智能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

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內(nèi)容簡介

本書較為全面地介紹了智能微電網(wǎng)應(yīng)用中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，重點闡述了智能微電網(wǎng)的

定義、組成結(jié)構(gòu)、運行與控制、過電流保護與接地技術(shù)、儲能技術(shù)及應(yīng)用、通信與監(jiān)控、能

量管理、規(guī)劃與設(shè)計等方面的原理和應(yīng)用。附錄部分則針對目前已建成并投入運行的一些典

型的智能微電網(wǎng)示范工程項目進(jìn)行了總結(jié)和概括性介紹。

本書適合作為能源類相關(guān)專業(yè)專科生和本科生的教材，也可供從事分布式發(fā)電及智能微

電網(wǎng)研究與工程應(yīng)用的工程人員參考。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

智能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)/張清小,葛慶主編.—2版.—北京：

中國鐵道出版社有限公司,2021.1

“十三五”高等職業(yè)教育能源類專業(yè)規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-27402-3

Ⅰ.①智…Ⅱ.①張…②葛…Ⅲ.①智能控制-電網(wǎng)-高等

職業(yè)教育-教材Ⅳ.①TM76

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字(2020)第221464號

書名：智能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

作者：張清小葛慶

策劃：何紅艷編輯部電話：（010）83552550

責(zé)任編輯：何紅艷?包?寧

封面設(shè)計：付?巍

封面制作：劉?穎

責(zé)任校對：張玉華

責(zé)任印制：樊啟鵬

出版發(fā)行：中國鐵道出版社有限公司（100054，北京市西城區(qū)右安門西街8號）

網(wǎng)址：/51eds/

印刷：北京柏力行彩印有限公司

版次：2016年8月第1版?2021年1月第2版?2021年1月第1次印刷

開本：787?mm×1?092?mm1/16印張：11字?jǐn)?shù)：255千

書號：ISBN978-7-113-27402-3

定價：39.00元

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書，如有印制質(zhì)量問題，請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換。電話：（010）63550836

打擊盜版舉報電話：（010）63549461

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前言

傳統(tǒng)的火力發(fā)電因化石燃料的枯竭、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題受到了極大的限制，水力發(fā)電

又因地理及人文環(huán)境的破壞無法再進(jìn)行大規(guī)模發(fā)展，這就使得環(huán)保、高效、靈活、可持續(xù)利

用的分布式發(fā)電得以迅速發(fā)展。但迄今為止，以可再生能源為主的分布式發(fā)電技術(shù)由于其自

身的不穩(wěn)定、運行和調(diào)度困難、對電網(wǎng)電能質(zhì)量有較大影響、并網(wǎng)較難等特點，使得其自身

的潛力尚未得到充分發(fā)揮。

為使分布式發(fā)電得到充分利用，將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以智能微電網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)

并網(wǎng)運行，并與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電供能系統(tǒng)效能的最有效方式。而儲能裝

置作為智能微電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，近年來，在相關(guān)政策和市場的推動下，得到

了廣泛應(yīng)用，商業(yè)運營盈利的模式越來越多、也越來越成熟，間接帶動了智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的

推廣和應(yīng)用，為了將市場上最新的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)、規(guī)劃與設(shè)計方法、實際

運營的模式和經(jīng)驗加以及時地推廣和應(yīng)用，本書內(nèi)容在第一版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定程度的修

改，將第一版中理論性較強的第6章智能微電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計部分刪除，改為了典型的智能

微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計案例，并借助實際的用戶側(cè)帶儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)、工商業(yè)并

離網(wǎng)型智能微電網(wǎng)系統(tǒng)及光儲充一體化智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計這三種典型智能微電網(wǎng)系

統(tǒng)應(yīng)用案例來介紹智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方法，增強了智能微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計知識的針對

性及方法的時效性。

本書圍繞智能微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，從智能微電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計、運行與控制、通信

與能量管理、檢測與保護等方面來組織內(nèi)容。全書共分7章，第１章主要介紹了智能微電網(wǎng)

的定義、分類、結(jié)構(gòu)、特點、相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容；第2章介紹了智能微電網(wǎng)的運行方式、

