第一篇：微電網控制與保護學習心得（最終版）

微電網控制與保護學習心得

摘要：本文介紹了文獻查閱后總結的微電網的基本知識和微電網控制與保護相關的一些問題。微電網的出現協調了大電網與分布式電源的矛盾，對大電網表現為單一的受控單元，對用戶則表現為可定制的電源，可以提高本地供電可靠性，降低饋線損耗。但是目前我國微電網的發展尚處于起步階段，還有很多問題有待研究。微電網的保護和控制問題是目前分布式發電供能系統廣泛應用的主要技術瓶頸之一。微電網的保護既要克服微電網接入對傳統配電系統保護帶來的影響，又要滿足含微網配電系統對保護提出的新要求，這方面的研究是保證分布式發電供能系統可靠運行的關鍵。文中提出了一些現有的文獻中提及的微電網繼電保護方法和保護方案。關鍵詞：微電網；控制；保護；分布式發電

Abstracts：This article describes the literature review after the conclusion of the basics of micro grid and micro grid control and protection-related problems.The emergence of micro-coordination of a large power grid and distributed power conflicts, the performance of a single large power controlled unit, users can customize the performance of the power supply, can improve local supply reliability and reduce feeder loss.But at present, the development of micro-grid is still in its infancy, there are many problems to be studied.Microgrid protection and control of distributed power generation is widely used for energy systems one of the main technical bottlenecks.Microgrid protection is necessary to overcome the Microgrid access to protect the traditional distribution system impact, but also to meet with micro network distribution system to protect the new requirements, this research is to ensure that distributed generation energy supply system reliable operation of the key.This paper presents some of the existing literature mentioned methods and microgrid relay protection scheme.Key Words：Microgrid;Control;Protection;Distributed Power Generation

一、微電網基本知識

2)保護環境的需要。CO2 排放引起的全球氣候變暖問題，已引起各國政府的高度重視，并成為當前電力系統已成為集中發電、遠距離高壓輸

當今世界政治的核心議題之一。為保護環境，世界電的大型互聯網絡系統。隨著電網規模的不斷擴

上工業發達國家紛紛立法，扶持可再生能源發電以大，超大規模電力系統的弊端也日益凸現，如運行

及其他清潔發電技術(如熱電聯產微型燃氣輪難度大、難以滿足用戶越來越高的可靠性及多樣化

機)，有利地推動了DG的發展。

用電需求等。近年來世界范圍內的大面積停電事

3)天然氣發電技術的發展。對于天然氣發電故，充分暴露了大電網的脆弱性。鑒于上述問題，來說，機組容量并不明顯影響機組的效率，并且天國內外學者開始廣泛研究分布式發電技術。分布式

然氣輸送成本遠遠低于電力的傳輸，因此比較適合發電是指直接布置在配電網或分布在負荷附近的采用有小容量特點的DG。

發電設施，能夠經濟、高效、可靠地發電。分布式

4)避免投資風險。由于難以準確地預測遠期電源位置靈活、分散，能與大電網互為備用，在一的電力需求增長情況，為規避風險，電力公司往往定程度上分擔了輸電網從電廠向用戶遠距離和大

不愿意投資大型的發電廠以及長距離超高壓輸電功率輸電的功能。經過20 多年的發展，分布式發

線路。此外，高壓線路走廊的選擇也比較困難。這電已成為一股影響電力工業未來面貌的重要力量。

都促使電力公司選擇一些投資小、見效快的DG項1)應對全球能源危機的需要。隨著國際油價

目來就地解決供電問題。的不斷飆升，能源安全問題日益突出，為了實現可

盡管分布式電源優點突出，但分布式電源相對持續發展，人們的目光轉向了可再生能源，因此，于大電網來說是一個不可控電源，大電網也往往限風力發電、太陽能發電等備受關注，快速發展并開

制或隔離分布式電源。為了協調大電網與分布式電始規模化商業應用，而這些可再生能源的發電大都

源的矛盾，學者又提出了微電網的概念。

是小型的、星羅棋布的。微電網，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以與配電網斷開孤立運行。對大電網表現為單一的受控單元，對用戶則表現為可定制的電源，可以提高本地供電可靠性，降低饋線損耗[1-4]。

下圖是美國電力可靠性技術解決方案協會(CERTS)提出的微電網基本結構：

該模型反映了微電網的基本特征：(1)分布式電源DG基于電力電子接口控制，以保證電網運行的靈活性和穩定性。(2)敏感負荷的電源雙重配置，既可以通過靜態開關從公共電網取電，也可以由DG供電，保證了敏感負荷對電力可靠性和電能質量的要求。(3)敏感負荷通過靜態開關(SS)與公共電網連接，當公共電網發生故障時，靜態開關迅速動作，微電網進入孤網運行，保證對敏感負荷的持續電力供應。

然而，微電網和分布式發電不同：(1)微電網能有效地管理分布式發電。分布式電源DG通過電力電子接口接入微電網，基于電力電子設備的分布式電源DG的控制速度更快，短路點故障電流受到限制。(2)微電網是一個整體，它的控制保護復雜，傳統繼電保護原理不適用于微電網，必需采用新的保護技術。(3)微電網并網運行模式和傳統分布式發電都與公共電網相連，但微電網PCC處靜態開關(SS)的設置使得微電網對公共電網的影響降至最低。

