微电网控制与保护学习心得（最终版）

第一篇：微电网控制与保护学习心得（最终版）

微电网控制与保护学习心得

摘要：本文介绍了文献查阅后总结的微电网的基本知识和微电网控制与保护相关的一些问题。微电网的出现协调了大电网与分布式电源的矛盾，对大电网表现为单一的受控单元，对用户则表现为可定制的电源，可以提高本地供电可靠性，降低馈线损耗。但是目前我国微电网的发展尚处于起步阶段，还有很多问题有待研究。微电网的保护和控制问题是目前分布式发电供能系统广泛应用的主要技术瓶颈之一。微电网的保护既要克服微电网接入对传统配电系统保护带来的影响，又要满足含微网配电系统对保护提出的新要求，这方面的研究是保证分布式发电供能系统可靠运行的关键。文中提出了一些现有的文献中提及的微电网继电保护方法和保护方案。关键词：微电网；控制；保护；分布式发电

Abstracts：This article describes the literature review after the conclusion of the basics of micro grid and micro grid control and protection-related problems.The emergence of micro-coordination of a large power grid and distributed power conflicts, the performance of a single large power controlled unit, users can customize the performance of the power supply, can improve local supply reliability and reduce feeder loss.But at present, the development of micro-grid is still in its infancy, there are many problems to be studied.Microgrid protection and control of distributed power generation is widely used for energy systems one of the main technical bottlenecks.Microgrid protection is necessary to overcome the Microgrid access to protect the traditional distribution system impact, but also to meet with micro network distribution system to protect the new requirements, this research is to ensure that distributed generation energy supply system reliable operation of the key.This paper presents some of the existing literature mentioned methods and microgrid relay protection scheme.Key Words：Microgrid;Control;Protection;Distributed Power Generation

一、微电网基本知识

2)保护环境的需要。CO2 排放引起的全球气候变暖问题，已引起各国政府的高度重视，并成为当前电力系统已成为集中发电、远距离高压输

当今世界政治的核心议题之一。为保护环境，世界电的大型互联网络系统。随着电网规模的不断扩

上工业发达国家纷纷立法，扶持可再生能源发电以大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，如运行

及其他清洁发电技术(如热电联产微型燃气轮难度大、难以满足用户越来越高的可靠性及多样化

机)，有利地推动了DG的发展。

用电需求等。近年来世界范围内的大面积停电事

3)天然气发电技术的发展。对于天然气发电故，充分暴露了大电网的脆弱性。鉴于上述问题，来说，机组容量并不明显影响机组的效率，并且天国内外学者开始广泛研究分布式发电技术。分布式

然气输送成本远远低于电力的传输，因此比较适合发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的采用有小容量特点的DG。

发电设施，能够经济、高效、可靠地发电。分布式

4)避免投资风险。由于难以准确地预测远期电源位置灵活、分散，能与大电网互为备用，在一的电力需求增长情况，为规避风险，电力公司往往定程度上分担了输电网从电厂向用户远距离和大

不愿意投资大型的发电厂以及长距离超高压输电功率输电的功能。经过20 多年的发展，分布式发

线路。此外，高压线路走廊的选择也比较困难。这电已成为一股影响电力工业未来面貌的重要力量。

都促使电力公司选择一些投资小、见效快的DG项1)应对全球能源危机的需要。随着国际油价

目来就地解决供电问题。的不断飙升，能源安全问题日益突出，为了实现可

尽管分布式电源优点突出，但分布式电源相对持续发展，人们的目光转向了可再生能源，因此，于大电网来说是一个不可控电源，大电网也往往限风力发电、太阳能发电等备受关注，快速发展并开

制或隔离分布式电源。为了协调大电网与分布式电始规模化商业应用，而这些可再生能源的发电大都

源的矛盾，学者又提出了微电网的概念。

是小型的、星罗棋布的。微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以与配电网断开孤立运行。对大电网表现为单一的受控单元，对用户则表现为可定制的电源，可以提高本地供电可靠性，降低馈线损耗[1-4]。

下图是美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)提出的微电网基本结构：

该模型反映了微电网的基本特征：(1)分布式电源DG基于电力电子接口控制，以保证电网运行的灵活性和稳定性。(2)敏感负荷的电源双重配置，既可以通过静态开关从公共电网取电，也可以由DG供电，保证了敏感负荷对电力可靠性和电能质量的要求。(3)敏感负荷通过静态开关(SS)与公共电网连接，当公共电网发生故障时，静态开关迅速动作，微电网进入孤网运行，保证对敏感负荷的持续电力供应。

然而，微电网和分布式发电不同：(1)微电网能有效地管理分布式发电。分布式电源DG通过电力电子接口接入微电网，基于电力电子设备的分布式电源DG的控制速度更快，短路点故障电流受到限制。(2)微电网是一个整体，它的控制保护复杂，传统继电保护原理不适用于微电网，必需采用新的保护技术。(3)微电网并网运行模式和传统分布式发电都与公共电网相连，但微电网PCC处静态开关(SS)的设置使得微电网对公共电网的影响降至最低。

