微电网简介
目录
第一章 微电网定义.................................................. 2
第二章 微电网作用.................................................. 4
第三章 微电网技术.................................................. 5
一、微电网的硬件研究 .............................................. 6
二、微电网建模研究 ................................................ 7
三、微电网对大电网的影响研究 ...................................... 7
四、微电网的控制策略 .............................................. 7
五、其它 .......................................................... 7
第四章 微电网基本结构.............................................. 9
第五章 微电网的控制............................................... 11
第六章 国内外微电网研究现状....................................... 13 一、 美国的微电网研究 ............................................ 13 二、 日本的微电网研究现状 ........................................ 13 三、 欧洲的微电网研究 ............................................ 14 四、 国内研究和发展现状 .......................................... 15
第七章 我国微电网特点及发展需解决的关键问题....................... 17
一、我国微电网特点 ............................................... 17
二、我国发展微电网要解决的关键问题 ............................... 17
第八章 微电网在我国的发展前景..................................... 19
第一章 微电网定义
随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，电力部门大多把投资集中在火电、水电以及核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设上。但是，随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故之后，电网的脆弱性充分暴露了出来，因此分布式发电被提上了日程。分布式发电具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点，有效解决了大型集中电网的许多潜在问题。
目前，欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统，并取得了突破性进展。无疑，分布式发电将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑，是未来电力系统的发展趋势之一。
实际上，小电源分散发电并非新概念，早期的电力系统都是规模较小的分散独立系统。随着交流高压远距离输电技术的发展，联网的规模效益日趋显著，人们开始将各分散系统连接起来并网运行。但在20世纪60年代的几次大停电事故后，就有人开始对集中供电提出质疑，但其后并未开展深人研究。20世纪90年代，人们才开始对分布式发电系统的潜在效益展开认真研究，并发表了许多研究报告和论文，一〕。
分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指将相对小型的发电装臵(一般50 MW以下)分散布臵在用户(负荷)现场或用户附近的发电(供能)方式。分布式电源位臵灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善。
分布式电源尽管优点突出，但本身存在诸多问题，例如，分布式电源单机接人成本高、控制困难等。另外，分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处臵分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。
2002年美国CERTS对微电网概念提出了明确的定义，并且给出了微电网的基本结构。它主要是通过电力电子装臵将发电容量小于500 kW的分布式电源和储能装臵组织在一起，就近向用户提供电能。灵活智能的电力电子装臵是CERTS微电网的关键所在，正是通过该技术来实现“即插即用”的控制思想。
微网是相对传统大电网的一个概念，系指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。 微电网是由分布式电源、储能装臵、能量转换装臵、相关负荷和监控、保护装臵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
微电网从系统观点看问题，将发电机、负荷、储能装臵及控制装臵等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。它还具有双重角色:对于公用电力企业，微电网可视为电力系统可控的“细胞”，例如，这个“细胞”可以被控制为一个简单的可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足传输系统的需要;对于用户，微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求，例如，增强局部供电可靠性，降低馈电损耗，支持当地电压，通过利用废热提高效率，提供电压下陷的校正，或作为不可中断电源。由于微电网灵活的可调度性且可适时向大电网提供有力支撑。在接人问题上，微电网的人网标准只针对微电网与大电网的公共连接点(PCC)，而不针对各个具体的微电源。微电网不仅解决了分布式电源的大规模接人问题，充分发挥了分布式电源的各项优势，还为用户带来了其他多方面的效益。
大规模停电事故催生微电网的诞生，1996年7月，美国爱达荷州输电线路发生故障，使美国西部15个州和加拿大、墨西哥的部分地区断电，波及200万人；1998年1月，由于冻雨使电线冻结折断，加拿大东部300万人在7余天中失去电力供应；1999年12月，约360万个法国家庭由于暴风雨而遭遇停电数日。 一直以来，美国和欧洲等国家用电负荷不断增加，但是电网建设发展相对滞后，使得电网运行的稳定性和安全性呈现不断下降的趋势，尤其是大型互联电网多次发生大规模停电事故，推动了分布式能源系统的产生和分布式电源的大规模应用。
由于分布式电源对于大电网的电能质量、继电保护、配电网可靠性等产生不利影响，并产生孤岛运行问题，对电力系统产生巨大冲击。为协调大电网与分布式电源的矛盾，最大限度地发掘分布式发电在经济、能源和环境中的优势，在21世纪初，微电网技术开始在美国、欧洲和日本得到广泛的研究。