文獻[5]指出微電網有2個關鍵元件，即靜態開關和微電源。外部配網故障時，靜態開關斷開，微電網轉入孤島運行，以保證敏感性負荷的不間斷供電，各微電源在本地電壓控制下，調整輸出電壓，以減少無功環流。擾動事件消失后，微電源能重新并網運行。

微電網中的電源多為微電源，亦即含有電力電子界面的小型機組。微電源主要是可再生能源；發電系統類型包括微型燃氣輪機，燃料電池、光伏電池、風力發電機和生物質能等；系統容量為20kW~10MW；網內的用戶配電電壓等級為380V。

目前我國微電網的發展尚處于起步階段，以下幾個問題需要予以關注：

1）微電網中含有多個微電源，各微電源之間的協調控制是一個需要重點考慮的問題。

2）微電網中引入了很多先進的電力電子設備，它們大都是靈活可控的，如何實現對這些設備的智能控制和最優控制。

3）微電網和上級電網是互為備用、相互支持的一個有機整體。

4）微電網在并網和孤島運行下的穩定性分析。5）微電網中的微電源，如風電、光伏發電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設備的引入很可能會帶來一些諧波方面的問題。

6）現有的小發電機組并入微網的可行性分析。

二、微電網的控制

文獻[6-9]中提到了微電網的控制問題：微電網控制是實現其眾多優越性能的重要保證。與傳統控制有顯著的不同，微電網控制必須保證：在并網和孤島運行方式下，都能控制局部電壓和頻率，使系統安全穩定運行；提供或者吸收電源和負荷之間的暫時功率差額；根據故障情況或是系統需要，平滑自主地實現與主網分離、并列或是兩者的過渡轉化運行。由于微電網并網和孤島運行情況的差異，所以控制方法和策略也不同。

并網運行方式下的控制：并網時微電網通過PCC（公共聯接點）點與大電網相連，根據負荷情況與大電網交換功率。

孤島運行方式下的控制：孤島運行是指主網故障或電能質量不滿足要求時，微電網與主網斷開形成孤島運行。關于微電網孤島運行控制已有很多文獻研究涉及，主要有以下幾類：1）微電網系統單主或多主控制方法；2）微電網系統對等控制方法；3）基于多代理技術的微電網控制。

三、微電網的保護

含多個分布式電源及儲能裝置的微電網的接入，徹底改變了配電系統故障的特征。而且微電網在并網和孤島兩種運行情況，短路電流大小不同而且差異很大。因此，如何在孤島和并網下均能對微電網內部故障做出響應以及在并網情況下快速感知大電網故障，同時保證保護的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性，是微電網保護的關鍵。

微電網的保護既要克服微網接入對傳統配電系統保護帶來的影響，又要滿足含微網配電系統對保護提出的新要求，這方面的研究是保證分布式發電供能系統可靠運行的關鍵。微網由于有并網運行和獨立運行兩種運行模式，微電網如何辨識公共電網的各種故障，并做出正確的響應確定微電網是否需要孤網運行是一大難題；此外，微網中存在的大量的電力電子逆變并網裝置也使得電能質量的控制問題更加令人關注。從目前分布式發電功能系統的運行實踐來看，微網的保護和控制問題是目前分布式發電供能系統廣泛應用的主要技術瓶頸之一。

文獻[10]提出微電網的繼電保護必需遵循兩條原則：(1)無論在孤網運行模式還是并網運行模式，微電網的保護策略必須一致；(2)短路故障時，提供短路電流的電源必需迅速切除。

微電網繼電保護的一個難點是在孤網運行故障電流小的情況下給微電網配置充分的保護，微網一般是接入到配電網，而目前的配電網低壓等級的繼電保護通常采用簡單的過電流保護。微網中的新能源通過電力電子逆變器接入，大量的電力電子設備的接入將使故障電流發生變化，微網的故障電流通常不會超過正常電流的2倍。因此傳統的配電網中的保護裝置不再適用，需要采用與故障電流大小無關的保護方式。新的微網及含微網的配網的繼電保護策略有待研究。

微電網繼電保護的另一個難點是微網與電網的公共連接點（PCC）。微電網有并網運行和孤網運行兩種模式。微電網通過PCC與公共電網相連，PCC處的靜態開關及其相應的繼電保護特性的定義是微電網繼電保護的一個難點。它必須能夠準確判斷電網的各種故障并迅速做出反應，決定微電網是否需要進入孤網運行，實現微電網這兩種運行模式問的平滑切換。

文獻[11]針對上述兩個問題提出了系統級保護和單元級保護的方案，以合理配置微電網的繼電保護。

微電網系統級保護主要目的是確保在公共電網發生永久性故障或微電網的運行狀態不符合IEEEl547標準時，微電網能夠迅速、平滑進入孤網運行，減輕微電網的接入對公共配電網的影響。同時，保證微電網能夠安全過渡到新的運行穩態。微電網系統級保護的關鍵是其與公共配電網的連接點PCC。由以上分析可知，微電網并網運行對配電網繼電保護的影響主要取決于兩個要素：注入配電網的短路電流大小和持續時間。當公共電網發生永久性故障或微電網的運行狀態不符合IEEEl547標準時，要求微電網進入孤網運行，PCC的迅速動作能減輕微電網對公共配電網繼電保護的不利影響。所以，PCC安裝的控制與保護裝置必須能夠檢測并準確判斷電網的各種故障情況，迅速做出響應，決定微電網是否進入孤網運行。文獻[4]指出，PCC處的繼電保護，可以通過測量其兩端的電壓、頻率和電流大小實現IEEE1547標準所要求的檢測，如不同步、電能質量下降、微電網內部或外部故障以及重新并網等問題。

