素的燃料和空氣中的氧氣相結(jié)合產(chǎn)生水，氫離子和陽離子的定向移動形成外電流，將化學能轉(zhuǎn)化成為電能。燃料電池通常分為：燃料處理、化學反應堆以及電力電子換流控制器幾個部分。燃料電池清潔、高效，效率幾乎是傳統(tǒng)電廠的2倍，而產(chǎn)物是清潔的水。燃料電池的安裝周期短、安裝的位置靈活。（2）微型電網(wǎng)的儲能裝置。對于風力發(fā)電、太陽能光伏電池來說，他們的輸出受很多的約束，具有明顯的周期性和不可預測性；負荷的隨機性也很大。那么就需要利用儲能裝置來功率的波動。當微電源發(fā)出的功率有多余的時候，多余的能量可以儲存在電池中；當微電網(wǎng)處于孤島運行狀態(tài)時，儲能設備對其起到一次調(diào)頻的作用，是微電網(wǎng)能否正常運行的關鍵因素。

三、微電網(wǎng)的主要技術

（1）微電網(wǎng)的運行。微電網(wǎng)系統(tǒng)有2種運行模式，并網(wǎng)模式和孤島模式。存在著3種狀態(tài)：連聯(lián)網(wǎng)運行、孤島運行和兩者之間互相切換的暫態(tài)。并網(wǎng)模式是指，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，當微電網(wǎng)自身電能多余時，向大電網(wǎng)供應電能，當自身電能不足時，則由大電網(wǎng)補償微電網(wǎng)。實驗證明：合理的控制策略，可以實現(xiàn)并網(wǎng)和孤島2種模式的平滑過渡及轉(zhuǎn)化。孤島運行模式是指，當微電網(wǎng)內(nèi)部的電能質(zhì)量不合要求或者主電網(wǎng)發(fā)生故障時，微電網(wǎng)和主電網(wǎng)斷開，形成孤島運行模式，孤島模式的正常運行，才為系統(tǒng)提供了更好的可靠性。當微電網(wǎng)運行在并網(wǎng)和孤島2種模式之間的暫態(tài)時，穩(wěn)定是最重要的問題。如果在并網(wǎng)模式下運行，微電網(wǎng)吸收或輸出電能，主電網(wǎng)突然故障，微電網(wǎng)由聯(lián)網(wǎng)模式突然切換到孤島模式，那么微電網(wǎng)內(nèi)部產(chǎn)生的電能和負荷間的需求將會不平衡，從而導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。一般來說，微型電網(wǎng)的主要目標是：調(diào)節(jié)微電網(wǎng)內(nèi)饋線潮流，對無功和有功進行獨立解耦控制；調(diào)節(jié)微型電源接口電壓，維持電壓的穩(wěn)定；當處于孤網(wǎng)運行模式的時候，能夠保證每個微型電源能快速、正確的響應；根據(jù)需求，能自主地實現(xiàn)和主網(wǎng)的分離或者再并網(wǎng)。（2）微電網(wǎng)的控制手段。近幾年來，常用的微電網(wǎng)控制手段方法包括以下幾個：第一，基于電力電子基礎下的即插即用與對等控制。該方法依據(jù)控制目標，利用下垂特性曲線對微電網(wǎng)進行控制，將系統(tǒng)內(nèi)部的功率通過p/f下垂特性分配到每個微電源去，保證其動態(tài)平衡，也使得在孤網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)內(nèi)電力供給平衡。但是，該方法不考慮系統(tǒng)內(nèi)傳統(tǒng)電機的二次調(diào)頻問題。當系統(tǒng)遭到破壞或干擾，系統(tǒng)非常難保證系統(tǒng)內(nèi)部的頻率。第二，微電網(wǎng)功率管理控制。該方法通過對不同模塊的控制，間接對有功和無功的單獨控制，能滿足系統(tǒng)內(nèi)P/Q、U/F等多種控制的需要；特別在調(diào)頻時，使用頻率恢復算法；其次，加入了無功補償器，使得功率管理系統(tǒng)能很好的滿足不同無功功率的需求，并采取了多種控制法。第三，基于多代理技術的微電網(wǎng)控制。這個方法將傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中的多Agent系統(tǒng)應用到微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中；多Agent系統(tǒng)具有自治性，可以適應微電網(wǎng)分散控制的需要，提供了可嵌入人工智能化的控制系統(tǒng)。

本文簡單介紹了微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和關鍵技術。對微電網(wǎng)的基本構(gòu)成進行了簡要的介紹，包括微電網(wǎng)內(nèi)微型電源種類的介紹，儲能元件的介紹。也對微電網(wǎng)的主要技術進行了介紹，包括對微電網(wǎng)的運行目標、運行特點的介紹。通過本文，對微電網(wǎng)有一個系統(tǒng)的了解。