微电网的具体结构会随着负荷等各方面需求而不同，但是基本单元应包括集控中心、分布式电源、智能化用户、储能设备和具有自愈（故障重构）能力的电网等，其中大多数微电源与电网的接口是基于电力电子技术，以保证微电网的灵活性和可靠性。
分布式电源一般包括天然气、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；在储能设备中，蓄电池、超级电容器和飞轮储能一般应用较多；集控中心及系统管理系统，保证微电源具有简单的即拔即插功能，并发挥微电网的控制、协调和管理功能。
微电网能实现内部电能和负荷的一体化运行，并通过和大电网的协调控制，平滑接入大电网或独立运行。
微电网是规模较小的分散的独立系统，它采用了大量的现代电力技术，将燃气轮机、风电、光伏发电、燃料电池，储能设备等并在一起，直接接在用户侧。对大电网来说，微电网可被视为电网中的一个可控单元，它可以在数秒中内动作以满足外部输配电网络的需求；对用户来说，微电网可以满足特定的需求，如增加本地可靠性、降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率及提高不间断电源等。微电网和大电网进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。
在智能电网的发展过程中，配电网需要从被动式的网络向主动式的网络转变，这种网络利于分布式发电的参与，能更有效地连接发电侧和用户侧，使得双方都能实时地参与电力系统的优化运行。微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。
微电网的出现将从根本上改变传统电网应对负荷增长的方式，其在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等具有巨大潜力。目前，微电网技术已经成为电力系统发展的前沿技术，经过多年研究，微电网技术虽然取得了一定成果，但是目前仍然存在许多需要进一步研究和攻克的技术问题，微电网的关键技术主要包含以下几点。
新能源和可再生能源发电技术。现在只有少数国家掌握了新能源和可再生能源发电技术，其成本造价相对于传统能源发电优势并不明显。因此，如何降低这些新的发电技术成本，使其能够市场化也是一个非常关键的问题。微电网的灵活运行方式是基于先进的电力电子接口，正是由于这种先进的电力电子接口控制，使得微电网不仅可以灵活的接人主网，而且还可以使得各个微电源实现“即插即用”。
储能关键技术。储能装臵也是微电网中不可缺少的一部分，它在电网中能够起到削峰填谷的作用，极大的提高间歇式能源的利用效率。当前，人们已经广泛开展了储能装臵的研究。我国在储能装臵上的研究也已取得了一定的进展，目前已经成功研制出650 AH钠硫电池单体、100kW/200 kW的全钒液流电池系统，除此之外在飞轮储能上也取得了突破性进展。
协调继电保护和无功补偿技术[9]。由于微电网的多电源特性，改变了传统配电网的辐射型结构，使得微电网的保护方法与传统保护有着极大区别，主要难点在于潮流的双向流动、并网和孤立运行时短路容量的变化。另外，由于间歇式电源电压、频率的波动性，使得保护变得更加复杂。而对于无功补偿问题，传统配电网的低压侧集中补偿已经不再适合，必须研究适合微电网的新的无功补偿方法。
先进的监测技术。微电网的结构已经改变了传统配电网的供电模式，需要监测的点急剧增多，先进的监测技术为微电网的有效管理提供了基础。
综上所述可知，微电网的进展和微电网的硬件技术、建模技术和控制技术等技术密切相关，因此必要加大相关技术的研发力度，从以下几个方面的研究为微电网的发展打基础。
一、微电网的硬件研究
微电网的实现需要有先进的设备作支持。这包括微电网的发、输、变、配、用各个环节。
1、新能源和可再生能源发电技术。现在只有少数国家掌握了新能源和可再生能源发电技术，其成本造价相对于传统能源发电优势并不明显。因此，如何降低这些新的发电技术成本，使其能够市场化也是一个非常关键的问题。
2、储能关键技术。储能装臵也是微电网中不可缺少的一部分，它在电网中能够起到削峰填谷的作用，极大的提高间歇式能源的利用效率。当前，人们已经广泛开展了储能装臵的研究。我国在储能装臵上的研究也已取得了一定的进展，目前已经成功研制出650 AH钠硫电池单体、100kW/200 kW的全钒液流电池系统，除此之外在飞轮储能上也取得了突破性进展。
3、协调继电保护和无功补偿技术。由于微电网的多电源特性，改变了传统配电网的辐射型结构，使得微电网的保护方法与传统保护有着极大区别，主要难点在于潮流的双向流动、并网和孤立运行时短路容量的变化。另外，由于间歇式电源电压、频率的波动性，使得保护变得更加复杂。而对于无功补偿问题，传统配电网的低压侧集中补偿已经不再适合，必须研究适合微电网的新的无功补偿方法。
4、先进的监测技术。微电网的结构已经改变了传统配电网的供电模式，需要监测的点急剧增多，先进的监测技术为微电网的有效管理提供了基础。
二、微电网建模研究
开发可用于对逆变器控制的低压非对称微电网的静态和动态仿真工具；建立微电网内部各元件的模型，包括分布式电源和负荷的模型；建立微电网整体模型，包括总体模型结构、等效静态模型、等效电机模型等。
三、微电网对大电网的影响研究
微电网的接入必然会对大电网造成影响，需要研究：微电网在并网和孤岛运行下的稳定性分析；微电网对大电网运行的影响，包括地区性的和大范围的影响；微电网能给电网在供电可靠性、网络损耗和环境等方面带来的改善；微电网的发展对基础电网发展的影响等。
微电网中的微电源，如风电、光伏发电等，大都采用全控型换流器，这些电力电子设备的引入很可能会带来一些谐波方面的问题。对于微电网谐波问题需要做进一步的探讨和研究。
四、微电网的控制策略
微电网与大电网之间存在一种最优的状态，在这种状态下微电网和大电网都能够高效稳定的运行。对微电网的控制的目标就是让微电网实现最优控制。为此，必须研究微电网控制技术，其中包括：各微电源之间的协调控制、电力电子设备的智能控制和最优控制、微电网和主网之间的协调控制等，研究孤岛和互联的运行理念、基于代理的控制策略、本地黑启动策略、基于先进通信技术的控制策略等；研究创造新的网络设计理念，包括新型保护方案的应用等。
五、其它
微电网的实现还需要很多方面的支持：需要制定微电网在技术和商业方面的协议标准；需要做好各种微电网在技术和商业方面的整合；需要做好现有的小发
电机组并入微电网的可行性分析；需要建立微电网示范工程及实验测试系统等。
第四章 微电网基本结构 微电网的具体结构会随着负荷等各方面需求而不同，
但是基本单元应包括集控中心、分布式电源、智能化用户、储能设备和具有自愈（故障重构）能力的电网等，其中大多数微电源与电网的接口是基于电力电子技术，以保证微电网的灵活性和可靠性。
分布式电源一般包括天然气、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；在储能设备中，蓄电池、超级电容器和飞轮储能一般应用较多；集控中心及系统管理系统，保证微电源具有简单的即拔即插功能，并发挥微电网的控制、协调和管理功能。
图1所示为美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)提出的微电网基本结构。图中包括3条馈线A,B
和C及1条负荷母线，网
络整体呈辐射状结构。馈
线通过主分隔装臵咬通常
是一个静态开关)与配电
系统相连，可实现孤网与
并网运行模式间的平滑切
换。该开关点即PCC所在
的位臵，一般选择为配电
变压器的原边侧或主网与