微電網單元級保護主要是應對微電網內部發生的各種故障所配置的保護。微電網單元級保護必須考慮兩個方面：能夠處理微電網并網運行時的各種內部故障；外部電網故障使微電網PCC處解列進入孤網運行時，必須保證微電網能平滑過渡到新穩態運行，若微電網內部發生故障能夠迅速切除故障部分，保證健全部分安全穩定運行。

現有的有些文獻中提及的微電網繼電保護方法主要有：

文獻[12]提出了一種基于電流序分量的保護方法，微電網故障形式主要是相一地短路故障和相間短路故障。理論研究證明，零序和負序分量可以成功檢測相地和相間故障。但是其針對的微網結構較為簡單，屬于針對性保護配置，通用性不夠，在微網結構變得復雜時，可能造成矛盾的結果。產生這種情況的原因正是微網內的雙向潮流特性，傳統保護中的選擇性原則在此處很難滿足。文獻[4]提出用零序電流保護作為單相接地故障的主保護，用負序電流保護作為相間短路的主保護，電流差動保護作為后備保護，并提出有挺好的效果；

文獻[11]提出了DG出口電壓abc-dq0變換法，對于不同的故障情況，三相電壓的dq分量具有不同的特征，以此實現各種類型接地故障的判別；

文獻[13]介紹了諧波畸變法，一種基于諧波畸變率THD的微電網保護方法，通過相電壓的變化識別故障類型，正常運行時三相電壓幅值近似相等，故障發生，故障相電壓將低于健全相電壓，以此可實現故障相判別；利用THD的畸變進行故障定位。正常運行時配電網相當于一個低阻抗的電壓源，微電網的THD維持在較小值，約為0。故障發生，靜態開關迅速動作，微電網與配電網的連接斷開，進入孤立運行模式，此時，逆變器輸出電流所含諧波將增加，導致THD增大。

文獻[14-15]將微電網的保護分為交流微網保護和直流微網保護。

交流微網保護包括不依賴通信的保護、依賴通信的保護-網絡化數字微網保護和微網獨立與并網運行時的保護。

不依賴通信的保護：在微網中設置開關站，對開關站結構進行合理設計，可以使微網保護不依賴或較少依賴通信。斷路器集中在一處成為開關站，帶DG與負荷的線路作為元件接入某串中，微網內某個元件發生故障時,迅速切除該元件，由于是開關站，保護設備集中在一起，差動保護可以做到不依賴于通信。

依賴通信的保護-網絡化數字微網保護：網絡化數字微網保護以通信為基礎，構建微網級的通信網絡，利用微網多處的電流電壓信息進行綜合分析判斷，從而實現對微網的保護。網絡化數字微網保護需注意的技術要點是：快速有效的保護算法；快速可靠的通信網；多點電流電壓信息的同步。

微網獨立與并網運行時的保護：微網在并網運行與獨立運行兩種方式下短路電流不同且差異很大，通過逆變器輸出交流電的DG受電力電子器件過流能力的限制，故障時不能提供足夠大的短路電流。因此，微網并網運行時的保護策略在微網獨立運行時可能不再可行，反之亦然。微網的保護策略面對獨立與并網運行時有2種應對方法：一是設計一個統一的保護策略，使得獨立與并網運行時保護都有效；二是設置限制條件，使得獨立或并網運行時只有一種保護有效。

四、心得體會

筆者通過對相關文獻的查閱，對微電網的相關知識有了一定的了解。文中介紹的主要是文獻中提及的內容的小結，包括：微電網的基本知識，微電網控制和保護中遇到的問題，已有的解決方法，現有的微電網保護方法和方案簡介。

筆者心得體會：微網與大電網通過一個PCC（Point of Comon Conection）相連，可靠性較低，這是微電網本身的一個缺陷，需要通過提高保護的靈敏度和動作準確度來保證。微網的保護由于電力電子器件的引入使得傳統的保護裝置不再適用，可以采用與故障電流大小無關的保護方式，由于故障時其他量也相應的變化，所以能選取的保護方法還是有很多的，如已有的基于電流序分量的保護方法、DG出口電壓abc-dq0變換法、諧波畸變法等，但是這些方法也并不完整，有待繼續研究。還有就是微網保護中通信很重要，必須尋求一種穩定不易

被干擾的通信和信號的處理方式。

五、謝辭

感謝老師，他嚴謹的治學精神，細致的引導，精彩的課堂教學使我對繼電保護這門課充滿了新的興趣。在老師的課上指導和課后資料查閱過程中，我對微電網及其保護與控制有了深刻的理解，對繼電保護新技術這門課也有了一定的認識。

參考文獻

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第二篇：智能電網學習心得（范文模版）

“三華”同步電網知識手冊學習心得

近日，通過“三華”同步電網知識手冊以及網校“三華”同步相關知識的學習講解，對“三華”同步有了一定的了解，國家電網公司普及“三華”同步電網知識，是為了堅定建設特高壓和堅強智能電網的信心和決心，加快推進電網發展方式轉變。2011年，第十一屆全國人民代表大會第四次會議審議通過的《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，明確提出推動能源生產和利用方式變革，并將建設特高壓輸電工程、智能電網全面納入國家發展戰略。根據該綱要，公司規劃建設“三華”（華北、華中、華東）、西北、東北三大同電網，將使國家電網的資源配置能力、經濟運行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