文献[5]指出微电网有2个关键元件，即静态开关和微电源。外部配网故障时，静态开关断开，微电网转入孤岛运行，以保证敏感性负荷的不间断供电，各微电源在本地电压控制下，调整输出电压，以减少无功环流。扰动事件消失后，微电源能重新并网运行。

微电网中的电源多为微电源，亦即含有电力电子界面的小型机组。微电源主要是可再生能源；发电系统类型包括微型燃气轮机，燃料电池、光伏电池、风力发电机和生物质能等；系统容量为20kW~10MW；网内的用户配电电压等级为380V。

目前我国微电网的发展尚处于起步阶段，以下几个问题需要予以关注：

1）微电网中含有多个微电源，各微电源之间的协调控制是一个需要重点考虑的问题。

2）微电网中引入了很多先进的电力电子设备，它们大都是灵活可控的，如何实现对这些设备的智能控制和最优控制。

3）微电网和上级电网是互为备用、相互支持的一个有机整体。

4）微电网在并网和孤岛运行下的稳定性分析。5）微电网中的微电源，如风电、光伏发电等，大都采用全控型换流器，这些电力电子设备的引入很可能会带来一些谐波方面的问题。

6）现有的小发电机组并入微网的可行性分析。

二、微电网的控制

文献[6-9]中提到了微电网的控制问题：微电网控制是实现其众多优越性能的重要保证。与传统控制有显著的不同，微电网控制必须保证：在并网和孤岛运行方式下，都能控制局部电压和频率，使系统安全稳定运行；提供或者吸收电源和负荷之间的暂时功率差额；根据故障情况或是系统需要，平滑自主地实现与主网分离、并列或是两者的过渡转化运行。由于微电网并网和孤岛运行情况的差异，所以控制方法和策略也不同。

并网运行方式下的控制：并网时微电网通过PCC（公共联接点）点与大电网相连，根据负荷情况与大电网交换功率。

孤岛运行方式下的控制：孤岛运行是指主网故障或电能质量不满足要求时，微电网与主网断开形成孤岛运行。关于微电网孤岛运行控制已有很多文献研究涉及，主要有以下几类：1）微电网系统单主或多主控制方法；2）微电网系统对等控制方法；3）基于多代理技术的微电网控制。

三、微电网的保护

含多个分布式电源及储能装置的微电网的接入，彻底改变了配电系统故障的特征。而且微电网在并网和孤岛两种运行情况，短路电流大小不同而且差异很大。因此，如何在孤岛和并网下均能对微电网内部故障做出响应以及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。

微电网的保护既要克服微网接入对传统配电系统保护带来的影响，又要满足含微网配电系统对保护提出的新要求，这方面的研究是保证分布式发电供能系统可靠运行的关键。微网由于有并网运行和独立运行两种运行模式，微电网如何辨识公共电网的各种故障，并做出正确的响应确定微电网是否需要孤网运行是一大难题；此外，微网中存在的大量的电力电子逆变并网装置也使得电能质量的控制问题更加令人关注。从目前分布式发电功能系统的运行实践来看，微网的保护和控制问题是目前分布式发电供能系统广泛应用的主要技术瓶颈之一。

文献[10]提出微电网的继电保护必需遵循两条原则：(1)无论在孤网运行模式还是并网运行模式，微电网的保护策略必须一致；(2)短路故障时，提供短路电流的电源必需迅速切除。

微电网继电保护的一个难点是在孤网运行故障电流小的情况下给微电网配置充分的保护，微网一般是接入到配电网，而目前的配电网低压等级的继电保护通常采用简单的过电流保护。微网中的新能源通过电力电子逆变器接入，大量的电力电子设备的接入将使故障电流发生变化，微网的故障电流通常不会超过正常电流的2倍。因此传统的配电网中的保护装置不再适用，需要采用与故障电流大小无关的保护方式。新的微网及含微网的配网的继电保护策略有待研究。

微电网继电保护的另一个难点是微网与电网的公共连接点（PCC）。微电网有并网运行和孤网运行两种模式。微电网通过PCC与公共电网相连，PCC处的静态开关及其相应的继电保护特性的定义是微电网继电保护的一个难点。它必须能够准确判断电网的各种故障并迅速做出反应，决定微电网是否需要进入孤网运行，实现微电网这两种运行模式问的平滑切换。

文献[11]针对上述两个问题提出了系统级保护和单元级保护的方案，以合理配置微电网的继电保护。

微电网系统级保护主要目的是确保在公共电网发生永久性故障或微电网的运行状态不符合IEEEl547标准时，微电网能够迅速、平滑进入孤网运行，减轻微电网的接入对公共配电网的影响。同时，保证微电网能够安全过渡到新的运行稳态。微电网系统级保护的关键是其与公共配电网的连接点PCC。由以上分析可知，微电网并网运行对配电网继电保护的影响主要取决于两个要素：注入配电网的短路电流大小和持续时间。当公共电网发生永久性故障或微电网的运行状态不符合IEEEl547标准时，要求微电网进入孤网运行，PCC的迅速动作能减轻微电网对公共配电网继电保护的不利影响。所以，PCC安装的控制与保护装置必须能够检测并准确判断电网的各种故障情况，迅速做出响应，决定微电网是否进入孤网运行。文献[4]指出，PCC处的继电保护，可以通过测量其两端的电压、频率和电流大小实现IEEE1547标准所要求的检测，如不同步、电能质量下降、微电网内部或外部故障以及重新并网等问题。