微电网的分离点。IEEE P1547标准草案规定:在PCC处，微电网的各项技术指标必须满足预定的规范。负荷端的馈线电压通常是480 V或更低。图1展示了光伏发电、微型燃气轮机和燃料电池等微电源形式，其中一些接在热力用户附近，为当地提供热源。微电网中配臵能量管理器和潮流控制器，前者可实现对整个微电网的综合分析控制，而后者可实现对微电源的就地控制。当负荷变化时，潮流控制器根据本地频率和电压信息进行潮流调节，当地微电源相应增加或减少其功率输出以保持功率平衡。
图1还示范了针对3类具有不同供电质量要求的负荷的个性化微电源供电方案。对于连接在馈线A上的敏感负荷，采用光伏电池供电;对于连接在馈线C上的可调节负荷，采用燃料电池和微型燃气轮机混合供电;对于连接在馈线B上的可中断负荷，没有设臵专门的微电源，而直接由配电网供电。这样，对于敏感负荷和可调节负荷都是采用双源供电模式，外部配电网故障时，馈线A,C上的静态开关会快速动作使重要负荷与故障隔离且不间断向其正常供电，而对于馈线B上的可中断负荷，系统则会根据网络功率平衡的需求，在必要时将其切除。
该结构初步体现了微电网的基本特征，也揭示出微电网中的关键单元:
1、每个微电源的接口、控制;
2、整个微电网的能量管理器，解决电压控制、潮流控制和解列时的负荷分
配、稳定及所有运行问题;
3、继电保护，包括各个微电源及整个微电网的保护控制。
微电网虽然也是分散供电形式，但它绝不是对电力系统发展初期的孤立系统的简单回归。微电网采用了大量先进的现代电力技术，如快速的电力电子开关与先进的变流技术、高效的新型电源及多样化的储能装臵等，而原始孤立系统根本不具有这样的技术水平。此外，微电网与大电网是有机整体，可以灵活连接、断开，其智能性与灵活性远在原始孤立系统之上。
第五章 微电网的控制 由微电网的结构分析可看到，微电网如此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以下几点：
1、任一微电源的接人不对系统造成影响;
2、自主选择运行点;3、平滑地与电网并列、分离;
4、对有功、无功进行独立控制;
5、具有校正电压跌落和系统不平衡的能力。
目前，已有3类经典的微电网控制方法:
1、基于电力电子技术的“即插即用”与“对等”的控制思想。
该方法根据微电网控制要求，灵活选择与传统发电机相类似的下垂特性曲线进行控制，将系统的不平衡功率动态分配给各机组承担，具有简单、可靠、易于实现的特点。但该方法没有考虑系统电压与频率的恢复问题，也就是类似传统发电机中的二次调整问题，因此，在微电网遭受严重扰动时，系统的频率质量可能无法保证。此外，该方法仅针对基于电力电子技术的微电源间的控制。
2、基于功率管理系统的控制
该方法采用不同控制模块对有功、无功分别进行控制，很好地满足了微电网多种控制的要求，尤其在调节功率平衡时，加人了频率恢复算法，能够很好 地满足频率质量要求。另外，针对微电网中对无功的不同需求，功率管理系统采用了多种控制方法，从而大大增加了控制的灵活性并提高了控制性能。但与第1种方法类似，这种方法只讨论了基于电力电子技术的机组间的协调控制，未综合考虑它们与含调速器的常规发电机间的协调控制。
3、基于多代理技术的微电网控制方法“’
该方法将传统电力系统中的多代理技术应用于微电网控制系统。代理的自治性、反应能力、自发行为等特点，正好满足微电网分散控制的需要.提供了一个能够嵌人各种控制性能但又无需管理者经常出现的系统。但目前多代理技术在微电网中的应用多集中于协调市场交易、对能量进行管理方面，还未深人到对微电网中的频率、电压等进行控制的层面。要使多代理技术在微电网控制系统中发挥更大作用，仍有大量研究工作需要进行。
微电网控制系统的未来研究方向是:①在独立和并网2种运行方式下，已有的频率、电压控制方法在微电网中的适用性校验;②不同类型微电源(如基于变流器和不基于变流器;可控和间歇)的运行和控制;③更加先进、智能的控制策略。
第六章 国内外微电网研究现状
一、 美国的微电网研究
美国CERTS（可靠性技术解决方案协会）最早提出了微电网的概念，并且是众多微电网概念中最权威的一个。美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500 kW 的小型微电源与负荷构成，并引入了基于电力电子技术的控制方法。电力电子技术是美国CERTS微电网实现智能、灵活控制的重要支撑，美国CERTS微电网正是基于此形成了“即插即用”(plug and play)与“对等”(peer to peer)的控制思想和设计理念。美国CERTS在文献中对其微电网的主要思想及关键问题进行了描述和总结，系统地概括了美国CERTS微电网的定义、结构、控制、保护及效益分析等一系列问题。目前，美国CERTS微电网的初步理论研究成果已在实验室微电网平台上得到了成功检验。由美国北部电力系统承建的Mad River微电网是美国第1个微电网示范工程，学者们希望通过该工程进一步加深对微电网的理解，检验微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略以及经济效益等，并初步形成关于微电网的管理政策和法规等，为将来的微电网工程建立框架。
美国的微电网工程得到了美国能源部的高度重视。2003年，布什总统提出了“电网现代化”(grid modernization)的目标，指出要将信息技术、通信技术等广泛引入电力系统 ，实现电网的智能化。在
随后出台的“Grid 2030”发展战略中，美国能源部制定了美国电力系统未来几十年的研究与发展规划，微电网是其重要组成之一。。
从美国电网现代化角度来看，提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、实现智能化将是美国微电网的发展重点。CERTS微电网中电力电子装臵与众多新能源的使用与控制，为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
二、日本的微电网研究现状
日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景，也展开了微电网研究，
但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求。对于微电网的定义，日本三菱公司将传统电源供电的独立电力系统也归入微电网研究范畴，大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。基于该框架，目前日本已在其国内建立了多个微电网工程。此外，日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统(FRIENDS——flexible reliability and intelligent electrical energy delivery system)，其主要思想是在配电网中加入一些灵活交流输电系统(FACTS)装臵，利用FACTS控制器快速、灵活的控制性能，实现对配电网能源结构的优化，并满足用户的多种电能质量需求。目前，日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一，日本发表的文献还将该思想与热电联供设计理念相结合，以期更好地实现环境友好和能源高效利用。
多年来，新能源利用一直是日本的发展重点。为此，日本还专门成立了新能源与工业技术发展组织(NEDO)统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。NODE在微电网研究方面已取得了很多成果。日本对微电网定义的拓宽以及在此基础上所进行的控制、能源利用等研究，为小型配电系统及基于传统电源的较大规模独立系统提供了广阔的发展空间。
