微电网实践与发展思考

张继红+姜楠

摘 要：在近年来，微电网的使用率有了明显的提高，由于它能够对分布式电源进行有效地利用，并且对于配电网的供电有了更多的保障，因此，它的存在受到了国际上许多学者的重视。针对当前微电网在实施应用中发现的问题，在得到了一定的科学成果和实际工程当中总结的经验过程，对于在未来如何发展微电网展开讨论和研究。文章在稳定的措施，保护的建议和未来发展的前景做出具体的论述，指出目前微电网技术仍然存在的弊病，并提供尽可能的解决方案。

关键词：控制；保护；规划；微电网

前言

作为一种对分布式电源的有效利用方式，微电网的作用日益显著，在提高我国分布式发电的进程中，光伏微电网具有着重要的进步意义。由于它的覆盖范围广，能够解决许多农村包括偏远地区的供电问题，对于农村电网有着极大的补充。由此可见，微电网的发展符合了“十二五”提出的加快社会主义新农村这一主题，对于我国有着重要的意义。

1 控制与稳定的方法

一般来讲，控制的方法和稳定的措施是微电网的根本，作为一直以来微电网研究的热点，它直接决定了微电网能否有效运行。在控制方法和稳定分析上，微电网较传统电网相比有着其独特的一面，它主要体现在：存在于两种运行模式，即并网与离网；大量分布式的电源，导致其波动性大；含有大量电力电子变换器；分布式电源不集中，通信成本居高不降；在离网工作时与大电网脱离关系，那么能够保持一种稳定的运行状态是微电网的必备条件[1]。

1.1 控制的具体方式

鉴于微电网控制目标的范围有大有小，通常情况下是由设备控制、微电网控制和群组控制组成。其中，作为最低层的控制，设备级控制在针对DG和负荷控制方面起着针对性的作用。微电网级控制则是各个DG之间相互协力的控制。群级控制是微电网存在的前提下，通过微电网对各网控制。

1.1.1 通过设备进行控制

通常控制的对象有所差异，那么设备级控制的种类也有所不同，能够控制DG输出有功，或者是无功功率通向电网，称之为PQ控制；控制DG输出有功，或者是电压幅值，叫做PV控制；而MPPT的主要功能则是用于风机、光伏电池等DG；对于能够同时进行电压的幅值和相角运作，在一般条件下也有着改变功率的DG，叫做VF。在今天，我们对于逆变器的研究十分到位，尤其是它的底层控制的研究，取得了丰硕的成果。

1.1.2 网级控制

在网级控制中首先要提到的是并网控制，它能够在大电网的帮助下，以微电网的运作方式，对能量体系调节，从而使各DG达到出力的效果。然后是离网控制，顾名思义，它是在离网的情况下运行的，由于缺乏大电网的保障，它需要自主的维持电压以达到稳定频率的目的。最后是离并网切换控制：它分为离网切换控制和离网向并网切换控制。由于其切换时间短，物理切换和控制切换经常会不同步，在产生冲击的情况下需要进行孤岛检测，导致不同步的时间更长，所以在微电网工程中，这是一个急需解决的问题。

1.1.3 群级控制

在一个系统中，包含两个及以上的微电网，它们之间拥有着能够实现特定的共同的运行目标，此时该系统就成为了一个微电网群：它的电压频率要稳定；各子微电网之间的能量互相联系；电压频率与分层控制之间能够分次调整。在目前，微电网群的概念较为淡泊，与之相关的资料比较匮乏，也没有能够举为例子的示范工程，所以作为一个新的研究项目，怎样将协作控制和能量互济相融合，是一个问题[2]。

1.2 解析稳定性

现在的微电网有着自身的不足，其中，稳定性就值得研究：第一，和传统电网相比，它的频率变化范围过大；第二，DG接口由于使用LC滤波器，性能不稳定；第三，没有了大电网的协力，微电网只能通过自己维持所需要的电压，它的惯性也很小，所以，稳定性成为了微电网急需解决的环节。