我國能源資源分布特點及大規模可再生能源發展，迫切需要提升電網的資源優化配置能力，支撐國家能源戰略實施。建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網，實現電力的大規模、遠距離、高效率輸送，為構建經濟、高效、清潔的國家能源運輸綜合體系提供重要支撐；促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發，在全國范圍優化配置資源，是統一堅強智能電網建設的主要發展目標之一。

“三華”同步電網指通過特高壓交流網架將我國華北、華東、華中區域電網聯結起來形成的特高壓同步電網。大電網互聯一直是世界各地電網的發展趨勢，甚至在一些國家和地區還出現了跨國互聯的同步電網，說明各個國家同步電網的規模在逐步增大。同步電網是電網發展的基本規律，在技術和經濟上都有很大的優越性。其中包括電網規模越大，接入發電機越多，抵御擾動和故障沖擊的能力越強;網間交換能力強，可以充分獲取錯峰、調峰、水火互濟、跨流

域補償、互為備用和調劑余缺等聯網效益;以及大受端電網接受遠距離、大容量外來電力的能力強等。

未來幾年缺電的形勢會比“十一五”后期更為緊張，局部地區電力緊張的范圍更大，缺口也會更大。造成結構性缺陷的重要原因是跨區電網建設落后，跨區輸電能力不足。東北、西北電力富集地區難以支援華北和華東等地，也造成西部電力大量裝機空閑，這就是不能合理利用資源造成的資源極大浪費。今后我國的能源資源開發主要集中在西部和西北部地區，開發重心逐步西移和北移，而東部地區經濟持續快速發展，能源需求量大，導致我國能源產地與能源消費地區之間的距離越來越遠。能源資源和消費中心逆向分布的基本國情，決定了我國能源就電力流動具有跨區域、遠距離、大規模的特點，電力輸送呈現“西電東送、北電南送”的基本格局。能源和消費中心的距離越來越大，這就是發展“三華”同步電網的根本所在。

“三華”特高壓同步電網的戰略，適應了世界能源發展格局的變化和我國能源支撐能力，響應了當今節能環保、清潔能源、低碳經濟的號召，已成為我國能源和電力行業發展的必由之路。

第三篇：智能電網學習心得

智能電網學習心得

張忠政

通過開展遠程網絡培訓和研討學習，讓我系統的了解了我國電網現狀及發展方向，建設堅強智能電網的目的和意義、發展目標和路線，各環節關鍵技術、關鍵裝備取得的成就，以及試點工程建設等最新進展情況，深入的理解了建設智能電網的必要性。

所謂智能電網，就是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。

建設堅強智能電網對于電力系統的發展有著重大的意義：

首先，能有效地提高電力系統的安全性和供電可靠性。利用智能電網強大的“自愈”功能，可以準確、迅速地隔離故障元件，并且在較少人為干預的情況下使系統迅速恢復到正常狀態，從而提高系統供電的安全性和可靠性。

其次，實現電網可持續發展。堅強智能電網建設可以促進電網技術創新，實現技術、設備、運行和管理等各個方面的提升，以適應電力市場需求，推動電網科學、可持續發展。

第三，減少有效裝機容量。利用我國不同地區電力負荷特性差異大的特點，通過智能化的統一調度，獲得錯峰和調峰等聯網效益；同時通過分時電價機制，引導用戶低谷用電，減小高峰負荷，從而減少有效裝機容量。

第四，降低系統發電燃料費用。建設堅強智能電網，可以滿足煤電基地的集約化開發，優化我國電源布局，從而降低燃料運輸成本；同時，通過降低負荷峰谷差，可提高火電機組使用效率，降低煤耗，減少發電成本。

第五，提高電網設備利用效率。首先，通過改善電力負荷曲線，降低峰谷差，提高電網設備利用效率；其次，通過發揮自我診斷能力，延長電網基礎設施壽命。

第六，降低線損。以特高壓輸電技術為重要基礎的堅強智能電網，將大大降低電能輸送中的損失率；智能調度系統、靈活輸電技術以及與用戶的實時雙向交互，都可以優化潮流分布，減少線損；同時，分布式電源的建設與應用，也減少了電力遠距離傳輸的網損。

智能電網不僅僅對電力系統的發展有著重要意義，它還能給人們的生活帶來很多好處：

首先，它能讓生活更便捷。家庭智能用電系統既可以實現對空調、熱水器等智能家電的實時控制和遠程控制；又可以為電信網、互聯網、廣播電視網等提供接入服務；還能夠通過智能電能表實現自動抄表和自動轉賬交費等功能。

其次，它能夠讓生活更低碳。智能電網可以接入小型家庭風力發電和屋頂光伏發電等裝置，并推動電動汽車的大規模應用，從而提高清潔能源消費比重，減少城市污染。

第三，它可以讓生活更經濟。智能電網可以促進電力用戶角色轉變，使其兼有用電和售電兩重屬性；能夠為用戶搭建一個家庭用電綜合服務平臺，幫助用戶合理選擇用電方式，節約用能，有效降低用能費用支出。

為適應未來經濟社會發展的需要，保障安全、經濟、高效、可持續的電力供應，國網公司在特高壓輸電技術取得重大突破的基礎上，結合世界電網發展的新趨勢，提出了加快建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網的戰略目標,并制訂了發展規劃，系統開展工程試點，確立了我國在智能電網領域的國際領先地位。建設堅強智能電網，關系經濟社會發展和國計民生，是開發利用清潔能源、建設科學合理的能源利用體系的迫切要求，是滿足經濟社會可持續發展要求的重大選擇。加強智能電網知識普及培訓，對加深廣大員工對智能電網新知識、新技術的了解，提高創新能力和崗位適應能力，加快推進電網發展方式轉變具有十分重要的意義。

