一文详解微电网经典结构

《“十四五”现代能源体系规划》提出，积极发展以消纳新能源为主的智能微电网，实现与大电网兼容互补；在具备条件的农村地区、边远地区探索建设高可靠性可再生能源微电网；鼓励具备条件的重要用户发展分布式电源和微电网。大电网与微电网同步发展被写入能源规划，从体制层面规划了我国电网未来运行的崭新场景。

微电网（Micro-Grid，MG）由分布式电源（分布式光伏、分散式风电、燃气轮机、电化学储能、超级电容等）、用电负荷（重要、可调等不同类负荷）、能量管理系统（监控、保护和自动化装置）等组成，是一个能够基本实现内部电力电量平衡的供用电系统。

微电网应用场景主要有：有离岸或孤岛用能需求的偏远地区、大电网较弱或用能成本较高的地区、对用能稳定性和用电质量需求较高的园区。

微电网示意图

微电网特征

1.1 微型

微电网电压等级一般在35kV以下；系统规模一般在兆瓦级及以下；与终端用户相连，电能就地利用。

1.2 清洁

微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能源综合利用为目标的发电形式。

1.3 自治

微电网内部电力电量能实现基本自平衡，与外部电网的电量交换一般不超过总电量的20%。

1.4 友好

微电网对大电网有支撑作用，可以为用户提供优质可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。

微电网运行状态

微电网具有并网和离网两种运行模式，以及两种模式切换中的暂态切换状态。

2.1 并网模式

微电网系统与电网互联，进行电能交换的状态。

2.2 离网模式

微电网与公共电网连接断开，微电网系统实现内部用能自平衡状态。

2.3 暂态切换状态

微电园与电网在连接或断开瞬间的状态，系统需要减少暂态切换带来的扰动，保证频率电压的稳定性。

微电网经典结构

微电网的控制策略

微电网分为三层控制，在离网模式下微电网常用的控制模式是主从控制和对等控制。

微电网的状态与控制分层

3.1 主从控制模式

微电网主从控制模式是微电网孤岛运行时，一个分布式电源或储能装置采用定电压定频率（V/F）控制，其他分布式电源采用定功率（PQ）控制的运行模式。当微电网并网时，由大电网提供对其电压和频率的支撑，所有分布式电源按设定功率输出，最大化利用可再生能源。

当微电网处理孤岛模式运行时，系统失去了大电网的电压和频率支撑，需要一个分布式电源采用定电压定频率控制，以维持系统稳定运行，称为主控单元，相应的控制器称为主控制器，其他分布式电源则仍采用定功率控制，称为从控制单元，其控制器为从控制器。

优点：控制策略简单，只对主控制电源有维持系统f/U的需求。

缺点：主控制器要求高，需要进行全局信息收集与调度，对通讯系统要求高，一旦主控电源发生问题可能整个系统宕机。

3.2 对等控制模式

微电网对等控制模式是指微电网中所有分布式电源在控制上具有同等的地位，不存在主和从的关系，各控制器根据分布式电源接入系统点的电压和频率进行就地控制，共同参与系统的有功和无功功率分配，并共同为微电网提供稳定的电压和频率支撑。

优点：即插即用，稳定性提升。负荷变化由多个电源共同承担，一个微电源的变化不影响整体系统的稳定性。

缺点：对可控电源的容量和数量比主从控制要求多。

微电网的能量管理策略

微电网能量管理通常有基于逻辑规则的控制策略和多时间尺度滚动经济调度算法。

微电网发展态势

美国、欧盟、日本等国家和地区对微电网的研究和建设起步较早，已取得了一些成果。我国对于微电网的研究起步较晚，在关键技术上和欧美仍有差距，目前国内对于微电网的研究还处于逐步推广阶段，随着“双碳”政策和新型电力系统的落地，国内的微电网示范项目逐渐增多，越来越多企业加入到微电网技术的研发中，智能微电网逐渐成为行业新热点。

编辑：黄飞