一般来说，有两种方式可以稳定微电网的频率稳定，它们分别是大、小干扰稳定分析，首先说小干扰稳定性：通过模仿旧的电力系统，建立相对应的方程式，然后通过线性化，找到一个属于微电网的信号，通过该信号在微电网中产生的形状来分析，这就是小干扰模式下的稳定分析；然后是大干扰模式下的稳定分析：通常一般的系统出现事故，包括超负荷地运作、DG不在工作状态下等情况，利用传统电力系统来进行大干扰稳定分析的方法，比如时域仿真法和能量函数法等，同时，还可以借鉴独立电力系统的分析方法。现在来讲，如何正确地处理大干扰模式下的稳定状态，并将微电网和电力系统融为一体是我们现在乃至于未来需要思考的一道难题。

2 保护微电网的措施

2.1 含微電网的配网保护

在继电保护中，当助增的电流超过了原有电流所规定的标准，其感应事故的灵敏程度就会上升，提高了损坏的可能，线路末尾的防御功能将会受到恶化，其保护能力逐渐流失；对于自动式重合闸来说，相比于过去的配电网来说它是没有电源的，因此一旦出现事故导致它产生反应做出重合行为时，不用通过并网就可以完成这一条件，但是在科技高速发展的明天，它存在的意义要小于今天，因为未来的不断变化，它不一定能适用于将来的形势发展。在继电保护上，我们要注意的是在故障定位与清除方面可以通过许多数据的显示；自动式重合闸也是极为重要的，对于继电和配电的关系要加以重视，尽量保持并完善它们的关系。其他方面，要经常利用高频暂态信息去完善保护体系。

2.2 微电网自身的保护

微电网的灵活性是有目共睹的，在保护微电网自身的方面，也存在着几种不同程度的困难和阻力。其难点体现在三个方面。首先，在离网时，微电网短路电流小，就会导致传统的电流幅值启动的保护在离网时无法进行保护；其次，由于微电网随机地分布电源，使得短路电流分布多变，在整定继电保护的阈值时较为困难；最后，电力电子的设备反应过快，在出现故障时设备经常连续跳闸从而导致系统崩溃。对于设备而言，应做到控制保护相结合，提高故障穿越能力；对于微电网来说，其适于发展集中式保护方法，易于多级与系统的配合与恢复[3]。

3 规划和发展

第一个阶段，作为微电网全寿命的重要时期，规划是工作的基础。目前来讲，对于微电网的规划文献比较少，已有的文献多侧重与理论，与实际工程相悖，其基础不健全，标准与技术的匮乏导致有关单位的管理和沟通充满了障碍，没有清晰的区分新建型微电网和改造型电网，使得人力和资源的分配不合理。所以，在微电网的规划和应用上，仍然任重道远。微电网的发展难点主要在于运营主体和运行目标是不同的，如何建立并磨合微电网与配电网，未来二者的主次如何区分，如何配合，是学者们需要思考和研究的内容[4]。

4 结束语

微电网作为大电网的补充，作为被承认的有效方案，它仍然要面对技术上，经济上和政策不完善所带来的种种问题。虽然困难重重，但是目前许多有利的条件，包括国家相关政策的不断出台都将会起到推波助澜的作用，未来微电网的发展趋势仍然是一片大好。未来，随着微电网数量的增多，若干微电网组成的微网群很有可能是未来微电网的主要发展方向。

参考文献

[1]杨新法，苏剑，吕志鹏，等.微电网技术综述[J].中国电机工程学报，2014，02（01）：57-70.

[2]王成山，武震，李鹏.微电网关键技术研究[J].电工技术学报，2014，03（02）：1-12.

[3]杨毅，雷霞，叶涛，等.考虑安全性与可靠性的微电网电能优化调度[J].中国电机工程学报，2014，04（19）：3080-3088.

[4]马艺玮，杨苹，王月武，等.微电网典型特征及关键技术[J].电力系统自动化，2015，10（08）：168-175.