微电网单元级保护主要是应对微电网内部发生的各种故障所配置的保护。微电网单元级保护必须考虑两个方面：能够处理微电网并网运行时的各种内部故障；外部电网故障使微电网PCC处解列进入孤网运行时，必须保证微电网能平滑过渡到新稳态运行，若微电网内部发生故障能够迅速切除故障部分，保证健全部分安全稳定运行。

现有的有些文献中提及的微电网继电保护方法主要有：

文献[12]提出了一种基于电流序分量的保护方法，微电网故障形式主要是相一地短路故障和相间短路故障。理论研究证明，零序和负序分量可以成功检测相地和相间故障。但是其针对的微网结构较为简单，属于针对性保护配置，通用性不够，在微网结构变得复杂时，可能造成矛盾的结果。产生这种情况的原因正是微网内的双向潮流特性，传统保护中的选择性原则在此处很难满足。文献[4]提出用零序电流保护作为单相接地故障的主保护，用负序电流保护作为相间短路的主保护，电流差动保护作为后备保护，并提出有挺好的效果；

文献[11]提出了DG出口电压abc-dq0变换法，对于不同的故障情况，三相电压的dq分量具有不同的特征，以此实现各种类型接地故障的判别；

文献[13]介绍了谐波畸变法，一种基于谐波畸变率THD的微电网保护方法，通过相电压的变化识别故障类型，正常运行时三相电压幅值近似相等，故障发生，故障相电压将低于健全相电压，以此可实现故障相判别；利用THD的畸变进行故障定位。正常运行时配电网相当于一个低阻抗的电压源，微电网的THD维持在较小值，约为0。故障发生，静态开关迅速动作，微电网与配电网的连接断开，进入孤立运行模式，此时，逆变器输出电流所含谐波将增加，导致THD增大。

文献[14-15]将微电网的保护分为交流微网保护和直流微网保护。

交流微网保护包括不依赖通信的保护、依赖通信的保护-网络化数字微网保护和微网独立与并网运行时的保护。

不依赖通信的保护：在微网中设置开关站，对开关站结构进行合理设计，可以使微网保护不依赖或较少依赖通信。断路器集中在一处成为开关站，带DG与负荷的线路作为元件接入某串中，微网内某个元件发生故障时,迅速切除该元件，由于是开关站，保护设备集中在一起，差动保护可以做到不依赖于通信。

依赖通信的保护-网络化数字微网保护：网络化数字微网保护以通信为基础，构建微网级的通信网络，利用微网多处的电流电压信息进行综合分析判断，从而实现对微网的保护。网络化数字微网保护需注意的技术要点是：快速有效的保护算法；快速可靠的通信网；多点电流电压信息的同步。

微网独立与并网运行时的保护：微网在并网运行与独立运行两种方式下短路电流不同且差异很大，通过逆变器输出交流电的DG受电力电子器件过流能力的限制，故障时不能提供足够大的短路电流。因此，微网并网运行时的保护策略在微网独立运行时可能不再可行，反之亦然。微网的保护策略面对独立与并网运行时有2种应对方法：一是设计一个统一的保护策略，使得独立与并网运行时保护都有效；二是设置限制条件，使得独立或并网运行时只有一种保护有效。

四、心得体会

笔者通过对相关文献的查阅，对微电网的相关知识有了一定的了解。文中介绍的主要是文献中提及的内容的小结，包括：微电网的基本知识，微电网控制和保护中遇到的问题，已有的解决方法，现有的微电网保护方法和方案简介。

笔者心得体会：微网与大电网通过一个PCC（Point of Comon Conection）相连，可靠性较低，这是微电网本身的一个缺陷，需要通过提高保护的灵敏度和动作准确度来保证。微网的保护由于电力电子器件的引入使得传统的保护装置不再适用，可以采用与故障电流大小无关的保护方式，由于故障时其他量也相应的变化，所以能选取的保护方法还是有很多的，如已有的基于电流序分量的保护方法、DG出口电压abc-dq0变换法、谐波畸变法等，但是这些方法也并不完整，有待继续研究。还有就是微网保护中通信很重要，必须寻求一种稳定不易

被干扰的通信和信号的处理方式。

五、谢辞

感谢老师，他严谨的治学精神，细致的引导，精彩的课堂教学使我对继电保护这门课充满了新的兴趣。在老师的课上指导和课后资料查阅过程中，我对微电网及其保护与控制有了深刻的理解，对继电保护新技术这门课也有了一定的认识。

