微电网：智能电网建设新动向 多项难题待解决！

近日，京城北京遭遇61年一遇的罕见特大暴雨引发洪涝灾害，暴雨肆虐之后，人员伤亡及财产损失异常严重，道路交通几近瘫痪，电力设施多出被毁，大片居民生产生活停电缺水，灾害过后满目疮痍。在抗灾救灾过程中，由于电力设施遭到损毁，许多救援的设备无法投入使用，脆弱的大电网稳定性备受质疑。

与此同时，随着我国海南省三沙市的设立，该市的各项筹备工作陆续取得进展，而在该市所管辖的南海海域众多中小岛屿中，由于无法由国家大电网进行供电，因此，在这些岛屿上发展微电网将成为解决岛上用电困难的重要途径。

智能电网的高效补充

微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

微电网是智能电网的有机组成部分，是对智能电网的有力补充。目前，世界上通行的微电网发电主要依靠太阳能光伏发电、风能发电、生物质能发电、燃料电池发电及地热、潮汐能、波浪能、温差能和盐盐能发电等。

前瞻产业研究院发布的《中国微电网行业深度调研与可行性分析报告(2012版)》分析指出，与传统集中式能源系统相比，微电网具有许多优势，如微电网接近负荷，线损显著减少，建设投资和运行费用较省;分布式能源具备发电、供热、制冷等多种服务功能，可实现更高的能源综合利用效率;发展微电网有利于各类可再生能源(太阳能发电、风力发电、生物质发电等)的利用，减少了排放总量、征地、电力线路走廊用地和高压输电线的电磁污染，缓解了环保压力;微电网可以解决部分调峰和备用问题，做到与季节性和地域性的电力需求变化相适应，使得电力系统的经济性和安全性达到最佳平衡;微电网可以提高供电可靠性、供电质量和电网的安全性;发展微电网技术可形成和谐多元化的电网格局。

值得注意的是，微电网的最大优势是提高了电力系统面临突发灾难时的抗灾能力。大电网中超大型电站与微电网中分散微型电站的结合，可以减少电力输送距离、降低输电线路的投资和电力系统的运营成本，确保电力系统的运行更安全和更经济。

目前，我国微电网主要分为城市片区微电网和偏远地区微电网。

城市片区微电网一般按照居民小区、宾馆、医院、商场及办公楼等建设，正常情况下主要通过大电网供电。大电网故障时，将城市片区微电网断开，进入孤岛运行模式，用以保证所接重要负荷的供电可靠性和电能质量。一般接在10kV中压配网，容量为数百千瓦至10MW等级。

偏远地区微电网主要指农村微电网和企业微电网。目前，在农村、草原等偏远地区，供电困难，居民无法用电。解决的方案是不延伸电力系统，以较低的成本利用当地可再生能源供电。企业微电网一般接在10kV及以上中压配网，容量在数百千瓦至10MW。企业微电网一般分布在城市郊区，如石化、钢铁等大型企业，利用传统电源满足企业内部的用电需求。

自从我国开始注重新能源的发展，促进光伏、风能等新兴产业的政策不断出台，“光明计划”、“金太阳计划”等各种计划陆续施行。无论是新农村建设，还是在城市供电网路中，微型电网正扮演一个越来越重要的角色，并成为中国可持续发展中电网的一个重要方向。

目前，我国规模最大、海拔最高也是我国首座兆瓦级水光互补微电网电站——玉树州“金太阳”水光互补微电网发电工程已竣工发电。该工程太阳板8700多块，蓄电池8200多块，该工程利用太阳能发电后，并入水电网，形成有益的互补。

2011年，在水电出力下降、电煤供应紧张、电源电网结构失调、跨区输电不足、电力需求增长较快等因素综合作用下，全国共有24省级电网相继缺电，最大电力缺口超过3000万千瓦。中电联预测，2012年全国电力供需仍然总体偏紧，区域性、时段性、季节性缺电仍然较为突出，最大电力缺口达3000万-4000万千瓦。

近年来频发的“电荒”现象，导致部分省市拉闸限电，企业遭受严重损失，尤其是能耗较大的企业，遭遇限电措施更加频繁。为应对“电荒”局势下的限电措施，许多企业应自备电源，但企业采用柴油发电机发电，发电成本高昂，经济效益大打折扣。