通過這次學習，我加強了對發展智能電網重要性和緊迫性的認識，激發了我全面參與堅強智能電網建設的熱情，我決心認真提升專業技能，提高業務水平，為建設“一強三優”現代公司貢獻更大的力量。

第四篇：智能電網學習心得

智能電網學習心得

最近，我學習了網絡學院的“智能電網”相關知識，包括智能電網概述、智能發電與調度、智能輸變電技術、智能配電技術、智能用電技術、智能信息通信技術等六個專題的內容，以及2011智能電網國際論壇的專家主題發言，及6位分論壇主席發言。

1、通過這次學習，進一步加深了我對智能電網的認識。智能電網，就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標。而我們現在所建設的堅強智能電網，就是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。

2、通過學習我進一步了解了智能電網的幾大特征及其先進性：（1）堅強。在電網發生大擾動和故障時，仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積停電事故；在自然災害、極端氣候條件下或外力破壞下仍能保證電網的安全運行；具有確保電力信息安全的能力。

（2）自愈。具有實時、在線和連續的安全評估和分析能力，強大的預警和預防控制能力，以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。

（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，適應分布式電源和微電網的接入，能夠實現與用戶的交互和高效互動，滿足用戶多樣化的電力需求并提供對用戶的增值服務。

（4）經濟。支持電力市場運營和電力交易的有效開展，實現資源的優化配置，降低電網損耗，提高能源利用效率。

（5）集成。實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精益化管理。

（6）優化。優化資產的利用，降低投資成本和運行維護成本。

3、通過本次學習，我對智能電網的智能發電與調度、智能輸變電技術、智能配電技術、智能用電技術、智能信息通信技術等各方面技術的特點、發展狀況和應用有了更加深入的了解。并且進一步理解了建設堅強智能電網對電力系統的重要意義：

（1）能有效地提高電力系統的安全性和供電可靠性。利用智能電網強大的“自愈”功能，可以準確、迅速地隔離故障元件，并且在較少人為干預的情況下使系統迅速恢復到正常狀態，從而提高系統供電的安全性和可靠性。

（2）實現電網可持續發展。堅強智能電網建設可以促進電網技術創新，實現技術、設備、運行和管理等各個方面的提升，以適應電力市場需求，推動電網科學、可持續發展。

（3）減少有效裝機容量。利用我國不同地區電力負荷特性差異大的特點，通過智能化的統一調度，獲得錯峰和調峰等聯網效益；同時通過分時電價機制，引導用戶低谷用電，減小高峰負荷，從而減少有效裝機容量。

（4）降低系統發電燃料費用。建設堅強智能電網，可以滿足煤電基地的集約化開發，優化我國電源布局，從而降低燃料運輸成本；同時，通過降低負荷峰谷差，可提高火電機組使用效率，降低煤耗，減少發電成本。

（5）提高電網設備利用效率。首先，通過改善電力負荷曲線，降低峰谷差，提高電網設備利用效率；其次，通過發揮自我診斷能力，延長電網基礎設施壽命。

（6）降低線損。以特高壓輸電技術為重要基礎的堅強智能電網，將大大降低電能輸送中的損失率；智能調度系統、靈活輸電技術以及與用戶的實時雙向交互，都可以優化潮流分布，減少線損；同時，分布式電源的建設與應用，也減少了電力遠距離傳輸的網損。

總之，通過這次學習，更加深入了解了智能電網知識，了解了智能電網建設對我國經濟、社會發展的重要意義，并將在以后的工作學習中，繼續深入學習智能電網相關知識，為堅強智能電網建設貢獻一份力量。

第五篇：微電網技術剖析

微電網技術深度剖析

能源是現代社會和經濟發展的動力，是人類生命存在和繁衍的生命線。傳統化石能源的逐步耗竭，使能源危機已逐步逼近。中國的能源工業將是能源資源利用與環境保護可持續發展的改造型新工業，因此，合理調整能源結構，大力開發可再生能源和其它新能源，走多元化潔凈能源發展道路，是我國社會可持續發展的必由之路。

微電網是一種新型的網絡結構，是一組微電源、負荷、儲能系統和控制裝置構成的系統單元。微電網中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置，它們接在用戶側，具有成本低、電壓低及污染低等特點。開發和延伸微電網能夠促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效的方式，使傳統電網向智能電網過渡。