参考文献

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第二篇：智能电网学习心得（范文模版）

“三华”同步电网知识手册学习心得

近日，通过“三华”同步电网知识手册以及网校“三华”同步相关知识的学习讲解，对“三华”同步有了一定的了解，国家电网公司普及“三华”同步电网知识，是为了坚定建设特高压和坚强智能电网的信心和决心，加快推进电网发展方式转变。2011年，第十一届全国人民代表大会第四次会议审议通过的《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，明确提出推动能源生产和利用方式变革，并将建设特高压输电工程、智能电网全面纳入国家发展战略。根据该纲要，公司规划建设“三华”（华北、华中、华东）、西北、东北三大同电网，将使国家电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

我国能源资源分布特点及大规模可再生能源发展，迫切需要提升电网的资源优化配置能力，支撑国家能源战略实施。建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网，实现电力的大规模、远距离、高效率输送，为构建经济、高效、清洁的国家能源运输综合体系提供重要支撑；促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围优化配置资源，是统一坚强智能电网建设的主要发展目标之一。

“三华”同步电网指通过特高压交流网架将我国华北、华东、华中区域电网联结起来形成的特高压同步电网。大电网互联一直是世界各地电网的发展趋势，甚至在一些国家和地区还出现了跨国互联的同步电网，说明各个国家同步电网的规模在逐步增大。同步电网是电网发展的基本规律，在技术和经济上都有很大的优越性。其中包括电网规模越大，接入发电机越多，抵御扰动和故障冲击的能力越强;网间交换能力强，可以充分获取错峰、调峰、水火互济、跨流

域补偿、互为备用和调剂余缺等联网效益;以及大受端电网接受远距离、大容量外来电力的能力强等。

未来几年缺电的形势会比“十一五”后期更为紧张，局部地区电力紧张的范围更大，缺口也会更大。造成结构性缺陷的重要原因是跨区电网建设落后，跨区输电能力不足。东北、西北电力富集地区难以支援华北和华东等地，也造成西部电力大量装机空闲，这就是不能合理利用资源造成的资源极大浪费。今后我国的能源资源开发主要集中在西部和西北部地区，开发重心逐步西移和北移，而东部地区经济持续快速发展，能源需求量大，导致我国能源产地与能源消费地区之间的距离越来越远。能源资源和消费中心逆向分布的基本国情，决定了我国能源就电力流动具有跨区域、远距离、大规模的特点，电力输送呈现“西电东送、北电南送”的基本格局。能源和消费中心的距离越来越大，这就是发展“三华”同步电网的根本所在。

“三华”特高压同步电网的战略，适应了世界能源发展格局的变化和我国能源支撑能力，响应了当今节能环保、清洁能源、低碳经济的号召，已成为我国能源和电力行业发展的必由之路。

第三篇：智能电网学习心得

智能电网学习心得

张忠政

通过开展远程网络培训和研讨学习，让我系统的了解了我国电网现状及发展方向，建设坚强智能电网的目的和意义、发展目标和路线，各环节关键技术、关键装备取得的成就，以及试点工程建设等最新进展情况，深入的理解了建设智能电网的必要性。

所谓智能电网，就是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

建设坚强智能电网对于电力系统的发展有着重大的意义：

首先，能有效地提高电力系统的安全性和供电可靠性。利用智能电网强大的“自愈”功能，可以准确、迅速地隔离故障元件，并且在较少人为干预的情况下使系统迅速恢复到正常状态，从而提高系统供电的安全性和可靠性。

其次，实现电网可持续发展。坚强智能电网建设可以促进电网技术创新，实现技术、设备、运行和管理等各个方面的提升，以适应电力市场需求，推动电网科学、可持续发展。

第三，减少有效装机容量。利用我国不同地区电力负荷特性差异大的特点，通过智能化的统一调度，获得错峰和调峰等联网效益；同时通过分时电价机制，引导用户低谷用电，减小高峰负荷，从而减少有效装机容量。

第四，降低系统发电燃料费用。建设坚强智能电网，可以满足煤电基地的集约化开发，优化我国电源布局，从而降低燃料运输成本；同时，通过降低负荷峰谷差，可提高火电机组使用效率，降低煤耗，减少发电成本。

第五，提高电网设备利用效率。首先，通过改善电力负荷曲线，降低峰谷差，提高电网设备利用效率；其次，通过发挥自我诊断能力，延长电网基础设施寿命。

第六，降低线损。以特高压输电技术为重要基础的坚强智能电网，将大大降低电能输送中的损失率；智能调度系统、灵活输电技术以及与用户的实时双向交互，都可以优化潮流分布，减少线损；同时，分布式电源的建设与应用，也减少了电力远距离传输的网损。

智能电网不仅仅对电力系统的发展有着重要意义，它还能给人们的生活带来很多好处：

首先，它能让生活更便捷。家庭智能用电系统既可以实现对空调、热水器等智能家电的实时控制和远程控制；又可以为电信网、互联网、广播电视网等提供接入服务；还能够通过智能电能表实现自动抄表和自动转账交费等功能。