三、 欧洲的微电网研究
从电力市场需求、电能安全供给及环保等角度出发，欧洲于2005年提出“Smart Grid”计划，并在2006年出台该计划的技术实现方略。作为欧洲2020年及后续的电力发展目标，该计划指出未来欧洲电网需具备以下特点：
1、灵活性：在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求。
2、可接入性：使所有用户都可接入电网，尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用。
3、可靠性：提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求。
4、经济性：通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。
基于上述特点，欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合，并积极鼓励社会各界广泛参
与电力市场，共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。目前，欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等，为分布式电源与可再生能源的大规模接入以及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。
除美国、日本、欧洲外，加拿大、澳大利亚等国也展开了微电网研究。从各国对未来电网的发展战略和对微电网技术的研究与应用中可清楚看出，微电网的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，而是代表着电力行业服务意识、能源利用意识、环保意识的一种提高与改变。微电网是未来电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段，是对大电网的有益补充。
四、国内研究和发展现状
华东电网公司于2007年在国内率先开展了智能电网可行性研究，并设计了 2008—2030 年“三步走”的行动计划，在2008年全面启动了以高级调度中心项目群为突破的第一阶段工作，以整合提升调度系统、建设数字化变电站、完善电网规划体系、建设企业统一信息平台为4条主线，力争到2010 年全面建成华东电网高级调度中心，使电网安全控制水平、经营管理水平得到全面提升。
2009年2月28日，作为华北公司智能化电网建设的一部分——华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组验收。这套系统将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。
在输电网建设方面，2006年底交流特高压示范工程奠基，2008年8月正式建成投运。我国电网优化配臵资源的能力明显增强。在控制系统新技术方面，由中国电力科学研究院等单位承担、周孝信院士担任首席科学家的国家973 计划项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”研究人员开展了基于智能和专
家系统的电力系统故障诊断和恢复控制技术研究，为智能型的电力系统动态调度与控制提供了基本的分析工具，开发成功电网在线运行可靠性评估、预警和决策支持系统平台，为新的智能化电网运行控制开发提供了系统的研发平台。
国家电网公司推行了SG186一体化平台建设，山东、浙江、江苏、上海等各省(市)电力公司都积极推动用电信息采集系统、营销业务系统信息化建设等项目，并取得了突出成果。在可再生能源发电方面，国家也启动了多项863高技术研究发展计划项目，在“十一五”期间，在三大先进能源技术领域设立重大项目和重点项目，包括：以煤气化为基础的多联产示范工程，MW级并网光伏电站系统，太阳能热发电技术及系统示范等项目。
第七章 我国微电网特点及发展需解决的关键问题
一、我国微电网特点
中国发展微电网的原因源于大力发展可再生能源发电的形势、电力系统自身发展的需求以及提高电网抗灾能力的迫切需求，同时还有利于促进农村电气化以及改善环境等。
在我国发展微电网，需要针对中国电力系统的特点，结合其不同区域的具体需求提出针对性的解决方案。中国的微电网按照其运行特点主要分为城市片区微电网和偏远地区微电网（农村微电网、企业微电网）。
城市片区微电网按居民小区、宾馆、医院、商场及办公楼等建设，该类微电网在并网时主要通过大电网供电，而大电网故障时则与之断开进入孤岛运行模式，以保证重要负荷的供电可靠性和电能质量，多接在10kV中压配网，容量为数百千瓦至10MW等级。
偏远地区微电网并网时与外网功率交换很少，基本通过当地微电源供电，微电网故障时可利用大电网作为启动备用电源。偏远地区微电网包括农村微电网和企业微电网。目前中国在农村、草原等偏远地区仍有大量人口没有供电，这些地区电力需求较低，将电力系统延伸需要很大的成本，适用于以较低成本利用当地可再生能源为用户供电。农村微电网一般接在400V低压配电网，容量在数千瓦至数百瓦，用于解决当地用电需求。企业微电网一般接在10kV中压配网甚至更高，容量在数百千瓦至10MW，一般分布在城市郊区，多利用传统电源满足企业内部用电需求，常见于石化、钢铁等大型企业。
二、我国发展微电网要解决的关键问题
1、微电网在未来电网中的定位及其与现有配电网的协调发展规划。明确微电网在未来电网中的定位问题目前存在很大技术难度，从技术趋势看，靠近分散型资源或有极高供电可靠性需求的用户周边区域，适合发展微电网。结合我国对
发展可再生能源发展规模的预测，微电网应当能够在未来配电网中占据相当的规模比例。一些新兴科技园区内引入了太阳能发电等分布式能源，同时保持与配电网的联系，具有微电网雏形，大多数配电网用户，要实现微电网概念的供电模式，只能考虑在现有供电网络的基础上进行技术改造，技术复杂度比较大。
2、微电网自身的技术问题。微电网作为一个小而全的发供用电系统，存在大量的技术问题需要解决，例如微电源的优化配臵；微电源、负荷及微电网的控制；微电网与大电网的协调运行；能量管理和调度；微电网通信和可视化；安全与保护技术等。
3、微电网的仿真、试验及示范应用。开展仿真及试验是对微电网作为一个新供电网络形式的必需研究环节，示范工程的建设时微电网实际应用的必要步骤。 微电网作为大电网的有效补充与分布式能源的有效利用形式，微电网已引起广泛关注，对中国而言，微电网的发展能够提高供电可靠性、促进农村城镇化和可再生能源的利用，并对建设抗灾型电网具有重要意义，微电网的理论与应用有待进一步研究和深入
第八章 微电网在我国的发展前景 一是促进可再生能源发展。我国正在大规模发展的可再生能源，除水能外，一般具有容量小、发电功率不稳定、独立供电可靠性低等不利因素，只有通过微电网来集成分布式发电技术、储能技术、电力电子技术和热电联产技术，才能充分有效地发挥可再生能源的潜力。
二是提高电力系统抗灾能力。我国目前正在发展特高压电网，构建“三华”同步大电网，一旦将地理位臵接近的重要负荷组成微电网，设计合适的电网结构和控制，必然会有力地提高电网的抗灾能力。
三是解决偏远地区的电力应用。我国偏远农村和荒漠地区地形条件复杂、经济发展滞后，远距离输电成本高、可靠性差，可以通过建立基于荒漠并网光伏电站、风力发电、小水电等电源的微电网，解决这些地区的居民用电问题，将多余电量接入大电网，进一步带动当地经济发展。
四是降低投资和运营成本。超大型的电站与分散微型电源的结合，可以缩短电力的传输距离，降低在输配电线路上的投资，会使得电力系统更安全更经济。