控制方法及相關(guān)應(yīng)用案例；第３章討論了智能微電網(wǎng)中儲能技術(shù)的分類和特點；第4章討論

了智能微電網(wǎng)中的過流保護和接地保護的相關(guān)技術(shù)；第5章對智能微電網(wǎng)中的通信技術(shù)及監(jiān)

控與能量管理系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)敘述；第6章介紹了用戶側(cè)帶

儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方法、原則、流程，并通過三種典型的智能微電網(wǎng)系

統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計案例，講解了用戶側(cè)帶儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的步驟及應(yīng)重點關(guān)

注的事項；第7章進(jìn)一步討論了能源互聯(lián)網(wǎng)的定義、組成結(jié)構(gòu)、工作原理及能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)

展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；附錄部分針對目前已建成并投入運行的一些典型的智能微電網(wǎng)示范工程

項目進(jìn)行了總結(jié)和概括性介紹。

本書由張清小、葛慶任主編，由張要鋒、盧紹群、章小慶、滕東任副主編，其中，第1、

2章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院張清小編寫；第3、4章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院葛慶編寫；第

5章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院張要鋒編寫；第6章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院滕東編寫；第7章

由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院盧紹群編寫；附錄部分由江西新能源科技職業(yè)學(xué)院章小慶編寫，本

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智

能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)書的部分圖形和數(shù)據(jù)表格由盧明軒、黃志偉等同學(xué)參與編輯，全書由張清小統(tǒng)稿，由李毅斌

主審。

本書在編寫過程中得到了浙江瑞亞教育科技有限公司陸勝潔總經(jīng)理、王水鐘經(jīng)理、浙江

瑞亞能源科技有限公司易潮總經(jīng)理、衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院廖東進(jìn)主任的大力支持和幫助，在此

表示衷心的感謝！

另外，本書在編寫過程中還參考了大量的書籍和論文，在此對相關(guān)書籍和論文的作者致

以誠摯的謝意。

由于編者水平有限，再加上時間倉促，書中不足與疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批

評指正。

編者

2020年8月

2

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目錄

第1章概述..............................................................................................1

1.1智能微電網(wǎng)的歷史背景和現(xiàn)實意義......................................................1

1.1.1智能微電網(wǎng)產(chǎn)生的歷史背景.................................................................1

1.1.2智能微電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實意義.................................................................2

1.2智能微電網(wǎng)的定義................................................................................4

1.2.1各國對智能微電網(wǎng)給出的定義.............................................................4

1.2.2智能微電網(wǎng)與傳統(tǒng)分布式發(fā)電并網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別.................................6

1.3智能微電網(wǎng)的分類和結(jié)構(gòu).....................................................................6

1.3.1直流智能微電網(wǎng)和交流智能微電網(wǎng).....................................................7

1.3.2并網(wǎng)型智能微電網(wǎng)和孤島型智能微電網(wǎng)............................................8

1.3.3單相并網(wǎng)型智能微電網(wǎng)和三相并網(wǎng)型智能微電網(wǎng)...........................12

1.3.4智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)...............................................................13

第章

1.3.5智能微電網(wǎng)的控制體系結(jié)構(gòu)...............................................................141

1.4智能微電網(wǎng)的特點及優(yōu)缺點...............................................................14

1.4.1智能微電網(wǎng)的特點...............................................................................14

1.4.2智能微電網(wǎng)的優(yōu)點...............................................................................15

1.4.3智能微電網(wǎng)的缺點...............................................................................16

1.5智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)......................................................................16

1.5.1智能微電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計技術(shù)...........................................................16

1.5.2智能微電網(wǎng)的運行與控制、通信與能量管理技術(shù)...........................17

1.5.3智能微電網(wǎng)的保護與接地方面的技術(shù)...............................................17

1.5.4智能微電網(wǎng)電能質(zhì)量與儲能方面的技術(shù)...........................................17

1.5.5分布式發(fā)電技術(shù)...................................................................................17

1.6智能微電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢....................................................18

1.6.1智能微電網(wǎng)的國外發(fā)展現(xiàn)狀...............................................................18

1.6.2智能微電網(wǎng)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀...............................................................19