其次，它能够让生活更低碳。智能电网可以接入小型家庭风力发电和屋顶光伏发电等装置，并推动电动汽车的大规模应用，从而提高清洁能源消费比重，减少城市污染。

第三，它可以让生活更经济。智能电网可以促进电力用户角色转变，使其兼有用电和售电两重属性；能够为用户搭建一个家庭用电综合服务平台，帮助用户合理选择用电方式，节约用能，有效降低用能费用支出。

为适应未来经济社会发展的需要，保障安全、经济、高效、可持续的电力供应，国网公司在特高压输电技术取得重大突破的基础上，结合世界电网发展的新趋势，提出了加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网的战略目标,并制订了发展规划，系统开展工程试点，确立了我国在智能电网领域的国际领先地位。建设坚强智能电网，关系经济社会发展和国计民生，是开发利用清洁能源、建设科学合理的能源利用体系的迫切要求，是满足经济社会可持续发展要求的重大选择。加强智能电网知识普及培训，对加深广大员工对智能电网新知识、新技术的了解，提高创新能力和岗位适应能力，加快推进电网发展方式转变具有十分重要的意义。

通过这次学习，我加强了对发展智能电网重要性和紧迫性的认识，激发了我全面参与坚强智能电网建设的热情，我决心认真提升专业技能，提高业务水平，为建设“一强三优”现代公司贡献更大的力量。

第四篇：智能电网学习心得

智能电网学习心得

最近，我学习了网络学院的“智能电网”相关知识，包括智能电网概述、智能发电与调度、智能输变电技术、智能配电技术、智能用电技术、智能信息通信技术等六个专题的内容，以及2011智能电网国际论坛的专家主题发言，及6位分论坛主席发言。

1、通过这次学习，进一步加深了我对智能电网的认识。智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。而我们现在所建设的坚强智能电网，就是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

2、通过学习我进一步了解了智能电网的几大特征及其先进性：（1）坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。

（2）自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。

（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。

（4）经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。

（5）集成。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。

（6）优化。优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。

3、通过本次学习，我对智能电网的智能发电与调度、智能输变电技术、智能配电技术、智能用电技术、智能信息通信技术等各方面技术的特点、发展状况和应用有了更加深入的了解。并且进一步理解了建设坚强智能电网对电力系统的重要意义：

（1）能有效地提高电力系统的安全性和供电可靠性。利用智能电网强大的“自愈”功能，可以准确、迅速地隔离故障元件，并且在较少人为干预的情况下使系统迅速恢复到正常状态，从而提高系统供电的安全性和可靠性。

（2）实现电网可持续发展。坚强智能电网建设可以促进电网技术创新，实现技术、设备、运行和管理等各个方面的提升，以适应电力市场需求，推动电网科学、可持续发展。

（3）减少有效装机容量。利用我国不同地区电力负荷特性差异大的特点，通过智能化的统一调度，获得错峰和调峰等联网效益；同时通过分时电价机制，引导用户低谷用电，减小高峰负荷，从而减少有效装机容量。

（4）降低系统发电燃料费用。建设坚强智能电网，可以满足煤电基地的集约化开发，优化我国电源布局，从而降低燃料运输成本；同时，通过降低负荷峰谷差，可提高火电机组使用效率，降低煤耗，减少发电成本。

（5）提高电网设备利用效率。首先，通过改善电力负荷曲线，降低峰谷差，提高电网设备利用效率；其次，通过发挥自我诊断能力，延长电网基础设施寿命。

（6）降低线损。以特高压输电技术为重要基础的坚强智能电网，将大大降低电能输送中的损失率；智能调度系统、灵活输电技术以及与用户的实时双向交互，都可以优化潮流分布，减少线损；同时，分布式电源的建设与应用，也减少了电力远距离传输的网损。

总之，通过这次学习，更加深入了解了智能电网知识，了解了智能电网建设对我国经济、社会发展的重要意义，并将在以后的工作学习中，继续深入学习智能电网相关知识，为坚强智能电网建设贡献一份力量。

第五篇：微电网技术剖析

微电网技术深度剖析

能源是现代社会和经济发展的动力，是人类生命存在和繁衍的生命线。传统化石能源的逐步耗竭，使能源危机已逐步逼近。中国的能源工业将是能源资源利用与环境保护可持续发展的改造型新工业，因此，合理调整能源结构，大力开发可再生能源和其它新能源，走多元化洁净能源发展道路，是我国社会可持续发展的必由之路。

微电网是一种新型的网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效的方式，使传统电网向智能电网过渡。