1.微電網的含義與研究動態

目前世界上許多國家己開展微電網研究，立足于本國電力系統的實際問題提出了各自的微電網概念和發展目標。作為一個新的技術領域，微電網在各國的發展呈現不同的特色。

1.1美國微電網的研究

ERTS（ConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolutions）合作組織由美國的電力集團、伯克利勞倫斯國家實驗室等研究機構組成的，在美國能源部和加州能源委員會等資助下，對微電網技術開展了專門的研究。CERTS定義的微電網基本概念：這是一種負荷和微電源的集合。該微電源在一個系統中同時提供電力和熱力的方式運行，這些微電源中的大多數必須是電力電子型的，并提供所要求的靈活性，以確保能以一個集成系統運行，其控制的靈活性使微電網能作為大電力系統的一個受控單元，以適應當地負荷對可靠性和安全性的要求。CERTS定義的微電網提出了一種與以前完全不同的分布式電源接入系統的新方法。傳統的方法在考慮分布式電源接入系統時，著重在分布式電源對網絡性能的影響。按傳統方法當電網出現問題時，要確保聯網的分布式電源自動停運，以免對電網產生不利的影響。而CERTS定義的微電網要設計成當主電網發生故障時微電網與主電網無縫解列或成孤島運行，一旦故障去除后便可與主電網重新連接。這種微電網的優點是它在與之相連的配電系統中被視為一個自控型實體，保證重要用戶電力供應的不間斷，提高供電的可靠性，減少饋線損耗，對當地電壓起支持和校正作用。因此，微電網不但避免了傳統的分布式發電對配電網的一些負面影響，還能對微電網接入點的配電網起一定的支持作用。1.2歐洲微電網的研究

歐洲提出要充分利用分布式能源、智能技術、先進電力電子技術等實現集中供電與分布式發電的高效緊密結合，并積極鼓勵社會各界廣泛參與電力市場，共同推進電網發展。微電網以其智能性、能量利用多元化等特點也成為歐洲未來電網的重要組成。目前，歐洲已初步形成了微電網的運行、控制、保護、安全及通信等理論，并在實驗室微電網平臺上對這些理論進行了驗證。其后續任務將集中于研究更加先進的控制策略、制定相應的標準、建立示范工程等。即，為分布式電源與可再生能源的大規模接人以及傳統電網向智能電網的初步過渡做積極準備。

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1.3日本微電網的研究

日本立足于國內能源日益緊缺、負荷日益增長的現實背景，展開了微電網研究，但其發展目標主要定位于能源供給多樣化、減少污染、滿足用戶的個性電力需求。日本學者還提出了靈活可靠性和智能能量供給系統（FRIENDS）其主要思想是在配電網中加人一些靈活交流輸電系統裝置，利用控制器快速、靈活的控制性能，實現對配電網能源結構的優化，并滿足用戶的多種電能質量需求。目前，日本已將該系統作為其微電網的重要實現形式之一。

1.4微電網的理解

基于上述概念，在微電網中功率范圍在100kW以下的微型燃氣輪機將得到廣泛的應用。它具有轉速高（5萬~10萬/min）、采用空氣軸承等特點，所發出的高頻（1000Hz左右）交流電需經交流-直流-交流環節變為50Hz工頻交流電供給負荷，但燃燒過程產生的NOx仍將對城市的環保產生不利的影響。燃料電池由于具有高效和低排放的特點，自然也很適合作為微電網的電源，特別是高溫MCFC和SOFC比較適用于發電，但目前價格較貴，較少實際應用。光伏發電、小型風電和生物質能發電業是很好的電源選擇。蓄電池、飛輪和超級電容器等是微電網重要的儲能元件。余熱回收裝置也是重要的部件之一，正是由于余熱的利用提高了能源利用的效率，因為熱水或熱蒸汽并不像電那樣容易而經濟地長距離輸送，而微電網的結構恰恰能使熱源更接近熱負荷。

2.中國發展微電網的重要意義

微電網對我國電力系統和國民經濟的發展也有重要的意義。

（1）微電網可以提高電力系統的安全性和可靠性，有利于電力系統抗災能力建設。目前，我國電力工業發展已進入大電網、高電壓、長距離、大容量階段，六大區域電網已實現互聯，網架結構日益復雜。實現區域間的交流互聯，理論上可以發揮區域間事故支持和備用作用，實現電力資源的優化配置。但是大范圍交流同步電網存在大區間的低頻振蕩和不穩定性，其動態穩定事故難以控制，造成大面積停電的可能性大。另一方面，廠網分開后，市場利益主體多元化，廠網矛盾增多，廠網協調難度加大，特別是對電網設備的安全管理不到位，對電力系統安全穩定運行構成了威脅。與常規的集中供電電站相比，微電網可以和現有電力系統結合形成一個高效靈活的新系統，具有以下優勢：無需建設配電站，可避免或延緩則增加輸配電成本，沒有或很低的輸配電損耗，可降低終端用戶的費用;小型化，對建設所要求不高，不占用輸電走廊，施工周期短，高效性靈活，能夠迅速應付短期激增的電力需求，供電可靠性高，同時還可以降低對環境的污染等。

（2）微電網可以促進可再生能源分布式發電的并網，有利于可再生能源在我國的發展。處于電力系統管理邊緣的大量分布式電源并網有可能造成電力系統不可控、不安全和不穩定，從而影響電網運行和電力市場交易，所以分布式發電面臨許多技術障礙和質疑。微電網可以充分發揮分布式發電的優勢、消除分布式發電對電網的沖擊和負面影響，是一種全新的概念，使用系統的方法解決分布式發電并網帶來的問題。通過將地域相近的一種微電源、儲能裝置與負荷結合起來進行協調控制，微電網對配電網表現為“電網友好型”的單個可控集合，可以與大電網進行能量交換，在大電網發生故障時可以獨立運行。

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（3）微電網可以提高供電可靠性和電能質量，有利于提高電網企業的服務水平。微電網可以根據終端用戶的需求提供差異化的電能，根據微電網用戶對電力供給的不同需求將負荷分類，形成金字塔形的負荷結構。負荷分級的思想體現了微電網個性化供電的特點，微電網的應用有利于電網企業向不同終端用戶提供不同的電能質量及供電可靠性。