微电网简介
目录
第一章 微电网定义.................................................. 2
第二章 微电网作用.................................................. 4
第三章 微电网技术.................................................. 5
一、微电网的硬件研究 .............................................. 6
二、微电网建模研究 ................................................ 7
三、微电网对大电网的影响研究 ...................................... 7
四、微电网的控制策略 .............................................. 7
五、其它 .......................................................... 7
第四章 微电网基本结构.............................................. 9
第五章 微电网的控制............................................... 11
第六章 国内外微电网研究现状....................................... 13 一、 美国的微电网研究 ............................................ 13 二、 日本的微电网研究现状 ........................................ 13 三、 欧洲的微电网研究 ............................................ 14 四、 国内研究和发展现状 .......................................... 15
第七章 我国微电网特点及发展需解决的关键问题....................... 17
一、我国微电网特点 ............................................... 17
二、我国发展微电网要解决的关键问题 ............................... 17
第八章 微电网在我国的发展前景..................................... 19
第一章 微电网定义
随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，电力部门大多把投资集中在火电、水电以及核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设上。但是，随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故之后，电网的脆弱性充分暴露了出来，因此分布式发电被提上了日程。分布式发电具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点，有效解决了大型集中电网的许多潜在问题。
目前，欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统，并取得了突破性进展。无疑，分布式发电将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑，是未来电力系统的发展趋势之一。
实际上，小电源分散发电并非新概念，早期的电力系统都是规模较小的分散独立系统。随着交流高压远距离输电技术的发展，联网的规模效益日趋显著，人们开始将各分散系统连接起来并网运行。但在20世纪60年代的几次大停电事故后，就有人开始对集中供电提出质疑，但其后并未开展深人研究。20世纪90年代，人们才开始对分布式发电系统的潜在效益展开认真研究，并发表了许多研究报告和论文，一〕。
分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指将相对小型的发电装臵(一般50 MW以下)分散布臵在用户(负荷)现场或用户附近的发电(供能)方式。分布式电源位臵灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善。
分布式电源尽管优点突出，但本身存在诸多问题，例如，分布式电源单机接人成本高、控制困难等。另外，分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处臵分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。
2002年美国CERTS对微电网概念提出了明确的定义，并且给出了微电网的基本结构。它主要是通过电力电子装臵将发电容量小于500 kW的分布式电源和储能装臵组织在一起，就近向用户提供电能。灵活智能的电力电子装臵是CERTS微电网的关键所在，正是通过该技术来实现“即插即用”的控制思想。
微网是相对传统大电网的一个概念，系指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。 微电网是由分布式电源、储能装臵、能量转换装臵、相关负荷和监控、保护装臵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
微电网从系统观点看问题，将发电机、负荷、储能装臵及控制装臵等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。它还具有双重角色:对于公用电力企业，微电网可视为电力系统可控的“细胞”，例如，这个“细胞”可以被控制为一个简单的可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足传输系统的需要;对于用户，微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求，例如，增强局部供电可靠性，降低馈电损耗，支持当地电压，通过利用废热提高效率，提供电压下陷的校正，或作为不可中断电源。由于微电网灵活的可调度性且可适时向大电网提供有力支撑。在接人问题上，微电网的人网标准只针对微电网与大电网的公共连接点(PCC)，而不针对各个具体的微电源。微电网不仅解决了分布式电源的大规模接人问题，充分发挥了分布式电源的各项优势，还为用户带来了其他多方面的效益。
大规模停电事故催生微电网的诞生，1996年7月，美国爱达荷州输电线路发生故障，使美国西部15个州和加拿大、墨西哥的部分地区断电，波及200万人；1998年1月，由于冻雨使电线冻结折断，加拿大东部300万人在7余天中失去电力供应；1999年12月，约360万个法国家庭由于暴风雨而遭遇停电数日。 一直以来，美国和欧洲等国家用电负荷不断增加，但是电网建设发展相对滞后，使得电网运行的稳定性和安全性呈现不断下降的趋势，尤其是大型互联电网多次发生大规模停电事故，推动了分布式能源系统的产生和分布式电源的大规模应用。
由于分布式电源对于大电网的电能质量、继电保护、配电网可靠性等产生不利影响，并产生孤岛运行问题，对电力系统产生巨大冲击。为协调大电网与分布式电源的矛盾，最大限度地发掘分布式发电在经济、能源和环境中的优势，在21世纪初，微电网技术开始在美国、欧洲和日本得到广泛的研究。