1.6.3智能微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢.......................................................................20

習(xí)題........................................................................................................................20

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智

能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

第2章智能微電網(wǎng)的運行與控制............................................................21

2.1智能微電網(wǎng)的運行模式......................................................................21

2.1.1智能微電網(wǎng)的啟動...............................................................................22

2.1.2智能微電網(wǎng)的孤島運行.......................................................................22

2.1.3智能微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行.......................................................................23

2.2智能微電網(wǎng)的控制方法......................................................................23

2.2.1智能微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源的控制方法...............................................23

2.2.2智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法...............................................................25

2.3智能微電網(wǎng)的穩(wěn)定性控制方法............................................................28

2.3.1單主或多主控制法...............................................................................29

2.3.2孤島下垂控制法...................................................................................29

II2.3.3采用儲能裝置平滑控制法...................................................................29

2.3.4甩負(fù)荷控制法.......................................................................................29

2.3.5再并網(wǎng)控制法.......................................................................................29

2.4智能微電網(wǎng)運行與控制的應(yīng)用案例....................................................30

2.4.1運行模式設(shè)定.......................................................................................31

2.4.2運行控制測試.......................................................................................31

習(xí)題........................................................................................................................41

第3章智能微電網(wǎng)的儲能技術(shù)...............................................................42

3.1智能微電網(wǎng)中儲能技術(shù)的定義、分類和特點......................................42

3.1.1儲能技術(shù)及設(shè)備的定義和分類...........................................................42

3.1.2各種儲能技術(shù)的特點...........................................................................45

3.2儲能技術(shù)的實際應(yīng)用領(lǐng)域...................................................................46

3.2.1儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用...........................................................46

3.2.2儲能技術(shù)在智能建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用...................................................48

3.2.3儲能技術(shù)在智能交通領(lǐng)域中的應(yīng)用...................................................49

3.3儲能技術(shù)在智能微電網(wǎng)系統(tǒng)中的作用及典型應(yīng)用案例........................49

3.3.1儲能技術(shù)在智能微電網(wǎng)中的作用.......................................................49

3.3.2儲能技術(shù)在張家口國家風(fēng)光儲輸示范工程中的應(yīng)用.......................51

3.3.3儲能技術(shù)在青海光儲項目中的應(yīng)用...................................................52

3.3.4儲能技術(shù)在上海漕河涇松江南部智能微電網(wǎng)中的應(yīng)用...................54

習(xí)題........................................................................................................................54

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第4章智能微電網(wǎng)的過電流保護與接地技術(shù)..........................................55

4.1智能微電網(wǎng)的接入對配電網(wǎng)的影響....................................................55

4.1.1智能微電網(wǎng)接入對配電網(wǎng)潮流分布的影響.......................................55

4.1.2智能微電網(wǎng)接入對配電網(wǎng)電流保護的影響.......................................60

4.1.3智能微電網(wǎng)接入對配電網(wǎng)自動重合閘的影響...................................70

4.2智能微電網(wǎng)的縱聯(lián)過電流保護方案....................................................72

4.2.1含智能微電網(wǎng)的配電網(wǎng)閉環(huán)運行原理...............................................72

4.2.2智能微電網(wǎng)縱聯(lián)過電流保護方案組成結(jié)構(gòu)及原理...........................73

4.3智能微電網(wǎng)的接地保護......................................................................74

4.3.1低壓配電網(wǎng)的接地保護系統(tǒng)...............................................................74

4.3.2智能微電網(wǎng)的接地保護系統(tǒng)...............................................................80

4.4智能微電網(wǎng)的保護與接地的應(yīng)用案例.................................................81

習(xí)題........................................................................................................................81

第5章智能微電網(wǎng)的通信與管理技術(shù).....................................................82

5.1智能微電網(wǎng)的通信技術(shù)......................................................................82

5.1.1智能微電網(wǎng)通信的特殊性...................................................................82

5.1.2智能微電網(wǎng)中常用的通信技術(shù)...........................................................83

5.1.3智能微電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)...................................................87

目

5.2智能微電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)......................................................................89

5.2.1智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點...................................................90錄