（4）微電網可以延緩電網投資，降低網損，有利于建設節約型社會。傳統的供電方式是由集中式大型發電廠發出的電能，經過電力系統的遠距離、多級變送為用戶供電的方式，即“就地消費”，因此能夠有效減少對集中式大型發電廠電力生產的依賴以及遠距離電能傳輸、多級變送的損耗，從而延緩電網投資，降低網損。

（5）微電網可以扶貧，有利于社會主義新農村建設。微電網能夠比較有效地解決我國西部地區目前常規供電所面臨的輸電距離遠、功率小、線損大、建設變電站費用昂貴的問題，為我國邊遠及常規電網難以覆蓋的地區的電力供應提供有力支持。

3.微電網結構

相對電力系統而言，微電網類似于一個獨立的控制單元，其中每一個微電源都具有尖端的即拔即插功能。對每一個微電源，最關鍵的是它本身的接口、控制、保護以及對微電網的電壓控制，潮流控制和維持其運行穩定性。一個重要的功能是微電網的聯網運行和孤島運行方式間的平穩轉移。在微網中，為了防止微電網與配電網解列時對微電網內負荷的沖擊，微電網的配電結構需重新設計，將不重要的負荷接在同一條饋線上，重要或敏感的負荷接在另外饋線上。接敏感負荷的饋線上裝有分布式電源、儲能元件及相應的控制、調節和保護設備。如此，在微電網與主網解列時，通過隔離裝置可甩去一些不重要負荷，但仍能保證一些重要負荷的正常、連續運行。

微電網具有控制、協調、管理等功能，并由以下系統來實現。

（1）微電源控制器微電網主要靠微電源控制器來調節饋線潮流、母線電壓級與主網的解、并網運行。由于微電源的即拔即插功能，控制主要依賴于就地信號，且響應是毫秒級的。

（2）保護協調器飽和協調器既適用于主網的故障，也適用于微電網的故障。當主網故障時，保護協調器要將微電網中重要的負荷盡快地與主網隔離。其某些情況下微電網中重要負荷允許電壓短時暫降，在采取一定的補償措施后可使微電網不與主網分離。當故障發生在微電網內，該保護應該在盡可能小的范圍內將故障段隔離。（3）能量管理器能量管理器按電壓和功率的預先整定值對系統進行調度，相應時間為分鐘級。

4.微電網的相關技術

微電網是一種新型的網絡結構微電網技術已經成為電力系統發展的前沿技術。

（1）微電網的硬件研究

微電網的實現需要有先進的設備作支持。這包括微電網的發、輸、變、配、用各個環節。為此，需要開發智能電表、向量測量單元、廣域測量系統等，研發合適的硬件設備，使微電網具有即插即用的能力。研發新型的分布式能源控制器，以保證微電網的高效運行。

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（2）微電網建模研究

開發可用于對逆變器控制的低壓非對稱微電網的靜態和動態仿真工具;建立微電網內部各元件的模型，包括分布式電源和負荷的模型;建立微電網整體模型，包括總體模型結構、等效靜態模型、等效電機模型等。

（3）微電網對大電網的影響研究

微電網的接入必然會對大電網造成影響，需要研究：微電網在并網和孤島運行下的穩定性分析;微電網對大電網運行的影響，包括地區性的和大范圍的影響;微電網能給電網在供電可靠性、網絡損耗和環境等方面帶來的改善;微電網的發展對基礎電網發展的影響等。

微電網中的微電源，如風電、光伏發電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設備的引入很可能會帶來一些諧波方面的問題。對于微電網諧波問題需要做進一步的探討和研究。

（4）微電網的控制策略

微電網與大電網之間存在一種最優的狀態，在這種狀態下微電網和大電網都能夠高效穩定的運行。對微電網的控制的目標就是讓微電網實現最優控制。為此，必須研究微電網控制技術，其中包括：各微電源之間的協調控制、電力電子設備的智能控制和最優控制、微電網和主網之間的協調控制等，研究孤島和互聯的運行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動策略、基于先進通信技術的控制策略等;研究創造新的網絡設計理念，包括新型保護方案的應用等。

（5）其它

電網的實現還需要很多方面的支持：需要制定微電網在技術和商業方面的協議標準;需要做好各種微電網在技術和商業方面的整合;需要做好現有的小發電機組并入微電網的可行性分析;需要建立微電網示范工程及實驗測試系統等。

5.微電網的關鍵技術

微電網的出現將從根本上改變傳統電網應對負荷增長的方式，其在降低能耗、提高電力系統可靠性和靈活性等具有巨大潛力。目前，微電網技術已經成為電力系統發展的前沿技術。

5.1微電網的控制功能

微電網控制功能基本要求包括：新的微電源接入時不改變原有的設備，微電網解、并列時是快速無縫的，無功功率、有功功率要能獨立進行控制，電壓暫降和系統不平衡可以校正，要能適應微電網中負荷的動態需求。微電網的控制功能主要有以下幾種：

（1）基本的有功和無功功率控制（P-Q控制）。由于微電源大多為電力電子型的，因此有功功率和無功功率的控制、調節可分別進行，可通過調節逆變器的電壓幅值來控制無功功率，調節逆變器電壓和網絡電壓的相角來控制用功功率。