1.微电网的含义与研究动态

目前世界上许多国家己开展微电网研究，立足于本国电力系统的实际问题提出了各自的微电网概念和发展目标。作为一个新的技术领域，微电网在各国的发展呈现不同的特色。

1.1美国微电网的研究

ERTS（ConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolutions）合作组织由美国的电力集团、伯克利劳伦斯国家实验室等研究机构组成的，在美国能源部和加州能源委员会等资助下，对微电网技术开展了专门的研究。CERTS定义的微电网基本概念：这是一种负荷和微电源的集合。该微电源在一个系统中同时提供电力和热力的方式运行，这些微电源中的大多数必须是电力电子型的，并提供所要求的灵活性，以确保能以一个集成系统运行，其控制的灵活性使微电网能作为大电力系统的一个受控单元，以适应当地负荷对可靠性和安全性的要求。CERTS定义的微电网提出了一种与以前完全不同的分布式电源接入系统的新方法。传统的方法在考虑分布式电源接入系统时，着重在分布式电源对网络性能的影响。按传统方法当电网出现问题时，要确保联网的分布式电源自动停运，以免对电网产生不利的影响。而CERTS定义的微电网要设计成当主电网发生故障时微电网与主电网无缝解列或成孤岛运行，一旦故障去除后便可与主电网重新连接。这种微电网的优点是它在与之相连的配电系统中被视为一个自控型实体，保证重要用户电力供应的不间断，提高供电的可靠性，减少馈线损耗，对当地电压起支持和校正作用。因此，微电网不但避免了传统的分布式发电对配电网的一些负面影响，还能对微电网接入点的配电网起一定的支持作用。1.2欧洲微电网的研究

欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合，并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场，共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。目前，欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等。即，为分布式电源与可再生能源的大规模接人以及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。

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1.3日本微电网的研究

日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景，展开了微电网研究，但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性电力需求。日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统（FRIENDS）其主要思想是在配电网中加人一些灵活交流输电系统装置，利用控制器快速、灵活的控制性能，实现对配电网能源结构的优化，并满足用户的多种电能质量需求。目前，日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一。

1.4微电网的理解

基于上述概念，在微电网中功率范围在100kW以下的微型燃气轮机将得到广泛的应用。它具有转速高（5万~10万/min）、采用空气轴承等特点，所发出的高频（1000Hz左右）交流电需经交流-直流-交流环节变为50Hz工频交流电供给负荷，但燃烧过程产生的NOx仍将对城市的环保产生不利的影响。燃料电池由于具有高效和低排放的特点，自然也很适合作为微电网的电源，特别是高温MCFC和SOFC比较适用于发电，但目前价格较贵，较少实际应用。光伏发电、小型风电和生物质能发电业是很好的电源选择。蓄电池、飞轮和超级电容器等是微电网重要的储能元件。余热回收装置也是重要的部件之一，正是由于余热的利用提高了能源利用的效率，因为热水或热蒸汽并不像电那样容易而经济地长距离输送，而微电网的结构恰恰能使热源更接近热负荷。

2.中国发展微电网的重要意义

微电网对我国电力系统和国民经济的发展也有重要的意义。

（1）微电网可以提高电力系统的安全性和可靠性，有利于电力系统抗灾能力建设。目前，我国电力工业发展已进入大电网、高电压、长距离、大容量阶段，六大区域电网已实现互联，网架结构日益复杂。实现区域间的交流互联，理论上可以发挥区域间事故支持和备用作用，实现电力资源的优化配置。但是大范围交流同步电网存在大区间的低频振荡和不稳定性，其动态稳定事故难以控制，造成大面积停电的可能性大。另一方面，厂网分开后，市场利益主体多元化，厂网矛盾增多，厂网协调难度加大，特别是对电网设备的安全管理不到位，对电力系统安全稳定运行构成了威胁。与常规的集中供电电站相比，微电网可以和现有电力系统结合形成一个高效灵活的新系统，具有以下优势：无需建设配电站，可避免或延缓则增加输配电成本，没有或很低的输配电损耗，可降低终端用户的费用;小型化，对建设所要求不高，不占用输电走廊，施工周期短，高效性灵活，能够迅速应付短期激增的电力需求，供电可靠性高，同时还可以降低对环境的污染等。

（2）微电网可以促进可再生能源分布式发电的并网，有利于可再生能源在我国的发展。处于电力系统管理边缘的大量分布式电源并网有可能造成电力系统不可控、不安全和不稳定，从而影响电网运行和电力市场交易，所以分布式发电面临许多技术障碍和质疑。微电网可以充分发挥分布式发电的优势、消除分布式发电对电网的冲击和负面影响，是一种全新的概念，使用系统的方法解决分布式发电并网带来的问题。通过将地域相近的一种微电源、储能装置与负荷结合起来进行协调控制，微电网对配电网表现为“电网友好型”的单个可控集合，可以与大电网进行能量交换，在大电网发生故障时可以独立运行。

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（3）微电网可以提高供电可靠性和电能质量，有利于提高电网企业的服务水平。微电网可以根据终端用户的需求提供差异化的电能，根据微电网用户对电力供给的不同需求将负荷分类，形成金字塔形的负荷结构。负荷分级的思想体现了微电网个性化供电的特点，微电网的应用有利于电网企业向不同终端用户提供不同的电能质量及供电可靠性。