5.2.2智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能...............................................................91

5.3智能微電網(wǎng)監(jiān)控和能量管理系統(tǒng)的應(yīng)用案例......................................96

習(xí)題......................................................................................................................102

第6章典型智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計案例........................................103

6.1用戶側(cè)帶儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計案例......................103

6.1.1儲能裝置的應(yīng)用類型和運營模式.....................................................104

6.1.2用戶側(cè)帶儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計流程.................107

6.1.3用戶側(cè)帶儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計原則.........................109

6.1.4用戶側(cè)帶儲能裝置的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計案例.................110

6.2工商業(yè)并離網(wǎng)型智能微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計案例....................................113

6.2.1工商業(yè)并離型智能微電網(wǎng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和工作原理.....................113

III

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智

能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

6.2.2工商業(yè)并離型智能微電網(wǎng)系統(tǒng)方案設(shè)計.........................................114

6.3光儲充一體化智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計案例........................................118

6.3.1光儲充一體化智能微電網(wǎng)系統(tǒng)簡介.................................................118

6.3.2光儲充一體化智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計.....................................120

習(xí)題......................................................................................................................126

第7章能源互聯(lián)網(wǎng)...............................................................................127

7.1全球能源發(fā)展的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn).............................................................127

7.1.1全球能源發(fā)展的現(xiàn)狀.........................................................................127

7.1.2全球能源發(fā)展的挑戰(zhàn).........................................................................129

7.2能源互聯(lián)網(wǎng)概述...............................................................................130

7.2.1能源互聯(lián)網(wǎng)的定義及特點.................................................................130

IV7.2.2能源互聯(lián)網(wǎng)的層次、結(jié)構(gòu)和主要模塊.............................................132

7.3能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例........................................................................136

7.3.1北京市延慶區(qū)智能微電網(wǎng)示范工程.................................................136

7.3.2多能互補智能微電網(wǎng)社區(qū)示范項目.................................................143

習(xí)題......................................................................................................................145

附錄智能微電網(wǎng)應(yīng)用案例.................................................................146

附錄A新大陸智能微電網(wǎng)應(yīng)用實訓(xùn)系統(tǒng)..................................................146

附錄B海南三沙市永興島智能微電網(wǎng)工程..............................................154

附錄C浙江鹿西島離網(wǎng)型智能微電網(wǎng)綜合示范工程...............................155

附錄D浙江南鹿島離網(wǎng)型智能微電網(wǎng)綜合示范工程...............................156

附錄E珠海東澳島智能微電網(wǎng)示范工程.................................................157

附錄F高速公路遠(yuǎn)程智能微電網(wǎng)供電系統(tǒng)..............................................163

參考文獻(xiàn)....................................................................................................168

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第1章

概述

學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）了解智能微電網(wǎng)產(chǎn)生的歷史背景；

（2）掌握智能微電網(wǎng)的定義、分類、結(jié)構(gòu)和特點；

（3）了解智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)；

（4）了解發(fā)展智能微電網(wǎng)的作用及意義；

（5）了解智能微電網(wǎng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。

本章簡介

基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但像光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電

等分布式發(fā)電（DistributedGeneration，DG）具有間歇性、隨機性等特點，大量并網(wǎng)會給電網(wǎng)

帶來諸如安全穩(wěn)定性及電能質(zhì)量等相關(guān)問題。為協(xié)調(diào)電網(wǎng)和分布式發(fā)電之間的矛盾，充分挖

掘分布式發(fā)電的潛力，提高分布式發(fā)電為電網(wǎng)和用戶帶來的社會及經(jīng)濟效益，智能微電網(wǎng)的

相關(guān)概念及技術(shù)應(yīng)運而生。智能微電網(wǎng)可實現(xiàn)分布式發(fā)電的有效利用，并具有靈活、智能等

特點，受到了世界各國的廣泛重視。本章從智能微電網(wǎng)的產(chǎn)生背景、定義、分類、結(jié)構(gòu)、特點、

關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀等方面進(jìn)行闡述，逐步使讀者建立起對智能微電網(wǎng)的整體印象。

