叶舟，张菁菁

（国电南瑞科技股份有限公司）

技术与应用Technology and Application

城市分布式能源及微电网接入关键技术研究综述

叶舟，张菁菁

（国电南瑞科技股份有限公司）

随着城市能源需求不断增长，分布式能源及微电网接入将推动城市绿色、清洁能源的应用发展，促进节能减排的有效实施，而且还能为推动智能电网建设打下坚实的基础，对改善电网安全运行具有重要意义。论文从容量配置、接入方式、运行控制、配网技术等方面，对分布式能源及微电网接入的关键技术进行梳理。

分布式能源；微电网；储能；配网

1 研究背景

随着中国经济的快速发展和工业化、城镇化进程的加快，能源安全问题日益突出，而且二氧化碳排放引起的全球变暖问题，已引起政府的高度重视，迫使我们反思城市的建设理念和发展模式，转变社会与经济发展模式，迫在眉睫。因此，风力发电、太阳能发电等可再生能源备受关注，得到了快速发展并开始规模化商业应用。

分布式能源及微电网接入研究是智能电网建设的重要组成部分，不仅是新时期经济积极转型之需，也是承担社会责任的重要表现。分布式能源的智能集成，包括安全可靠的接入系统和灵活的微网，不仅将推动城市绿色、清洁能源的应用发展，促进节能减排的有效实施，而且对改善电网安全运行具有重要意义。

2 研究意义

2.1实现清洁能源的有效利用

综合利用太阳能、风能和燃气冷热电三联供等多种形式的清洁能源，实现清洁能源的灵活接入和智能控制，提高清洁能源在终端能源消费中的比重，支撑低碳城市的建设。

2.2全面提升供电可靠性

采用分布式发电接入、微网能量统一管理等先进系统和设备，打造坚强电网，全面提升供电可靠性和电能质量，提供更可靠、更优质的电力供应。

2.3提供双向互动的用电服务

建设分布式发电、微网、智能家居、智能楼宇、能源管理系统，统一各系统接口，实现用户与电网之间的电力流、信息流双向互动，为用户提供全新的用电服务体验。［1］

3 关键技术

3.1分布式能源及微电网的容量配置

由于清洁能源属于间歇性能源，受天气等因素的影响很大，导致输出电能波动也较大。通过对分布式能源及微电网各组成单元的容量进行合理配置，可以综合利用风能和太阳能的天然互补性，以及发电单元与储能单元的发储互补性，既可以改善整个分布式能源及微电网的时间功率输出曲线，抑制其接入对电网产生的不利影响，还可以通过储能系统的充放电，实现分布式能源及微电网的可调度和清洁能源的最大利用。

1）储能电池可以解决分布式能源生产中的峰谷差难题，在负荷小的时候储存电能，在负荷大的时候释放电能，提高系统运营的经济性；

2）储能电池连接在系统的交流侧，通过储能单元与发电单元的协调，可以平滑分布式能源的出力波动，减少其对电力系统的冲击和影响，进而稳定地向用电负荷输送电能；

3）储能电池可补偿本地交流负荷所需的无功功率和负荷电流谐波，抑制电压波动和闪变等，节能效果显著。

3.2分布式能源及微电网接入方式

根据现有相关规程和标准，从谐波、电压波动、电压不平衡度、功率控制、电压控制等，对分布式能源及微电网的接入方案和并网控制技术的合理性及可行性进行研究和论证。

3.2.1接入方式

分布式能源及微电网一般采用分布发电、集中并网的接入方式。在集中并网方面有两种接入方式，一种是直流母线汇流，各分布式发电单元发出的电能经过控制变换后在直流母线汇集，然后通过逆变器将直流转换成交流，供给用电负荷，适用于规模较小的分布式能源或微电网；另一种是交流母线汇流，各分布式发电单元发出的电能经过控制变换后，通过各自的逆变器在交流母线汇集，供给用电负荷，适用于规模较大的分布式能源或微电网。

3.2.2并网控制技术

目前，并网控制技术有电压源型并网控制技术和电流源型并网控制技术［2］。电压源型是通过对输出电压的调节间接控制并网电流，控制策略较复杂，同时并网电流的质量取决于电网电压谐波检测，对电网电压的参数变化比较敏感，同时动态响应较慢；电流源型控制策略比较简单，并网电流的质量主要取决于电流控制器的性能，动态响应较快，对电网电压的参数变化能够快速调节。