（4）微电网可以延缓电网投资，降低网损，有利于建设节约型社会。传统的供电方式是由集中式大型发电厂发出的电能，经过电力系统的远距离、多级变送为用户供电的方式，即“就地消费”，因此能够有效减少对集中式大型发电厂电力生产的依赖以及远距离电能传输、多级变送的损耗，从而延缓电网投资，降低网损。

（5）微电网可以扶贫，有利于社会主义新农村建设。微电网能够比较有效地解决我国西部地区目前常规供电所面临的输电距离远、功率小、线损大、建设变电站费用昂贵的问题，为我国边远及常规电网难以覆盖的地区的电力供应提供有力支持。

3.微电网结构

相对电力系统而言，微电网类似于一个独立的控制单元，其中每一个微电源都具有尖端的即拔即插功能。对每一个微电源，最关键的是它本身的接口、控制、保护以及对微电网的电压控制，潮流控制和维持其运行稳定性。一个重要的功能是微电网的联网运行和孤岛运行方式间的平稳转移。在微网中，为了防止微电网与配电网解列时对微电网内负荷的冲击，微电网的配电结构需重新设计，将不重要的负荷接在同一条馈线上，重要或敏感的负荷接在另外馈线上。接敏感负荷的馈线上装有分布式电源、储能元件及相应的控制、调节和保护设备。如此，在微电网与主网解列时，通过隔离装置可甩去一些不重要负荷，但仍能保证一些重要负荷的正常、连续运行。

微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。

（1）微电源控制器微电网主要靠微电源控制器来调节馈线潮流、母线电压级与主网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖于就地信号，且响应是毫秒级的。

（2）保护协调器饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微电网中重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。（3）能量管理器能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时间为分钟级。

4.微电网的相关技术

微电网是一种新型的网络结构微电网技术已经成为电力系统发展的前沿技术。

（1）微电网的硬件研究

微电网的实现需要有先进的设备作支持。这包括微电网的发、输、变、配、用各个环节。为此，需要开发智能电表、向量测量单元、广域测量系统等，研发合适的硬件设备，使微电网具有即插即用的能力。研发新型的分布式能源控制器，以保证微电网的高效运行。

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（2）微电网建模研究

开发可用于对逆变器控制的低压非对称微电网的静态和动态仿真工具;建立微电网内部各元件的模型，包括分布式电源和负荷的模型;建立微电网整体模型，包括总体模型结构、等效静态模型、等效电机模型等。

（3）微电网对大电网的影响研究

微电网的接入必然会对大电网造成影响，需要研究：微电网在并网和孤岛运行下的稳定性分析;微电网对大电网运行的影响，包括地区性的和大范围的影响;微电网能给电网在供电可靠性、网络损耗和环境等方面带来的改善;微电网的发展对基础电网发展的影响等。

微电网中的微电源，如风电、光伏发电等，大都采用全控型换流器，这些电力电子设备的引入很可能会带来一些谐波方面的问题。对于微电网谐波问题需要做进一步的探讨和研究。

（4）微电网的控制策略

微电网与大电网之间存在一种最优的状态，在这种状态下微电网和大电网都能够高效稳定的运行。对微电网的控制的目标就是让微电网实现最优控制。为此，必须研究微电网控制技术，其中包括：各微电源之间的协调控制、电力电子设备的智能控制和最优控制、微电网和主网之间的协调控制等，研究孤岛和互联的运行理念、基于代理的控制策略、本地黑启动策略、基于先进通信技术的控制策略等;研究创造新的网络设计理念，包括新型保护方案的应用等。

（5）其它

电网的实现还需要很多方面的支持：需要制定微电网在技术和商业方面的协议标准;需要做好各种微电网在技术和商业方面的整合;需要做好现有的小发电机组并入微电网的可行性分析;需要建立微电网示范工程及实验测试系统等。

5.微电网的关键技术

微电网的出现将从根本上改变传统电网应对负荷增长的方式，其在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等具有巨大潜力。目前，微电网技术已经成为电力系统发展的前沿技术。

5.1微电网的控制功能

微电网控制功能基本要求包括：新的微电源接入时不改变原有的设备，微电网解、并列时是快速无缝的，无功功率、有功功率要能独立进行控制，电压暂降和系统不平衡可以校正，要能适应微电网中负荷的动态需求。微电网的控制功能主要有以下几种：

（1）基本的有功和无功功率控制（P-Q控制）。由于微电源大多为电力电子型的，因此有功功率和无功功率的控制、调节可分别进行，可通过调节逆变器的电压幅值来控制无功功率，调节逆变器电压和网络电压的相角来控制用功功率。

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（2）基于调差的电压调节。在有大量微电源接入时用P-Q控制是不适宜的，若不进行就地电压控制，就可能产生电压或无功振荡。而电压控制要保证不会产生电源间的无功环流。在大电网中，由于电源间的阻抗相对较大，不会出现这种情况。微电网中只要电压整定值有小的误差，就可能产生大的无功环流，使微电源的电压值超标。因此要根据微电源所发电流是容性还是感性来决定电压的整定值，发容性电流时电压整定值要降低，发感性电流时电压整定值要升高。