前瞻产业研究院微电网行业研究员欧阳凌高指出，在面临巨大电力缺口的背景下，发展微电网成为工商企业提高经济效益的有效途径。而发展农村微电网不仅是解决无电地区的可行方案，也是众多可再生能源丰富的偏远地区提高经济效益的有效方案。

东方证券也发布研究报告称，电力系统输电主网结构已经基本形成，未来电网建设投资的重心将转向配、用电环节，因此，微电网相关投资有望在未来成为智能电网投资结构性变化中的新亮点。

普及推广难题

当前，我国微电网系统还处在研究示范阶段，部分项目已成功投运，运行情况良好表明我国微电网系统建设是可行的。微电网的优异性，使得其在工商业区域、城市片区及偏远地区都存在极大的应用潜力。我国在微电网方面应加大研究力度，加快研究进程，尽快普及微电网系统，助推智能电网的发展。

2011年7月29日，国家电网公司电力科学研究院承担的“微电网技术体系的研究”项目在南京通过国家电网公司验收，这标志着我国微电网的发展达到一定阶段，但截至目前，我国微电网项目的发展与推广仍然存在许多亟待研究和攻克的技术难题，主要包含新能源发电技术、电力电子技术、储能技术和通信技术等。

从微电网自身的发展过程来看，微电网的控制、保护和接入标准等，成为促进微电网健康可持续发展亟待解决的问题。

首先是微电网的控制问题。

微电网灵活的运行方式与高质量的供电服务，离不开完善的稳定与控制系统。控制问题也正是微电网研究中的一个难点问题。其中一个基本的技术难点在于微电网中的微电源数目太多，很难要求一个中心控制点对整个系统做出快速反应并进行相应控制，往往一旦系统中某一控制元件故障或软件出错，就可能导致整个系统瘫痪。因此，微电网控制应该做到能够基于本地信息对电网中的事件做出自主反应，例如，对于电压跌落、故障、停电等，发电机应当利用本地信息自动转到独立运行方式，而不是像传统方式中由电网调度统一协调。

具体来讲，微电网控制应当保证任何微电源的接入不对系统造成影响，自主选择运行点，平滑地与电网并列、分离，对有功、无功进行独立控制，具有校正电压跌落和系统不平衡的能力。

其次，微电网的保护是关键，也是难点。

微电网具有潮流的双向流通性，因此，微电网的保护问题与传统保护有着极大不同，且微电网在并网运行与独立运行两种工况下，短路电流大小不同且差异很大。因此，如何在独立和并网两种运行工况下均能对微电网内部故障做出响应以及在并网情况下快速感知大电网故障，同时保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性，是微电网保护的关键，也是微电网保护的难点。

微电网的接入标准也是人们较为普遍关注的问题。为保障微电网的可靠并网和电网的安全稳定运行，2012年，中国电力科学院作为主要起草单位，已经组织开展微电网接入标准的起草工作。

此外，从发展微电网的经济性考量，微电网的经济性是微电网吸引用户并能在电力系统中得以推广的关键所在。在经济运行方面，微电网虽然可以从大电网的调度原则、电能交易、资源配置原则等方面借鉴众多经验，但微电网本身的许多独特之处也使得其经济运行问题带有自身特点。随着微电网研究的深入与成熟，微电网经济效益的不确定性必将成为阻碍其发展的重要因素。

同时，大规模可再生能源发电尤其是风电与光伏发电，始终存在并网难题。前瞻产业研究院的数据显示，截至2011年底太阳能发电累计并网规模为2140MW，并网率为74%;风电累计并网规模为45000MW，并网率为72%。在国家政策支持下，前几年新能源发电电力并网率逐步提高，但受大电网消纳能力的制约，目前仍有大量的新能源电力无法并网，从而降低了新能源发电的经济效益。

前瞻产业研究院微电网行业研究员欧阳凌高强调，微电网作为未来智能电网发展的重要一环，其形成与发展绝不是对传统集中式、大规模电网的革命与挑战，而是实现未来智能电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段，是对大电网的有益补充，更是实现“十二五”智能电网规划的重要而不可或缺的一环。

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