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（2）基于調差的電壓調節。在有大量微電源接入時用P-Q控制是不適宜的，若不進行就地電壓控制，就可能產生電壓或無功振蕩。而電壓控制要保證不會產生電源間的無功環流。在大電網中，由于電源間的阻抗相對較大，不會出現這種情況。微電網中只要電壓整定值有小的誤差，就可能產生大的無功環流，使微電源的電壓值超標。因此要根據微電源所發電流是容性還是感性來決定電壓的整定值，發容性電流時電壓整定值要降低，發感性電流時電壓整定值要升高。

（3）快速負荷跟蹤和儲能。在大電網中，當一個新的負荷接入時最初的能量平衡依賴于系統的慣性，主要為大型發電機是慣性，此時僅系統頻率略微降低而已（幾乎無法覺察）。由于微電網中發電機的慣量較小，有些電源（如燃料電池）的響應時間常數又很長（10~200s）因此當微電網與主網解列成孤島運行時，必須提供蓄電池、超級電容器、飛輪等儲能設備，相當于增加一些系統的慣性，才能維持電網的正常運行。

（4）頻率調差控制。在微電網成孤島運行時，要采取頻率調差控制，改變各臺機組承擔負荷比例，以使各自出力在調節中按一定的比例且都不超標。

5.2微電網的保護

微電網結構對繼電保護提出了一些特殊的要求，必須考慮的因素主要有以下幾點：①配電網一般是放射形的，由于有了微電源，保護裝置上流經的電流就可能有單向變為雙向;②一旦微電網孤島運行，短路容量會有大的變化，影響了原有的某些繼電保護裝置的正常運行;③改變了原有的單個分布式發電接入電網的方式，構成微電網的初衷之一是盡可能地維持一些重要負荷在電網故障時能正常運行而不使其供電中斷，這些必須采用一些快速動作的開關，以代替原有的相對動作較慢的開關。這些均可能使原有的保護裝置和策略發生變化。

5.3微電網并網運行

要根據微電網中負荷的需求來確定保護的方案，也即要根據負荷（如半導體制造工業負荷或一般商業性負荷）對電壓變化的敏感程度和控制標準來配置保護。如故障發生在配電網中，則要采用高速開關類隔離裝置（SeparationDevice，SD），將微電網中的重要敏感性負荷盡快地與故障隔離。此時，微電網中的DR（或DER）是不應該跳閘的，以確保故障隔離后仍能對重要負荷正常供電（供熱）。當故障發生在微電網中時，除了上述隔離裝置協調，以免影響上一級饋線負荷。一旦配電網恢復正常，就應通過測量和比較SD兩側電壓的幅值和角度，采用自動或手動的方式將微電網重新并網運行。如果微電網內僅有一個微電源，當然允許采用手動的方式再同步并網;但若在微電網內多個地點有多個地點有多個微電源，則必須考慮采用自動的方式再同步并網。

5.4微電網孤島運行

當電網孤島運行時，為了使所隔離的故障區盡可能小，微電網中保護裝置的協調尤為重要。特別需要指出的是，由于微電網的電源大多為電力電子型設備，所發出的電力通過逆變器與網絡連接，故障時僅提供很小的短路電流（例如2被于正常負荷電流），難以啟動常規的過電流保護裝置。因此，保護裝置和策略就應相應地修改，如采用阻抗型、零序電流型、差分型或電壓型繼電保護裝置。此外，微電網的接地系統必須仔細設計，以免微電網解列時繼電保護誤動作。

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5.5微電網的能量管理系統

微電網被定義為發電和負荷的集合，而通常負荷不僅包括了電負荷，還包括熱和冷負荷，即熱電聯供和熱電冷三聯供。因此，微電網不僅要發電，而且要利用發電的余熱以提高總體效率。能量管理系統（EnergyManagementSystem，EMS）的目的即為作出決策以最優地利用發電產生的電和熱（冷）。該決策的依據為當地設備對熱量的需求、氣候的情況、電價、燃料成本等。

能量管理系統的調度控制功能：能量管理系統是為整個微電網服務的，即為系統級的，由此首要任務是將設備控制和系統控制加以明確區分，使各自的作用和功能簡單明了。微型汽輪機的轉速、頻率、機端電壓、發電機（微電源）的功率因數等應由微電源來控制，他們依據就地信號。CERTS的模型中，EMS只調度系統的潮流和電壓。潮流調度時需考慮燃料成本、發電成本、電價、氣候條件等。EMS僅控制微電網內某些關鍵母線的電壓幅值，并由多個微電源的控制器配合完成，與配電網相聯的母線電壓應由所聯上級配電網的調度系統來控制。

除了上述基本功能外，EMS還具有其他一些功能，如當微電網與配電網解列后微電網應配備快速切負荷的功能，以使微電網內的發電與負荷平衡;由于微電源同時供給電、熱等負荷，調度時應同時兼顧，一般情況下往往采取“以熱定電”的原則，即滿足用戶對熱負荷需求的條件下再進行電量的調度;微電網中應配備一些儲能設備，如蓄電池、超級電容、飛輪等。

EMS的功能自然首先應針對微電網內需求，如潮流和電壓調度、電能質量和可靠性、提高運行的效率和經濟性、降低污染排放等，但從長遠看它還可對配電網提供一些輔助服務和可靠性服務，特別是微電網作為智能電網的一個組成部分，可起到一定的負荷響應的作用。此外，由于微電網本身位于用戶側，這些用戶可能為中心商業區（CBD）、學校、工廠等，它們本來就有供熱、通風、空調等過程控制系統，未來的EMS有可能成為這些系統以及當地發電、儲能等的總調度系統。

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