1.1?智能微電網(wǎng)的歷史背景和現(xiàn)實意義

分布式發(fā)電與電網(wǎng)的結(jié)合，被國內(nèi)外許多專家學(xué)者認(rèn)為是降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠

性和靈活性的主要形式。分布式發(fā)電具有投資小、環(huán)保好以及靈活性高等優(yōu)點，但同時也存

在著如單機接入成本高、控制相對困難等缺點。分布式發(fā)電相對于電網(wǎng)來說，是一個不可控

電源，電網(wǎng)不得不采取限制、隔離等方式來處理分布式發(fā)電，以減小分布式發(fā)電對大電網(wǎng)的

沖擊。現(xiàn)在并網(wǎng)運行的分布式發(fā)電，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須馬上退出運行，這就限制

了分布式發(fā)電的利用。因此如何協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式發(fā)電之間的矛盾，充分利用分布式發(fā)電

為用戶和電網(wǎng)帶來社會和經(jīng)濟效益是我們必須面對和迫切需要解決的問題。

1.1.1智能微電網(wǎng)產(chǎn)生的歷史背景

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求迅速增長，能源短缺及能源發(fā)展的可持續(xù)性日漸成

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智

能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

為經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。目前，電力供應(yīng)主要建立在火電、水電及核電等大型集中式電源和超高

壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上。然而，隨著電壓等級的逐步提高，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，這種

超大規(guī)模電力系統(tǒng)的運行弊端逐漸顯現(xiàn)出來：成本高，運行難度大，難以適應(yīng)用戶越來越高

的安全、可靠、多樣化的供電需求；電煤緊張、遠(yuǎn)距離輸電的大風(fēng)險、能源結(jié)構(gòu)的不合理等

問題日益顯現(xiàn)，尤其是近年來世界范圍內(nèi)接連發(fā)生了幾次大規(guī)模的停電事故（1996年7月，

美國愛達(dá)荷州輸電線路發(fā)生故障，致使美國西部15個州和加拿大、墨西哥的部分地區(qū)斷電，

波及200萬人；1998年1月，由于凍雨使電線凍結(jié)折斷，加拿大東部300萬人在7天中失去

電力供應(yīng)；1999年12月，約360萬個法國家庭由于暴風(fēng)雨而遭遇停電數(shù)日；2003年8月14日，

美國東北部部分地區(qū)以及加拿大東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍停電，受影響的人占加拿大總?cè)丝诘娜?/p>

分之一即一千萬，在美國有四千萬），使得電網(wǎng)的脆弱性充分暴露出來。因此分布式發(fā)電被提

上了日程。分布式發(fā)電是相對于集中式發(fā)電而提出來的，它為解決集中式發(fā)電的問題及可再

生能源發(fā)電的并網(wǎng)找到了突破口。分布式發(fā)電可以在負(fù)荷中心或偏遠(yuǎn)的農(nóng)村建立，具有諸如

利于環(huán)保、提高能源利用效率、滿足負(fù)荷增長需求、具備可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點，但作為一個新

2的領(lǐng)域和一項新的技術(shù)，還存在許多不足的方面。迄今為止，分布式發(fā)電技術(shù)的潛力尚未得

到充分發(fā)揮，究其原因，主要存在以下幾個方面：

（1）分布式發(fā)電電源并網(wǎng)時會產(chǎn)生沖擊電流，給電網(wǎng)設(shè)備的安全運行造成影響。

（2）分布式發(fā)電電源功率減小或退出電網(wǎng)時需要及時補充功率缺額，這就需要大量的區(qū)

域性備用設(shè)備及無功補償裝置，經(jīng)濟性不是很好。

（3）由于分布式發(fā)電電源（光伏、風(fēng)機等）的輸出功率具有一定的隨機性，其輸出功率

的波動會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓和頻率的不穩(wěn)定性。

（4）有些分布式發(fā)電系統(tǒng)（光伏、燃料電池等）采用的并網(wǎng)逆變器，是由很多的電力電

子器件組成的，其運行時會對電網(wǎng)造成諧波污染。

（5）分布式發(fā)電電源的功率波動會造成電網(wǎng)電壓波動及閃變，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓偏差，從而

