智能微电网技术综述与应用前景

　　摘要：随着新能源的开发利用和智能电网技术的发展，出现了新形式的电网结构--智能微电网，它是未来电网发展的主流方向。微电网技术是一门综合学科技术的结合，涉及到电力电子技术、自动化控制技术、通讯技术、计算机技术及光伏、风力发电新能源技术等领域，微网系统分为电源系统、储能系统、多种可再生能源组网系统、能量管理系统、继电保护系统、通讯系统六大部分。

　　关键词：智能微电网(Micro Smart Grid),可再生能源发电,双向逆变器,光伏发电,多级分层组网,微网能量管理系统(EMS)

　　前沿：

　　智能微电网就是将可再生能源发电技术(光伏发电、风力发电、生物质能、潮汐能等)、能量管理系统(EMS)和输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、减小对环境的影响、实现与用户间的互动和为用户提供增值服务等多个优点。

　　一、智能微电网关键技术：

　　1.微电网能量管理系统

　　能量管理系统是整个微电网的核心部分，对整个微电网稳定，可靠，经济运行提供保障。是针对智能微型电网开发的，它有别于传统的能量管理系统，完全可以使微型电网实现自治运行，无人值守。它的数据处理流程为：

　　完善的智能电网必须有自学习功能，在微电网建立初期可以输入当地气象参数进行初步学习。并在微电网运行的过程中，不断修正自身运行参数，并记录可再生能源发电情况，逐步建立自己的专家系统。在微电网运行一段时间后，能正确预测可再生能源的发电情况，做到能量平稳调度。

　　发电量预测：根据天气预报和专家系统里的历史数据预测未来几小时或者几天时间内的发电量的情况。

　　负载预测：根据每天不同时段，不同季节，用户负载用电量的规律和历史数据预测下一时段的负载情况。

　　蓄电池荷电预测：根据蓄电池当前的工作状态及监控数据以及发电量和负载用电情况的预测来估算蓄电池的荷电情况。

　　2.继电保护系统

　　分布式发电作为一种新兴的、高效环保的发电技术，近年来获得了迅速发展。然而，大量分布式发电的并网运行将深刻影响配电网络的结构及配电网中短路电流大小及分布，由此给配电网的运行、控制以及继电保护工作带来多方面的影响。

　　微电网智能继电保护主要是以远动技术、信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置，能实现不误动、不拒动、能快速反映故障，在自身整定的范围内以最短的时限将故障和异常从系统中切除或隔离，保证最大限度地向无故障部分继续供电。

　　智能继电保护具备强大的控制和通讯功能，通过设立主站和多子站的分布式保护方式，通过四遥设备实现遥测、遥信、遥调、遥控功能，大大提高了智能微电网系统的供电可靠性和安全性。

　　3.通讯系统

　　智能电网遵循通讯标准IEC61850和CDT规约 ，根据实际情况采用一种或几种不同的通信方式，在广域网络可以使用Ethernet、GPRS、电力线载波等多种通信方式，局域网络可以使用CAN、HPI、串口等多种通信方式。

　　4.储能系统

　　智能微电网包含大量新能源发电单元，新能源发电的特点是能量变化大，光伏发电还是风能发电都具不可控性，容易造成电网的不稳定，因此智能微电网必须有储能环节。蓄电池组按照就近原则安装在新能源发电设备附近，抑制新能源发电量变化对微电网正常运行的影响。

　　蓄电池组全部选用优质的贮能蓄电池，确保蓄电池能长期可靠工作 , 同时配备蓄电池监控系统，实时监测每个蓄电池状态。蓄电池监控系统能够根据监测数据自动分析蓄电池状态，及时发现异常的蓄电池并报警 , 提前采取相应措施 , 保证微电网正常运行。

　　5.监控系统

　　监控系统可采集直流侧电压、电流，交流侧各相电压、电流，光伏并网系统的每日发电量、总发电量等，气象数据由专门的采集系统采集辐照度、风向、风速、环境温度、组件温度等相关数据。

　　一套完整的光伏智能微电网系统，必须有完善的监控显示系统，实时对整个系统运行进行监控，同时记录与显示光伏系统运行参数与故障记录。监控显示系统不仅给光伏系统管理人员随时监控掌握系统运行情况;同时让社会公众了解贵公司在新能源太阳能发电方面的应用情况，提升企业节能环保的档次;而且对支持新能源光伏事业及环境保护起到积极示范作用，产生良好的社会效益。

　　二、微电网应用场合

　　1.海岛：远离大电网，靠柴油发电机提供电力，成本高、污染严重、故障率高，微电网可以为海岛提供清洁经济的能源。

　　2.无电地区：为山区无电地区提供了电力供应的一种解决方案

　　3.重要负荷：微电网储能系统的存在具有UPS的功能。可以为重要负荷提供不间断电力供应，具有高可靠性的特点。

　　4.智能楼宇系统：智能楼宇能源系统作为负载侧能量管理系统，从单纯的消费体转变成能源系统的参与者。能自行管理和控制楼宇电能生成、储存和使用的智能化楼宇管理系统已经成为了智能电网的一部分。大大提高了能源利用效率。

　　三、微网发展财政支持及政策

　　十二五规划基本思路中第一点明确提到科学发展，其中重点又提到了“资源消耗”和“污染排放”，强调要提高资源利用率，减少污染排放。国家能源局新能源和可再生能源司明确：十二五期间,中国将在太阳能、风能占优势的地区建设微电网示范区30个,更大比例地运用新能源发电。

　　金太阳政策支持范围中也包括：利用智能电网和微电网技术建设的用户侧光伏发电项目。光电建筑政策：示范项目应优先考虑采用用户侧并网方式，实现自发自用。具备条件地区应加快推广微电网共网技术示范，完善相关技术标准和管理制度，提高光伏发电对现有电网条件的适应能力。

　　四、微电网发展趋势和上网电价

　　微电网技术作为国际电力系统一个前沿研究领域，以其灵活、环保、高可靠性的特点被欧盟、日本和美国能源部门大力发展，今后必将在我国得到广泛的应用。

　　从经济角度考虑要得到大规模的应用，就必须要达到平价上网，能够给用户带来经济效益。现在的火力发电侧上网电价为0.34元/度。而负荷侧工业用电高峰电价是1.4元/度，平段电价也高于0.6元/度。而微电网建立在负荷侧，基本上用户自发自用。因此，微电网的电力价格只要低于0.6元/度，甚至低于1.4元/度就有广阔的市场应用，大型的光伏电站电力价格要下降到0.34元/度时才具有竞争力，所以，微电网能够早于大型光伏电站而实现平价上网。

　　结束语：

　　作为大电网的有益补充与分布式发电系统的有效利用形式，微电网已成为电力领域的一个新热点。可预见，未来的电力系统将会是集中式与分布式供电有机结合的供能系统，这种混合系统可以节省投资、降低能耗、提高能效、提高电力系统可靠性、灵活性和供电质量，必将成为21世纪电力工业的重要发展方向。

　　参考文献：

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《智能微电网技术综述与应用前景》

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