微电网的研究与应用

汪尚斌

摘要：随着全球经济发展，能源需求不断增大，能源供应持续紧缺，环境问题逐渐凸显。为了缓解能源危机、改善环境污染，合理地开发利用绿色清洁能源已经成为能源领域中重要的研究课题，微电网技术应运而出。本文介绍了微电网的概念，并分析了其优势，进而介绍了其在中国的研究和应用情况。

关键词：微电网；研究；应用

在21世纪初，相关电力工作者和专家学者提出了一个全新的概念——微电网，以微电网充当配电网与分布式电源间的媒介，配电网不再直接面对分布式电源，而是通过微电网来实现对分布式电源的管理，调控化解分布式电源的间歇性、波动性等影响，建立了一种充分高效利用分布式能源发电的新体系。

1微电网技术概述

微电网是相对传统大电网的一个概念，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行，可以有效提高电网的抗灾害打击能力，保证网内电力供应的安全性；高效节能，可有效实现电力供应和消费的优质匹配，优化电力资源网内分配，且线损非常低；可有效解决风、光等清洁能源并网问题。它是实现主动式配电网的一种有效方式，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，是传统电网向智能电网的过渡。微电网是小型发配电系统，主要由储能装置、能量转换装置、分布式电源、相关负荷以及监控、保护装置组成。这些设备都接在用户侧，其特点是成本低、电压等级低以及对环境污染小。微电网中的电源主要是小容量的分布式电源。如接有电力电子整流设备的小型机组，包括小型风力发电机组、太阳能光伏电池、燃料电池、微型燃气轮机以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。

2微电网技术应用的优势

与传统集中式能源系统相比，微电网具有许多优势，微电网接近负荷，线损显著减少，建设投资和运行费用较省；分布式能源具备发电、供热、制冷等多种服务功能，可实现更高的能源综合利用效率；发展微电网有利于各类可再生能源（太阳能发电、风力发电、生物质发电等）的利用，减少了排放总量、征地、电力线路走廊用地和高压输电线的电磁污染，缓解了环保压力；微电网可以解决部分调峰和备用问题，做到与季节性和地域性的电力需求变化相适应，使得电力系统的经济性和安全性达到最佳平衡；微电网可以提高供电可靠性、供电质量和电网的安全性；发展微电网技术可形成相互协调的多元化的电网格局。

3中国微电网技术的研究与应用现状

3.1中国微电网技术研究情况

2004年前后，一些高校和科研院所开启了我国微电网技术研究的序幕。2005年9月，清华大学与辽宁高科技能源集团有限公司签署合作研究协议，成立了中国第一个微电网研究所。2006年，清华大学依托发电设备控制和仿真国家重点实验室，建成了微电网实验平台，同期又与许继集团有限公司合作共同搭建了微电网仿真平台，在微电网运行的安全稳定性分析、微电源电力电子接口通用模型、微网一体化控制模型等方面开展研究。2007年，合肥工业大学与加拿大NewBrunswick大学共同开展了分布式多能互补能源微网供电系统集成与控制技术研究，在合肥工业大学校园内建成了示范型的独立型微网系统,主要利用太阳能和风能发电，发电容量为200kW。2008年10月,杭州电子科技大学与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）合作，依托“先进稳定并网光伏发电微网系统国际合作实证研究”项目，在学校的下沙校区建成了240kW联网型微电网示范系统，是当时国际上唯一的光伏发电比例达50%的实验微型电网。2006年起，国家开始关注微电网技术的研究工作，国家相继把微电网技术研究列入“863计划”、“973计划”等国家高科技项目之中，推进了微电网在我国的研究应用。

3.2中国微电网应用现状

2009年，随着我国对微电网技术研究的不断深入，技术日趋成熟，中央及各级地方政府更加重视推动微电网的应用和发展，在能源政策文件之中多次提到微电网的建设问题，如：2010年9月财政部、科技部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布的“关于加强金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知”提出加强微电网建设和运行管理试点，在这些支持政策的推动之下，一些企业开始了微电网示范工程的建设。微电网的示范工程主要应用于城市园区、边远地区、海岛等地区。城市园区微电网主要建设在具备条件的工业园区、高新技术园区、大学校园、大型住宅区等用能相对集中的区域。如：国家电网公司2010年12月建成的河南财专分布式光伏发电及微网控制工程和国网河北省电力科学研究院2014年9月在其园区内建成的“光、储、热一体化协调运行控制技术研究及微电网示范工程”，城市园区微电网多为联网型微电网。我国边远地区人口密度低、生态环境脆弱，扩展传统电网成本高，为此我国已在西藏、青海、新疆、内蒙古等省份的边远地区建设了一批微电网工程。如：中科院电工研究所在2013年6月建成的国家第一批金太阳示范工程项目“青海玉树水/光互补发电系统关键技术研究及示范项目”，边远地区微电网多为独立型微电网。海岛远离大电网，大电网难以覆盖，至今中国有近百万户沿海或海岛居民生活在缺电的状态中，仍有400多个海岛依靠柴油发电机供电，严重影响生态环境，采用微电网技术正可解决这些地区的供电和环境污染问题。目前我国已在山东烟台长岛，广东珠海东澳岛，浙江东福山岛、南麂岛和鹿西岛，海南西沙永兴岛等地建成了微电网示范工程，海岛微电网也多为独立型微电网。在示范工程推进的同时，一些企业开展了微电网商业化运营的探索和实践。如兴业太阳能公司负责运营，2011年建成的“广东珠海东澳岛微电网项目”、龙源电力集团股份有限公司2012年底投产的“新疆吐鲁番新城新能源微电网示范项目”、金风科技股份公司2015年投产的“江苏大丰智能微电网项目”。国家能源局提出计划在“十二五”期间要建设30个新能源微电网示范工程。然而，微电网示范工程建设的速度远远超出规划的预期，到2015年年底，我国已建成了60余个微电网示范工程。

结束语

综合国内外来情况，微电网主要还处于探索实验和示范推广阶段，微电网的技术推广已经度过幼稚期，市场规模稳步成长。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。着眼于当下世界范围的能源和环境困局以及电力安全需求的长期高企，微电网技术应用前景看好。未来5到10年，微电网的市场规模、地区分布和应用场所分布都将会发生显著变化。

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