影響電網(wǎng)電能的質(zhì)量。

（6）傳統(tǒng)的電網(wǎng)是輻射狀的，由單側(cè)電源供電；而分布式發(fā)電電源既可以向電網(wǎng)提供電能，

又可以從電網(wǎng)吸收電能，因此當(dāng)分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變。例如，

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，除了電網(wǎng)系統(tǒng)向故障點提供短路電流外，分布式發(fā)電電源也將對短

路故障點提供短路電流，這將對配電網(wǎng)繼電保護裝置的正常運行造成影響。

總之，阻礙分布式發(fā)電技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的不僅僅是分布式發(fā)電本身的技術(shù)問題，還存

在現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)仍不能完全適應(yīng)分布式發(fā)電的接入要求。為使分布式發(fā)電得以充分利用，

一些學(xué)者提出了微型電網(wǎng)（MicroGrid，簡稱“微網(wǎng)”）的概念。

1.1.2智能微電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實意義

由于智能微電網(wǎng)能實現(xiàn)內(nèi)部電能和負(fù)荷的一體化運行，并通過和電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，平滑

接入電網(wǎng)或獨立運行，這就使得作為分布式發(fā)電的優(yōu)點得以充分發(fā)揮，因此推廣使用智能微

電網(wǎng)在能源的可持續(xù)發(fā)展及能源供應(yīng)的穩(wěn)定性、安全性及可靠性等方面具有十分重要的意義。

就我國而言，智能微電網(wǎng)對電力系統(tǒng)和國民經(jīng)濟發(fā)展的意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

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（1）智能微電網(wǎng)可以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于電力系統(tǒng)抗災(zāi)能力的提高。

目前，我國電力工業(yè)發(fā)展已進(jìn)入大電網(wǎng)、高電壓、長距離、大容量階段。六大區(qū)域電網(wǎng)（六

大區(qū)域電網(wǎng)分別是東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、西北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。其中，

東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、西北電網(wǎng)由國家電網(wǎng)公司管理，南方電網(wǎng)由南

方電網(wǎng)公司管理）已實現(xiàn)互聯(lián)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。實現(xiàn)區(qū)域間的交流互聯(lián)，理論上可以發(fā)

揮區(qū)域間的事故支持和備用作用，實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。但大范圍交流同步電網(wǎng)存在大

區(qū)間的低頻振蕩和不穩(wěn)定性，其動態(tài)事故難以控制，造成大面積停電的可能性大；另一方面，

廠網(wǎng)分開后，市場利益主體多元化，廠網(wǎng)矛盾增多，廠網(wǎng)協(xié)調(diào)難度加大，特別是對電網(wǎng)設(shè)備

的安全管理不到位，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了威脅。相較于傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)，分布式

發(fā)電系統(tǒng)由于采用就地能源，可以實現(xiàn)分區(qū)分片靈活供電。通過合理的規(guī)劃設(shè)計，在災(zāi)難性

事件發(fā)生并導(dǎo)致大電網(wǎng)停電事故的情況下，智能微電網(wǎng)能夠迅速脫離大電網(wǎng)而單獨給智能微

電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷供電，提高了供電的可靠性和穩(wěn)定性；當(dāng)大電網(wǎng)故障排除后，智能微電網(wǎng)有助

于大電網(wǎng)快速恢復(fù)供電，降低大電網(wǎng)停電造成的社會經(jīng)濟損失。分布式發(fā)電系統(tǒng)還可利用天

然氣、冷能、熱能易于在用戶側(cè)存儲的優(yōu)點，與大電網(wǎng)配合運行，實現(xiàn)電能在用戶側(cè)的分布

式替代存儲，從而間接解決電能無法大量存儲這一難題；同時，智能微電網(wǎng)中優(yōu)先并大量使用

高滲透率的可再生能源進(jìn)行分布式發(fā)電還可以降低環(huán)境污染。

（2）智能微電網(wǎng)可以促進(jìn)可再生能源分布式發(fā)電的并網(wǎng)，有利于可再生能源在我國的發(fā)