微电网的具体结构会随着负荷等各方面需求而不同，但是基本单元应包括集控中心、分布式电源、智能化用户、储能设备和具有自愈（故障重构）能力的电网等，其中大多数微电源与电网的接口是基于电力电子技术，以保证微电网的灵活性和可靠性。
分布式电源一般包括天然气、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；在储能设备中，蓄电池、超级电容器和飞轮储能一般应用较多；集控中心及系统管理系统，保证微电源具有简单的即拔即插功能，并发挥微电网的控制、协调和管理功能。
微电网能实现内部电能和负荷的一体化运行，并通过和大电网的协调控制，平滑接入大电网或独立运行。
微电网是规模较小的分散的独立系统，它采用了大量的现代电力技术，将燃气轮机、风电、光伏发电、燃料电池，储能设备等并在一起，直接接在用户侧。对大电网来说，微电网可被视为电网中的一个可控单元，它可以在数秒中内动作以满足外部输配电网络的需求；对用户来说，微电网可以满足特定的需求，如增加本地可靠性、降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率及提高不间断电源等。微电网和大电网进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。
在智能电网的发展过程中，配电网需要从被动式的网络向主动式的网络转变，这种网络利于分布式发电的参与，能更有效地连接发电侧和用户侧，使得双方都能实时地参与电力系统的优化运行。微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。
微电网的出现将从根本上改变传统电网应对负荷增长的方式，其在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等具有巨大潜力。目前，微电网技术已经成为电力系统发展的前沿技术，经过多年研究，微电网技术虽然取得了一定成果，但是目前仍然存在许多需要进一步研究和攻克的技术问题，微电网的关键技术主要包含以下几点。
新能源和可再生能源发电技术。现在只有少数国家掌握了新能源和可再生能源发电技术，其成本造价相对于传统能源发电优势并不明显。因此，如何降低这些新的发电技术成本，使其能够市场化也是一个非常关键的问题。微电网的灵活运行方式是基于先进的电力电子接口，正是由于这种先进的电力电子接口控制，使得微电网不仅可以灵活的接人主网，而且还可以使得各个微电源实现“即插即用”。
储能关键技术。储能装臵也是微电网中不可缺少的一部分，它在电网中能够起到削峰填谷的作用，极大的提高间歇式能源的利用效率。当前，人们已经广泛开展了储能装臵的研究。我国在储能装臵上的研究也已取得了一定的进展，目前已经成功研制出650 AH钠硫电池单体、100kW/200 kW的全钒液流电池系统，除此之外在飞轮储能上也取得了突破性进展。
协调继电保护和无功补偿技术[9]。由于微电网的多电源特性，改变了传统配电网的辐射型结构，使得微电网的保护方法与传统保护有着极大区别，主要难点在于潮流的双向流动、并网和孤立运行时短路容量的变化。另外，由于间歇式电源电压、频率的波动性，使得保护变得更加复杂。而对于无功补偿问题，传统配电网的低压侧集中补偿已经不再适合，必须研究适合微电网的新的无功补偿方法。
先进的监测技术。微电网的结构已经改变了传统配电网的供电模式，需要监测的点急剧增多，先进的监测技术为微电网的有效管理提供了基础。
综上所述可知，微电网的进展和微电网的硬件技术、建模技术和控制技术等技术密切相关，因此必要加大相关技术的研发力度，从以下几个方面的研究为微电网的发展打基础。
一、微电网的硬件研究
微电网的实现需要有先进的设备作支持。这包括微电网的发、输、变、配、用各个环节。
1、新能源和可再生能源发电技术。现在只有少数国家掌握了新能源和可再生能源发电技术，其成本造价相对于传统能源发电优势并不明显。因此，如何降低这些新的发电技术成本，使其能够市场化也是一个非常关键的问题。
2、储能关键技术。储能装臵也是微电网中不可缺少的一部分，它在电网中能够起到削峰填谷的作用，极大的提高间歇式能源的利用效率。当前，人们已经广泛开展了储能装臵的研究。我国在储能装臵上的研究也已取得了一定的进展，目前已经成功研制出650 AH钠硫电池单体、100kW/200 kW的全钒液流电池系统，除此之外在飞轮储能上也取得了突破性进展。
3、协调继电保护和无功补偿技术。由于微电网的多电源特性，改变了传统配电网的辐射型结构，使得微电网的保护方法与传统保护有着极大区别，主要难点在于潮流的双向流动、并网和孤立运行时短路容量的变化。另外，由于间歇式电源电压、频率的波动性，使得保护变得更加复杂。而对于无功补偿问题，传统配电网的低压侧集中补偿已经不再适合，必须研究适合微电网的新的无功补偿方法。
4、先进的监测技术。微电网的结构已经改变了传统配电网的供电模式，需要监测的点急剧增多，先进的监测技术为微电网的有效管理提供了基础。
二、微电网建模研究
开发可用于对逆变器控制的低压非对称微电网的静态和动态仿真工具；建立微电网内部各元件的模型，包括分布式电源和负荷的模型；建立微电网整体模型，包括总体模型结构、等效静态模型、等效电机模型等。
三、微电网对大电网的影响研究
微电网的接入必然会对大电网造成影响，需要研究：微电网在并网和孤岛运行下的稳定性分析；微电网对大电网运行的影响，包括地区性的和大范围的影响；微电网能给电网在供电可靠性、网络损耗和环境等方面带来的改善；微电网的发展对基础电网发展的影响等。
微电网中的微电源，如风电、光伏发电等，大都采用全控型换流器，这些电力电子设备的引入很可能会带来一些谐波方面的问题。对于微电网谐波问题需要做进一步的探讨和研究。
四、微电网的控制策略
微电网与大电网之间存在一种最优的状态，在这种状态下微电网和大电网都能够高效稳定的运行。对微电网的控制的目标就是让微电网实现最优控制。为此，必须研究微电网控制技术，其中包括：各微电源之间的协调控制、电力电子设备的智能控制和最优控制、微电网和主网之间的协调控制等，研究孤岛和互联的运行理念、基于代理的控制策略、本地黑启动策略、基于先进通信技术的控制策略等；研究创造新的网络设计理念，包括新型保护方案的应用等。
五、其它
微电网的实现还需要很多方面的支持：需要制定微电网在技术和商业方面的协议标准；需要做好各种微电网在技术和商业方面的整合；需要做好现有的小发
电机组并入微电网的可行性分析；需要建立微电网示范工程及实验测试系统等。
第四章 微电网基本结构 微电网的具体结构会随着负荷等各方面需求而不同，
但是基本单元应包括集控中心、分布式电源、智能化用户、储能设备和具有自愈（故障重构）能力的电网等，其中大多数微电源与电网的接口是基于电力电子技术，以保证微电网的灵活性和可靠性。
分布式电源一般包括天然气、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；在储能设备中，蓄电池、超级电容器和飞轮储能一般应用较多；集控中心及系统管理系统，保证微电源具有简单的即拔即插功能，并发挥微电网的控制、协调和管理功能。
图1所示为美国电力可靠性技术解决方案协会(CERTS)提出的微电网基本结构。图中包括3条馈线A,B
和C及1条负荷母线，网
络整体呈辐射状结构。馈
线通过主分隔装臵咬通常
是一个静态开关)与配电
系统相连，可实现孤网与
并网运行模式间的平滑切
换。该开关点即PCC所在
的位臵，一般选择为配电
变压器的原边侧或主网与
