张乐

【摘 要】微电网是由分布式能源、储能单元、负荷以及监控和保护装置组成的集合，是一个小规模的热电联产低压供电网络。近年来，微电网发展迅速。在全球能源互联网的大环境下，微电网具有节能、环保、降低发电成本等优势。但微电网的应用中同样存在分布式电源成本高、欠缺技术标准、监管制度不完等问题，其发展存在多种挑战。

【关键词】能源；微电网；分布式能源

0 引言

近些年来，传统电力系统正面临着化石燃料资源逐渐枯竭、能源效率底下和环境污染的问题。这些问题促进了分布式发电的发展和应用，分布式电源和电负荷组成微电网，通过低电压与配电网连接。微电网发展迅速，具有很强的技术和经济优势，同时也遇到很多问题，面临着多种挑战。

1 微电网的概念

微电网是由各种分布式电源、储能单元、负荷以及监控和保护装置组成的集合；具有灵活的运行方式和可调度性能，能在并网运行和孤岛运行两种模式间切换；通过相关控制装置间的协调配合，可同时向用户提供电能和热能。

微电网的电源一般为分布式能源，多为可再生能源。根据不同的应用场合，微电网的系统容量通常在数千瓦到数兆瓦之间，微电网一般与配电网相连。

和传统电网中的大型发电机组相比，微电网的规模较小，微电源一般安装在靠近用户住所的地方，能够高效地为用户供电，大大减少线损，特别适合为一些边远地区供电。

微电网由两种运行方式：并网和孤岛模式。在并网模式下，微电网与主电网保持全部或部分连接，从主电网输入或输出电力。当主电网发生故障时，微电网可以切换到孤岛模式下，保证对用户的供电。

2 微电网的技术和经济优势

在全球能源互联网的大环境下，微电网的发展具有很多优势。从电网的角度看，微电网的主要优势是可以将其当做电力系统内的一个受控实体，其可以作为单一的负荷集运行。这确定了微电网的可控性。从用户的角度看，微电网有利于就地满足其对电能的供应需求。

微电网的发展存在多种有利条件。

2.1 节约发电成本

对热电联产运行模式下的余热利用，使得微电网总的能源效率达到80%以上，远远超出了传统电力系统。多个微电源的集成也能起到节约成本的作用，微电源组成的微电网直接将电能分配给本地用户，避免了从电网的馈线上输入、输出电能，减少了电能的损耗。

微电网的技术特点使其适合为边远地区的用户供电，如果从电网系统为这些用户供电，减少由于地理问题和恶劣气候条件，会大大增加供电成本，也难以保证供电的可靠性。

2.2 减少环境压力

由于负荷的快速增长，传统发电方式的增长需求导致化石燃料储备的持续消耗。因此，大多数国家都在寻求常规能源或可再生能源作为替代能源。同时，通过分布式能源的开发、生产环保清洁能源能够有效减少环境压力。

微电网比常规的大型火电厂对环境的影响要小，且气体和颗粒物排放减少，最终可有助于应对全球变暖。用户与微电源的直接接触，将大大增强电力用户合理使用能源的意识。

2.3 运行投资方面

微电网的应用可以有效缩短微电源和负荷之间的电气和物理距离。可以有效减少输配电馈线的拥堵，降低输配电电能损耗，并且通过适当的资产管理，能够减少在输电荷发电系统扩展中的投资。

2.4 改善电能质量

微电网的应用可以实现供电质量和供电可靠性的改善。分散供电可以更好的匹配供应和需求，减小大规模传输和发电中断的影响，并且通过微源的黑启动策略，可以实现最小化故障停机时间。

2.5 市场参与优点

在市场参与的情况下，制定由市场驱动的微电网运作程序，将显著降低现有发电公司的市场支配力。模塊化即插即用的微电源的广泛应用，可有助于降低电力市场的能源价格。配电网投资和分布式发电利用率之间适当的经济平衡，有可能使长期电力用户的价格降低大约百分之十。

3 微电网发展的挑战和劣势

虽然微电网有很多优势，但其发展依然受到经济成本、技术支持、市场等方面的制约：

1）微电源成本高。分布式能源的装成高时微电网发展中的一个极大的难题，不过目前我国政府机构对于分布式能源的安装和使用有多种形式的补贴以鼓励投资和降低成本。

2）技术标准欠缺。微电网的应用目前还尚未成熟，缺少可行的的运行和保护问题的标准。

3）技术上的困难。在微电网的管理、保护和控制，微电源的选择、分级和位置确定等方面缺乏技术经验。经济地实现运行模式间的无缝转换仍然是一个很大的技术挑战。

4）行政和法律障碍。在大多数国家，没有标准的立法和法规来管理微电网的运行。一些国家的政府鼓励建立绿色能源微电网，但尚未对将要实施的标准法规进行设计。

4 微电网运行中需要解决的问题

微电网在实际运行中有很多需要解决的问题，在微电网普及之前，为了达到微电网运行的稳定和安全，很多技术、监管和经济上的问题都还不够完善。

为保证电能质量，微电网必须维持短时的有功、无功功率平衡，且需要制定微电网的发电计划、最优潮流运行以及负荷经济调度来维持微网的经济运行。

微电网中电能的生产、供应和存储必须根据微网中负荷需求和长期能量平衡进行合理的规划。发电和负荷之间临时的平衡失调应通过适当的负荷预测和需求侧管理来缓解。负荷转移可有利于使需求曲线变平缓，从而减少备用容量。

5 总结

微电网的应用可以全面提高配电系统的稳定性和安全性，满足用户用电需求的灵活性。微电网若能普及，不仅可以提高发电厂的能源利用效率，并且可以很大程度上减少对环境的热污染。但是微电网在运行时，其与主电网的连接和孤岛运行模式的切换以及运行管理方面仍寻在大量的技术难题需要解决。

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[责任编辑：田吉捷]