（3）快速负荷跟踪和储能。在大电网中，当一个新的负荷接入时最初的能量平衡依赖于系统的惯性，主要为大型发电机是惯性，此时仅系统频率略微降低而已（几乎无法觉察）。由于微电网中发电机的惯量较小，有些电源（如燃料电池）的响应时间常数又很长（10~200s）因此当微电网与主网解列成孤岛运行时，必须提供蓄电池、超级电容器、飞轮等储能设备，相当于增加一些系统的惯性，才能维持电网的正常运行。

（4）频率调差控制。在微电网成孤岛运行时，要采取频率调差控制，改变各台机组承担负荷比例，以使各自出力在调节中按一定的比例且都不超标。

5.2微电网的保护

微电网结构对继电保护提出了一些特殊的要求，必须考虑的因素主要有以下几点：①配电网一般是放射形的，由于有了微电源，保护装置上流经的电流就可能有单向变为双向;②一旦微电网孤岛运行，短路容量会有大的变化，影响了原有的某些继电保护装置的正常运行;③改变了原有的单个分布式发电接入电网的方式，构成微电网的初衷之一是尽可能地维持一些重要负荷在电网故障时能正常运行而不使其供电中断，这些必须采用一些快速动作的开关，以代替原有的相对动作较慢的开关。这些均可能使原有的保护装置和策略发生变化。

5.3微电网并网运行

要根据微电网中负荷的需求来确定保护的方案，也即要根据负荷（如半导体制造工业负荷或一般商业性负荷）对电压变化的敏感程度和控制标准来配置保护。如故障发生在配电网中，则要采用高速开关类隔离装置（SeparationDevice，SD），将微电网中的重要敏感性负荷尽快地与故障隔离。此时，微电网中的DR（或DER）是不应该跳闸的，以确保故障隔离后仍能对重要负荷正常供电（供热）。当故障发生在微电网中时，除了上述隔离装置协调，以免影响上一级馈线负荷。一旦配电网恢复正常，就应通过测量和比较SD两侧电压的幅值和角度，采用自动或手动的方式将微电网重新并网运行。如果微电网内仅有一个微电源，当然允许采用手动的方式再同步并网;但若在微电网内多个地点有多个地点有多个微电源，则必须考虑采用自动的方式再同步并网。

5.4微电网孤岛运行

当电网孤岛运行时，为了使所隔离的故障区尽可能小，微电网中保护装置的协调尤为重要。特别需要指出的是，由于微电网的电源大多为电力电子型设备，所发出的电力通过逆变器与网络连接，故障时仅提供很小的短路电流（例如2被于正常负荷电流），难以启动常规的过电流保护装置。因此，保护装置和策略就应相应地修改，如采用阻抗型、零序电流型、差分型或电压型继电保护装置。此外，微电网的接地系统必须仔细设计，以免微电网解列时继电保护误动作。

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5.5微电网的能量管理系统

微电网被定义为发电和负荷的集合，而通常负荷不仅包括了电负荷，还包括热和冷负荷，即热电联供和热电冷三联供。因此，微电网不仅要发电，而且要利用发电的余热以提高总体效率。能量管理系统（EnergyManagementSystem，EMS）的目的即为作出决策以最优地利用发电产生的电和热（冷）。该决策的依据为当地设备对热量的需求、气候的情况、电价、燃料成本等。

能量管理系统的调度控制功能：能量管理系统是为整个微电网服务的，即为系统级的，由此首要任务是将设备控制和系统控制加以明确区分，使各自的作用和功能简单明了。微型汽轮机的转速、频率、机端电压、发电机（微电源）的功率因数等应由微电源来控制，他们依据就地信号。CERTS的模型中，EMS只调度系统的潮流和电压。潮流调度时需考虑燃料成本、发电成本、电价、气候条件等。EMS仅控制微电网内某些关键母线的电压幅值，并由多个微电源的控制器配合完成，与配电网相联的母线电压应由所联上级配电网的调度系统来控制。

除了上述基本功能外，EMS还具有其他一些功能，如当微电网与配电网解列后微电网应配备快速切负荷的功能，以使微电网内的发电与负荷平衡;由于微电源同时供给电、热等负荷，调度时应同时兼顾，一般情况下往往采取“以热定电”的原则，即满足用户对热负荷需求的条件下再进行电量的调度;微电网中应配备一些储能设备，如蓄电池、超级电容、飞轮等。

EMS的功能自然首先应针对微电网内需求，如潮流和电压调度、电能质量和可靠性、提高运行的效率和经济性、降低污染排放等，但从长远看它还可对配电网提供一些辅助服务和可靠性服务，特别是微电网作为智能电网的一个组成部分，可起到一定的负荷响应的作用。此外，由于微电网本身位于用户侧，这些用户可能为中心商业区（CBD）、学校、工厂等，它们本来就有供热、通风、空调等过程控制系统，未来的EMS有可能成为这些系统以及当地发电、储能等的总调度系统。

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