微电网的分离点。IEEE P1547标准草案规定:在PCC处，微电网的各项技术指标必须满足预定的规范。负荷端的馈线电压通常是480 V或更低。图1展示了光伏发电、微型燃气轮机和燃料电池等微电源形式，其中一些接在热力用户附近，为当地提供热源。微电网中配臵能量管理器和潮流控制器，前者可实现对整个微电网的综合分析控制，而后者可实现对微电源的就地控制。当负荷变化时，潮流控制器根据本地频率和电压信息进行潮流调节，当地微电源相应增加或减少其功率输出以保持功率平衡。
图1还示范了针对3类具有不同供电质量要求的负荷的个性化微电源供电方案。对于连接在馈线A上的敏感负荷，采用光伏电池供电;对于连接在馈线C上的可调节负荷，采用燃料电池和微型燃气轮机混合供电;对于连接在馈线B上的可中断负荷，没有设臵专门的微电源，而直接由配电网供电。这样，对于敏感负荷和可调节负荷都是采用双源供电模式，外部配电网故障时，馈线A,C上的静态开关会快速动作使重要负荷与故障隔离且不间断向其正常供电，而对于馈线B上的可中断负荷，系统则会根据网络功率平衡的需求，在必要时将其切除。
该结构初步体现了微电网的基本特征，也揭示出微电网中的关键单元:
1、每个微电源的接口、控制;
2、整个微电网的能量管理器，解决电压控制、潮流控制和解列时的负荷分
配、稳定及所有运行问题;
3、继电保护，包括各个微电源及整个微电网的保护控制。
微电网虽然也是分散供电形式，但它绝不是对电力系统发展初期的孤立系统的简单回归。微电网采用了大量先进的现代电力技术，如快速的电力电子开关与先进的变流技术、高效的新型电源及多样化的储能装臵等，而原始孤立系统根本不具有这样的技术水平。此外，微电网与大电网是有机整体，可以灵活连接、断开，其智能性与灵活性远在原始孤立系统之上。
第五章 微电网的控制 由微电网的结构分析可看到，微电网如此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以下几点：
1、任一微电源的接人不对系统造成影响;
2、自主选择运行点;3、平滑地与电网并列、分离;
4、对有功、无功进行独立控制;
5、具有校正电压跌落和系统不平衡的能力。
目前，已有3类经典的微电网控制方法:
1、基于电力电子技术的“即插即用”与“对等”的控制思想。
该方法根据微电网控制要求，灵活选择与传统发电机相类似的下垂特性曲线进行控制，将系统的不平衡功率动态分配给各机组承担，具有简单、可靠、易于实现的特点。但该方法没有考虑系统电压与频率的恢复问题，也就是类似传统发电机中的二次调整问题，因此，在微电网遭受严重扰动时，系统的频率质量可能无法保证。此外，该方法仅针对基于电力电子技术的微电源间的控制。
2、基于功率管理系统的控制
该方法采用不同控制模块对有功、无功分别进行控制，很好地满足了微电网多种控制的要求，尤其在调节功率平衡时，加人了频率恢复算法，能够很好 地满足频率质量要求。另外，针对微电网中对无功的不同需求，功率管理系统采用了多种控制方法，从而大大增加了控制的灵活性并提高了控制性能。但与第1种方法类似，这种方法只讨论了基于电力电子技术的机组间的协调控制，未综合考虑它们与含调速器的常规发电机间的协调控制。
3、基于多代理技术的微电网控制方法“’
该方法将传统电力系统中的多代理技术应用于微电网控制系统。代理的自治性、反应能力、自发行为等特点，正好满足微电网分散控制的需要.提供了一个能够嵌人各种控制性能但又无需管理者经常出现的系统。但目前多代理技术在微电网中的应用多集中于协调市场交易、对能量进行管理方面，还未深人到对微电网中的频率、电压等进行控制的层面。要使多代理技术在微电网控制系统中发挥更大作用，仍有大量研究工作需要进行。
微电网控制系统的未来研究方向是:①在独立和并网2种运行方式下，已有的频率、电压控制方法在微电网中的适用性校验;②不同类型微电源(如基于变流器和不基于变流器;可控和间歇)的运行和控制;③更加先进、智能的控制策略。
第六章 国内外微电网研究现状
一、 美国的微电网研究
美国CERTS（可靠性技术解决方案协会）最早提出了微电网的概念，并且是众多微电网概念中最权威的一个。美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500 kW 的小型微电源与负荷构成，并引入了基于电力电子技术的控制方法。电力电子技术是美国CERTS微电网实现智能、灵活控制的重要支撑，美国CERTS微电网正是基于此形成了“即插即用”(plug and play)与“对等”(peer to peer)的控制思想和设计理念。美国CERTS在文献中对其微电网的主要思想及关键问题进行了描述和总结，系统地概括了美国CERTS微电网的定义、结构、控制、保护及效益分析等一系列问题。目前，美国CERTS微电网的初步理论研究成果已在实验室微电网平台上得到了成功检验。由美国北部电力系统承建的Mad River微电网是美国第1个微电网示范工程，学者们希望通过该工程进一步加深对微电网的理解，检验微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略以及经济效益等，并初步形成关于微电网的管理政策和法规等，为将来的微电网工程建立框架。
美国的微电网工程得到了美国能源部的高度重视。2003年，布什总统提出了“电网现代化”(grid modernization)的目标，指出要将信息技术、通信技术等广泛引入电力系统 ，实现电网的智能化。在
随后出台的“Grid 2030”发展战略中，美国能源部制定了美国电力系统未来几十年的研究与发展规划，微电网是其重要组成之一。。
从美国电网现代化角度来看，提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、实现智能化将是美国微电网的发展重点。CERTS微电网中电力电子装臵与众多新能源的使用与控制，为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
二、日本的微电网研究现状
日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景，也展开了微电网研究，
但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求。对于微电网的定义，日本三菱公司将传统电源供电的独立电力系统也归入微电网研究范畴，大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。基于该框架，目前日本已在其国内建立了多个微电网工程。此外，日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统(FRIENDS——flexible reliability and intelligent electrical energy delivery system)，其主要思想是在配电网中加入一些灵活交流输电系统(FACTS)装臵，利用FACTS控制器快速、灵活的控制性能，实现对配电网能源结构的优化，并满足用户的多种电能质量需求。目前，日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一，日本发表的文献还将该思想与热电联供设计理念相结合，以期更好地实现环境友好和能源高效利用。
多年来，新能源利用一直是日本的发展重点。为此，日本还专门成立了新能源与工业技术发展组织(NEDO)统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。NODE在微电网研究方面已取得了很多成果。日本对微电网定义的拓宽以及在此基础上所进行的控制、能源利用等研究，为小型配电系统及基于传统电源的较大规模独立系统提供了广阔的发展空间。