展。處于電力系統(tǒng)管理邊緣的大量分布式發(fā)電并網(wǎng)有可能造成電力系統(tǒng)不可控、不安全和

不穩(wěn)定，從而影響電網(wǎng)運行和電力市場交易，所以分布式發(fā)電面臨許多技術(shù)障礙和質(zhì)疑。智

能微電網(wǎng)通過各種檢測、運行控制策略將地域相近的微電源、儲能裝置與負(fù)荷結(jié)合起來進(jìn)

行協(xié)調(diào)控制，使分布式發(fā)電的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，消除分布式發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊和負(fù)面影響，第

使得智能微電網(wǎng)相對配電網(wǎng)表現(xiàn)為“電網(wǎng)友好型”的單個可控單元，可以與大電網(wǎng)進(jìn)行能量

1

章

交換，并能在大電網(wǎng)發(fā)生故障時獨立運行。

概述

（3）智能微電網(wǎng)在能量管理系統(tǒng)的管理下，可以為智能微電網(wǎng)內(nèi)的用戶提供個性化服務(wù)，

提高重要負(fù)荷的供電可靠性和電能質(zhì)量，有利于提高電網(wǎng)企業(yè)的服務(wù)水平。智能微電網(wǎng)可以

根據(jù)終端用戶的需求提供差異化的供電服務(wù)。智能微電網(wǎng)根據(jù)用戶對電力供給的不同需求，

將負(fù)荷分為重要負(fù)荷、可控負(fù)荷和一般負(fù)荷，智能微電網(wǎng)能集中自身的優(yōu)勢資源保障重要負(fù)

荷的持續(xù)穩(wěn)定供電。負(fù)荷分級的思想體現(xiàn)了智能微電網(wǎng)個性化供電的特點，智能微電網(wǎng)的應(yīng)

用有利于電網(wǎng)企業(yè)向不同終端用戶提供不同的電能質(zhì)量及供電可靠性。

（4）智能微電網(wǎng)可以減少電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損，有利于建設(shè)資源節(jié)約型社會。傳統(tǒng)的供

電方式是由集中式大型發(fā)電廠發(fā)出的電能，經(jīng)過電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離、多級變送為用戶供電，

這種發(fā)配輸電的方式需要耗費大量的建設(shè)經(jīng)費且遠(yuǎn)距離、多級變送的電能損耗也很大。智能

微電網(wǎng)中存在大量的分布式發(fā)電和儲能系統(tǒng)，其所發(fā)出和儲存的電能能實現(xiàn)“就地消費”，因

此能夠有效減少對集中式大型發(fā)電廠電力生產(chǎn)的依賴以及遠(yuǎn)距離電能傳輸、多級變送的損耗，

從而減少電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損。

（5）智能微電網(wǎng)可以扶貧，有利于社會主義新農(nóng)村建設(shè)。智能微電網(wǎng)能夠比較有效地解

決我國西部地區(qū)目前常規(guī)供電所面臨的輸電距離遠(yuǎn)、功率小、線損大、建設(shè)變電站費用昂貴

3

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智

能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)等問題，為我國邊遠(yuǎn)及常規(guī)電網(wǎng)難以覆蓋地區(qū)的電力供應(yīng)提供有力支持，從而間接為這些地

方的經(jīng)濟社會發(fā)展做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

總之，隨著智能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)水平的提高，分布式發(fā)電成本的進(jìn)一步降低，可以預(yù)期，

在不遠(yuǎn)的將來，分布式發(fā)電必將與常規(guī)集中式發(fā)電構(gòu)成未來的兩種相輔相成的發(fā)電方式，并

在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位。

1.2?智能微電網(wǎng)的定義

1.2.1各國對智能微電網(wǎng)給出的定義

由于世界各國發(fā)展智能微電網(wǎng)的側(cè)重點不同，所以對智能微電網(wǎng)的定義也有所差別。目

前獲得學(xué)術(shù)界和工業(yè)界認(rèn)可的智能微電網(wǎng)的定義主要有以下幾種：

1．美國給出的定義

4（1）美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會（TheConsortiumforElectricReliabilityTechnology

Solution，CERTS）給出的定義：智能微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微電源共同組成的系統(tǒng)，它可同

