0 引言

隨著煤、石油等化石燃料的日益減少，全球能源、環境問題逐漸凸顯，而風能、太陽能等新能源具有資源豐富、可再生、環保的特點，世界各國都非常重視風能、太陽能等新能源的開發和利用。

近年來，全球風電裝機容量、光伏發電裝機保持每年20%、25%的增速;我國風電裝機容量、光伏發電裝機保持每年40%、50%的增速;我省風電裝機容量、光伏發電裝機保持每年30%、35%的增速;世界各國對風能、太陽能、生物能等可再生能源的利用促進了分布式電源的快速發展，使分布式發電技術應運而生。

分布式發電是指將相對小型的發電裝置分散布置在用戶現場或用戶附近的發電方式。分布式電源位置靈活、分散的特點極好地適應了分散電力需求和資源分布，減少了輸、配電網升級換代所需的巨額投資，同時它與大電網互為備用也使供電可靠性得以改善。但也存在諸多問題，例如：分布式電源單機接入成本高、控制困難等。特別是分布式電源相對大電網是不可控源，使得電網往往采取限制、隔離的方式來處置分布式電源以減小其對大電網的沖擊。

1 微電網的概念

為協調大電網與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式電源的價值和效益，在本世紀初學者們提出了微電網的概念。微電網將發電機、負荷、儲能裝置及控制裝置等結合，形成一個單一可控的單元，向用戶供給電能。微電網中的電源多為分布式電源，包括風力發電機、光伏發電以及微型燃氣輪機及燃料電池 、超級電容、飛輪、蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側，具有低成本、低電壓和低污染的特點。微電網既可與大電網聯網運行，也可在電網故障或需要時與主網斷開單獨運行。微電網具有雙重角色，可以被控制為一個簡單的可調度負荷，也可以作為一個可定制的電源以滿足用戶多樣化的需求。微電網在接入電力系統時，入網標準只針對微電網與大電網的公共連接點，而不針對各個具體的微電源。因此，微電網可以充分發揮了分布式電源的各項優勢，也為用戶帶來了多方面的效益。微電網是大電網的有利補充，可以經濟有效地解決偏遠地區的供電，避免單一供電模式造成的地區電網薄弱和大面積停電事故，提高供電系統的安全性、靈活性和可靠性，可以實現節能減排，是能源發展的方向。

2 微電網的研究

近三年來，圍繞《含分布式電源的微電網運行與優化控制的合作研究》重大課題，致力于分布式發電、微電網運行、電力變換器控制、電力電子在電力系統中的應用、新能源并網與利用等相關領域項目的研究與合作，“風光發電控制與智能電網山西省科技創新團隊”成員已在雙向dc\dc、雙向ac\dc、光伏逆變器等方面做了大量深入研究，并取得顯著成果，可為交直流混合微電網中各類微電源、儲能系統等的協調運行、光伏及風力發電并網以及電動車充放電控制等提供理論和技術支持。

a) 最早在國際上提出“交直流混合微電網”的概念、模型與結構。交直流混合微電網將交流配電網和直流配電網通過功率變換器相連接，不僅保留了交直流電網的優勢，同時減少了多重交直流變換造成的能耗和電器設備中的多余電力電子轉換器件。主要針對交直流混合微電網的結構、各微電源及儲能裝置的協調控制、微網結構中電力電子的拓撲結構做了大量研究。提出一種適用于交直流母線間功率變換器的下垂控制方式，可以實現交直流配電網功率自動調節，保證微電網功率平衡;提出新的電力電子拓撲結構，優化了微電源和儲能裝置功率出力及功率流向的無縫切換;

b) 針對微電網系統的集成做了大量研究，包括新能源發電(如風電、光伏等)并網，及電動汽車的充放電控制。主要有以下幾方面研究重點：綜合考慮多維風速影響因素，建立風速模型并進行風速預測，同時監測分析風力發電并網點的電能質量;分析評估新能源發電高滲透率情況下的系統運行可靠性和能源利用效率;提出一項新指標，用于評估風速驟升或緩降時風力發電系統的剩余電能;

c) 針對微電網系統中配電網可靠性的分析取得了顯著的研究成果。主要研究有：針對新能源發電的不確定性和間歇性，提出了新的電力系統和微電網運行可靠性模型; 為了減少新能源并網引起的頻率和電壓的變化，提出了微電網中儲能系統的優化設計方法;提出針對大型風電場進行四維風功率預測的模型和方法，提高電力調度計劃的準確性，從而提高系統的可靠性和穩定性;建立融合風電和傳統發電系統的發電模型，當系統負荷和發電量同時變化時，采用新算法減小可靠性分析運算量;針對系統無功功率源故障引起的無電壓變化進行研究，并提出無功功率缺失對系統可靠性影響的相關指標;針對風機故障時對下游風速及風電場出力的影響，結合地形和風機可靠性，對風電場發電進行可靠性評估，并采用二次插值法計算風機最佳位置，保證風電場最大出力;

d) 針對微電網中存在的電壓質量問題，提出了基于光蓄發電單元的動態電壓恢復器(dynamic voltage restorer, dvr)。dvr以光蓄發電單元為儲能單元，通過整流器串聯接入到低壓配電網與微電網公共連接處。提出了dvr的動態電壓恢復方式、不間斷供電方式和微電源方式的3種運行模式。通過對系統開關信號進行合理控制，實現3種模式的有效切換，提高dvr設備的利用率。dvr的動態電壓恢復方式可有效抑制電壓暫降或驟升，改善微電網電壓質量;不間斷供電方式可提高對負荷的供電可靠性;微電源方式可以減少主網的電能供給，實現節能減排。

3 結語

微電網能有效降低或消除分布式電源直接接入大電網所產生的負面影響，為新能源及可再生能源并網發電的規模化應用提供了新的途徑。微電網技術在我國已經興起，順應了我國大力開展可再生能源發電，社會可持續發展的要求，因此對其進行深入研究具有重大意義，將促進山西省風電、光電產業健康、持續發展。