3.3分布式能源及微电网运行控制

3.3.1分布式能源运行控制技术

分布式能源有两种运行方式：一种是分布式能源与主网共同向负荷供电，分布式能源发出的电能不能满足负荷的需求，需要主网补充不足部分；另一种是分布式能源单独给负荷供电，这种运行方式下还有两种情况。一是分布式能源发出的电能足以满足负荷的需求，此时分布式能源不断开与主网的联结，多余的电能用来给蓄电池充电或通过泄荷装置消耗；二是主网故障，分布式能源断开与主网的联接，孤立运行，单独给负荷供电，并根据发电量和负荷情况对负荷进行投切管理。

3.3.2微电网运行控制技术

微电网的运行控制以就地为主、远程为辅，分为配网调度层、集中控制层、就地控制层3个层面［3］。配网调度层主要在调度侧对微电网的运行进行监视控制。集中控制层管理微电网内部各分布式能源和各类负荷，在微电网运行时，充分按照风光互补和发储互补的原则，实现微电网最大化利用可再生能源并优化微电网运行；在微电网并网运行时，实现微电网与主网的互补运行，并根据各类负荷的用电情况调节各分布式能源出力，以实现微电网的稳态安全运行；就地控制层主要由各分布式能源控制器和负荷控制器组成，负责各单元的独立控制。

3.4含分布式能源及微电网的配网技术

在分布式能源或微电网接入配网以后，配网从一种严格垂直的辐射式网络变成一个遍布电源的水平网络，需要对分布式能源及微电网对配网的影响进行研究，配网自动化、需求侧管理、以及分布式能源及微电网的控制和调度也都需要重新研究。具体的研究内容主要包括：含分布式能源的配网建模及重构、含分布式能源及微电网的馈线自动化、含分布式能源的配网智能优化调度、分布式能源的发电预测、含分布式能源的新型配网规划、含分布式能源的配网供电可靠性评估、含分布式能源的配网无功优化等［4］。

4 结束语

常规能源随着世界能源消耗的与日俱增必将枯竭，新能源的投入必将优化全球的能源结构，促进全球能源的可持续发展。通过分布式能源及微电网接入关键技术研究，可以实现以下目标。

1）最大限度地利用可再生能源，有效提高微网内可再生能源的发电量；采用合理的运行协调控制技术，实现微网内各种发电资源互补、发储互补以及微网与主网的互补；提高对关键负荷的供电可靠性，减少微网接入主网后对主网的不利影响。

2）利用新能源接入形成智能微电网，实现电力公司与用户的双向互动，最大限度满足用户的用电需求；提供优质的供电服务，不断提高客户满意度，开拓电力市场，促进电力销售，扩大电力消费占终端能源消费的比重，最终达到提高经济效益的目的。

3）实现绿色新能源无障碍接入配电网，使电力公司获得光伏、储能接入系统的实际运行管理经验，并积累微电网系统运行经验；同时，通过光伏发电+储能结合的应用系统研究，为推广微电网做好技术准备。

［1］杨永标，李逸驰，陈霜，王金明.双向互动服务平台的关键技术与总体构架［J］.广东电力，2015（8）：28-32.

［2］查晓明，刘飞.光伏发电系统并网控制技术现状与发展（上） ［J］.变频器世界，2010（2）：37-42.

［3］沈洋，赵志刚.智能微电网系统的能量管理及运行控制分析［J］.沈阳工程学院学报：自然科学版， 2014（4）：336-340.

［4］姜淼，高赐威，苏卫华.含分布式能源的配电网规划综述［J］.华东电力，2014，42（5）：865-872.

Research on Key Technologies of Urban Distributed Energy and Micro Grid Access

YE Zhou， ZHANG Jing-jing

（Nanri Technology Co.， Ltd.）

With the growing urban demand for energy， distributed energy and micro grid will promote the application and development of urban green and clean energy， promote the effective implementation of energy-saving emission reduction， but also to promote smart grid construction and lay a solid foundation， to improve the safe operation of power grid has important significance. In this paper， the key technologies of distributed energy and micro grid access are sorted out from the aspects of capacity configuration， access method， operation control and distribution network technology.

distributed energy； micro grid； energy storage； distribution network