時提供電能和熱能；智能微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必

需的控制。智能微電網(wǎng)相對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量

和供電安全方面的需求。當(dāng)智能微電網(wǎng)與主網(wǎng)因為故障突然解列時，智能微電網(wǎng)還能夠維持

對自身內(nèi)部的電能供應(yīng)，直到故障排除。

美國CERTS針對智能微電網(wǎng)的定義，給出了相應(yīng)的智能微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示。

圖1-1美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會（CERTS）智能微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

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（2）美國能源部（DepartmentofEnergy，DoE）給出的定義：智能微電網(wǎng)由分布式發(fā)電和

電力負(fù)荷構(gòu)成，可以工作在并網(wǎng)與離網(wǎng)兩種模式下，具有高度的可靠性和穩(wěn)定性。

2．歐盟給出的定義

歐盟智能微電網(wǎng)項目（EuropeanCommissionProjectMicroGrid）給出的定義：利用一次能源，

使用分布式發(fā)電，分為不可控、部分可控和全控三種，并可冷、熱、電聯(lián)供；配有儲能裝置；

使用電力電子裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。研究包括低壓網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷（部分可中斷）、可控或不可控的

分布式發(fā)電、儲能裝置和基于監(jiān)控分布式發(fā)電和負(fù)荷的通信設(shè)施的分層管理和控制系統(tǒng)。

3．日本給出的定義

日本東京大學(xué)給出的定義：智能微電網(wǎng)是一種由分布式發(fā)電組成的獨立系統(tǒng)，一般通

過聯(lián)絡(luò)線與大系統(tǒng)相連，由于供電與需求的不平衡關(guān)系，智能微電網(wǎng)可選擇與主網(wǎng)之間互

供或者獨立運行。

日本三菱公司給出的定義：智能微電網(wǎng)是一種包含電源和熱能設(shè)備以及負(fù)荷的小型可控

系統(tǒng)，對外表現(xiàn)為一整體單元并可以接入主網(wǎng)運行；并且將以傳統(tǒng)電源供電的獨立電力系統(tǒng)

也歸入為智能微電網(wǎng)研究范疇。這大大擴展了CERTS（美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會）

對智能微電網(wǎng)的定義范圍。

4．國際電工委員會給出的定義

國際電工委員會（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）給出的定義：微電網(wǎng)

是由相互關(guān)聯(lián)的負(fù)荷和分布式能源（包括微燃機、柴油機、儲能、可再生能源等在內(nèi)的各類

第

分布式能源）組成，運行在可定義電氣邊界的配電網(wǎng)范圍，具備黑啟動能力且可以運行在并

網(wǎng)或者孤島模式。1

章

5．我國給出的定義概述

國網(wǎng)電力科學(xué)院提出的我國智能微電網(wǎng)的定義：以分布式發(fā)電為基礎(chǔ)，以靠近分散型資

源或用戶的小型電站為主，結(jié)合終端用戶質(zhì)量管理和能源梯級利用技術(shù)形成的小型模塊化、

分散式的供電網(wǎng)絡(luò)。

我國在《微電網(wǎng)管理辦法（征求意見稿）》中，將微電網(wǎng)定義為：由分布式電源、用電負(fù)荷、

配電設(shè)施、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配用電系統(tǒng)（必要時含儲能裝置）。

從各個國家對智能微電網(wǎng)的定義可以看出，由于歷史上的大停電事故，美國利用智能微

電網(wǎng)關(guān)注的是如何提高電能質(zhì)量和供電可靠性方面，而歐洲重點關(guān)注的是多個智能微電網(wǎng)的

互聯(lián)和市場交易問題，日本則側(cè)重于能源多樣化方面。盡管各個國家在給出智能微電網(wǎng)定義

時闡述的側(cè)重點不同，但從各個國家給出的智能微電網(wǎng)定義中可以歸納出智能微電網(wǎng)的一般

性特點，即智能微電網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)

成的系統(tǒng)單元。智能微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外

部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以獨立運行。智能微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，是指多個分

布式發(fā)電及其相關(guān)負(fù)荷按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。智能

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能微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式發(fā)電與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負(fù)荷多種能源形式的高

可靠性供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效