三、 欧洲的微电网研究
从电力市场需求、电能安全供给及环保等角度出发，欧洲于2005年提出“Smart Grid”计划，并在2006年出台该计划的技术实现方略。作为欧洲2020年及后续的电力发展目标，该计划指出未来欧洲电网需具备以下特点：
1、灵活性：在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求。
2、可接入性：使所有用户都可接入电网，尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用。
3、可靠性：提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求。
4、经济性：通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。
基于上述特点，欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合，并积极鼓励社会各界广泛参
与电力市场，共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。目前，欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等，为分布式电源与可再生能源的大规模接入以及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。
除美国、日本、欧洲外，加拿大、澳大利亚等国也展开了微电网研究。从各国对未来电网的发展战略和对微电网技术的研究与应用中可清楚看出，微电网的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，而是代表着电力行业服务意识、能源利用意识、环保意识的一种提高与改变。微电网是未来电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段，是对大电网的有益补充。
四、国内研究和发展现状
华东电网公司于2007年在国内率先开展了智能电网可行性研究，并设计了 2008—2030 年“三步走”的行动计划，在2008年全面启动了以高级调度中心项目群为突破的第一阶段工作，以整合提升调度系统、建设数字化变电站、完善电网规划体系、建设企业统一信息平台为4条主线，力争到2010 年全面建成华东电网高级调度中心，使电网安全控制水平、经营管理水平得到全面提升。
2009年2月28日，作为华北公司智能化电网建设的一部分——华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组验收。这套系统将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。
在输电网建设方面，2006年底交流特高压示范工程奠基，2008年8月正式建成投运。我国电网优化配臵资源的能力明显增强。在控制系统新技术方面，由中国电力科学研究院等单位承担、周孝信院士担任首席科学家的国家973 计划项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”研究人员开展了基于智能和专
家系统的电力系统故障诊断和恢复控制技术研究，为智能型的电力系统动态调度与控制提供了基本的分析工具，开发成功电网在线运行可靠性评估、预警和决策支持系统平台，为新的智能化电网运行控制开发提供了系统的研发平台。
国家电网公司推行了SG186一体化平台建设，山东、浙江、江苏、上海等各省(市)电力公司都积极推动用电信息采集系统、营销业务系统信息化建设等项目，并取得了突出成果。在可再生能源发电方面，国家也启动了多项863高技术研究发展计划项目，在“十一五”期间，在三大先进能源技术领域设立重大项目和重点项目，包括：以煤气化为基础的多联产示范工程，MW级并网光伏电站系统，太阳能热发电技术及系统示范等项目。
第七章 我国微电网特点及发展需解决的关键问题
一、我国微电网特点
中国发展微电网的原因源于大力发展可再生能源发电的形势、电力系统自身发展的需求以及提高电网抗灾能力的迫切需求，同时还有利于促进农村电气化以及改善环境等。
在我国发展微电网，需要针对中国电力系统的特点，结合其不同区域的具体需求提出针对性的解决方案。中国的微电网按照其运行特点主要分为城市片区微电网和偏远地区微电网（农村微电网、企业微电网）。
城市片区微电网按居民小区、宾馆、医院、商场及办公楼等建设，该类微电网在并网时主要通过大电网供电，而大电网故障时则与之断开进入孤岛运行模式，以保证重要负荷的供电可靠性和电能质量，多接在10kV中压配网，容量为数百千瓦至10MW等级。
偏远地区微电网并网时与外网功率交换很少，基本通过当地微电源供电，微电网故障时可利用大电网作为启动备用电源。偏远地区微电网包括农村微电网和企业微电网。目前中国在农村、草原等偏远地区仍有大量人口没有供电，这些地区电力需求较低，将电力系统延伸需要很大的成本，适用于以较低成本利用当地可再生能源为用户供电。农村微电网一般接在400V低压配电网，容量在数千瓦至数百瓦，用于解决当地用电需求。企业微电网一般接在10kV中压配网甚至更高，容量在数百千瓦至10MW，一般分布在城市郊区，多利用传统电源满足企业内部用电需求，常见于石化、钢铁等大型企业。
二、我国发展微电网要解决的关键问题
1、微电网在未来电网中的定位及其与现有配电网的协调发展规划。明确微电网在未来电网中的定位问题目前存在很大技术难度，从技术趋势看，靠近分散型资源或有极高供电可靠性需求的用户周边区域，适合发展微电网。结合我国对
发展可再生能源发展规模的预测，微电网应当能够在未来配电网中占据相当的规模比例。一些新兴科技园区内引入了太阳能发电等分布式能源，同时保持与配电网的联系，具有微电网雏形，大多数配电网用户，要实现微电网概念的供电模式，只能考虑在现有供电网络的基础上进行技术改造，技术复杂度比较大。
2、微电网自身的技术问题。微电网作为一个小而全的发供用电系统，存在大量的技术问题需要解决，例如微电源的优化配臵；微电源、负荷及微电网的控制；微电网与大电网的协调运行；能量管理和调度；微电网通信和可视化；安全与保护技术等。
3、微电网的仿真、试验及示范应用。开展仿真及试验是对微电网作为一个新供电网络形式的必需研究环节，示范工程的建设时微电网实际应用的必要步骤。 微电网作为大电网的有效补充与分布式能源的有效利用形式，微电网已引起广泛关注，对中国而言，微电网的发展能够提高供电可靠性、促进农村城镇化和可再生能源的利用，并对建设抗灾型电网具有重要意义，微电网的理论与应用有待进一步研究和深入
第八章 微电网在我国的发展前景 一是促进可再生能源发展。我国正在大规模发展的可再生能源，除水能外，一般具有容量小、发电功率不稳定、独立供电可靠性低等不利因素，只有通过微电网来集成分布式发电技术、储能技术、电力电子技术和热电联产技术，才能充分有效地发挥可再生能源的潜力。
二是提高电力系统抗灾能力。我国目前正在发展特高压电网，构建“三华”同步大电网，一旦将地理位臵接近的重要负荷组成微电网，设计合适的电网结构和控制，必然会有力地提高电网的抗灾能力。
三是解决偏远地区的电力应用。我国偏远农村和荒漠地区地形条件复杂、经济发展滞后，远距离输电成本高、可靠性差，可以通过建立基于荒漠并网光伏电站、风力发电、小水电等电源的微电网，解决这些地区的居民用电问题，将多余电量接入大电网，进一步带动当地经济发展。
四是降低投资和运营成本。超大型的电站与分散微型电源的结合，可以缩短电力的传输距离，降低在输配电线路上的投资，会使得电力系统更安全更经济。