微电网实际应用如何发展？出现哪些关键技术？

微电网是由负荷、分布式能源、能量转换装置通过电气网络紧密集成的可控的供电系统。它是能实现自我保护、控制和管理的自制系统，可以通过与大电网连接并网运行，也可以配合储能单元自主孤立运行。

【微电网的背景及政策】

2013～2014

《能源发展“十二五”规划》国务院2013年印发，提出推进智能电网建设，积极推进微电网、智能用电小区、智能楼宇建设和智能电表应用。

《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》国务院2014年发布，提出开展适合分布式光伏发电运行特点和规模化应用的新能源智能微电网试点。

2015

《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》能源局2015年7月发布，推进新能源微电网示范工程建设，提出联网型和离网型微电网的建设内容和要求，明确指出并网型微电网电压等级不超过110kV。

《关于促进智能电网发展的指导意见》发改委、能源局2015年7月发布，其中提出积极鼓励发展分布式能源和微电网。

2016～2017

《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》发改委2016年2月发布，推动建设建设接纳高比例可再生能源、促进灵活互动用能行为和支持分布式能源交易的综合能源微网。

《微电网管理办法（征求意见稿）》能源局综合司2017年2月发布，指出微电网作为“互联网+”智慧能源的重要支撑以及与大电网友好互动的技术手段。

《推进并网型微电网建设试行办法》发改委、能源局2017年7月印发，鼓励各地政府对微电网发展给予配套政策支持，推进电力体制改革，切实规范、促进微电网健康有序发展。

微电网从诞生到现在也就不到10年的时间，13年之前的微电网主要是解决供电问题，主要承建在一些边远的海岛或村庄，因为大的供电单位没办法通过大电网供电，只能选择微电网的方式供电。从13年开始到现在，微电网的技术、应用及设备都经历了快速成长的阶段，整个过程中国家的政策扶持力度也比较大，这些政策给微电网及微电网的未来提供了一个很好的平台。13年以后微电网的应用场所主要是园区、用户等。能源局在“十二五规划”里提出要建设智能电网，积极推进微电网、智能用户小区、智能楼宇建设。

15年期间整个微电网迎来了政策方面比较大的爆发期，特别是15年提出了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，指导意见提出了联网型和离网型微电网两个概念，说明微电网正逐渐从边远海岛的离网型微电网发展成为可以在园区应用的微电网类型，应用领域大大拓宽。此外，微电网从以前的10kV和35kV的等级扩展到了现在110kV的等级，微电网的应用等级基本接近于配电网的等级，此时微电网和配电网的界限已经不那么明显。微电网应用逐渐扩展到园区或区域电网一级，这是微电网在指导意见出来以后，在应用场所方面一个爆发的点。

16-17年期间，微电网的应用逐步向园区、工业型用户、商业型用户和居民用户过渡。用户多了，所以结合实际的应用情况，国家就顺势推出了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》。

【微电网发展形态】

13年以前微电网主要是并网型或离网型的集中式的微电网，并网型的比较少，离网型居多，其目的主要是解决偏远地区的供电问题。

13-15年期间国家的政策扶持力度在分布式用户侧微电网，就是通常所说的微网群和多微网的概念，它提倡把新能源接入到用户侧，解决新能源消纳问题，同时提高用户供电的质量。因为有了用户侧的分布式微电网，国家开始建设能源互联网系统，这个大的战略平台主要是为智慧能源提供支持，目的是为了以后的电改铺路，让它可以参与到电力市场的交易过程。

【两大微电网典型应用场景】

场景一：大型微电网

-供电困难，新能源资源丰富的海岛、边远村庄

-新能源发电方式多样化的大工业园区、大居民小区以及旅游景区；

-多种设备类型、运行方式多样、展示功能丰富的微电网示范点。

这类微电网比较传统，供电比较困难，主要是因为新能源资源丰富的海岛或边远村庄由于大电网供电的经济性太差，所以才诞生了这类微电网。

另外，一些大的工业园区、旅游景区等本身就有做新能源发电系统的想法，想形成示范效应，所以会去做这类型的微电网。

第三类场景是多种设备类型，运行方式多样，展示功能丰富的微电网示范点。以上这些统称为大型的微电网。

这三种大型微电网的特点是：管理的设备非常多，设备位置分散，新能源接入功率比较大，电压等级高、系统规模大、产权归属单一。这是一种定制化的微电网，规模很大，基本考虑的是供电的稳定性和可靠性，不会考虑用户方面的需求。

场景二：分布式微电网

这类型微电网也可以称为微网群或者多微网系统。这种系统主要分布在下面四种场景中：

-别墅型：别墅、别墅群小区、宅基地等

-商业住宅型：商业住宅楼、住宅小区等

-商业建筑型：写字楼、办公楼、商场、商业园区、风景区等

-工业厂区型：工业车间、工业厂区等

分布式微电网的特点主要是：电压等级低、新能源接入功率低、配电系统复杂、产权归属复杂，用户参与度高。

【微电网应用体系】

1、大微电网核心控制系统

控制对象特点：电源统一接入、电资产归属统一；

应用场景特点：环境恶劣地区（海岛、边缘村庄）；

控制系统特点：集中管理、控制点数量多、系统易扩展、高可靠性、可定制；

合纵方案构成：MGCC（B&RPLC）+能量管理系统（工控机）；

2、分布式微电网核心控制系统

控制对象特点：电源接入分散、产权归属复杂、用户参与度高；

典型应用场景：别墅/小区楼、商业住宅楼、商业办公楼、大型工厂；

控制系统特点；多重分散控制、要求通用化、与用户互动；

合纵方案构成：中央控制器（嵌入式）+一体化终端（嵌入式）；

大微电网的核心控制系统主要包括PLC和能源管理系统。分布式微电网控制系统有很多用户参加，很分散，核心就是低成本化，可以做一套通用的方案通过用户配置来实现微电网群的控制。

【微电网应用趋势】

早期

①被迫用电——电能质量差、成本高

②微电网特点：

产权归属：单一覆盖面较广，区域电网

设计方案：不考虑后续控制应用，设计不合理

集成方案：

底层设备：不稳定，功能和性能不稳定

控制系统：成熟的PLC方案，变电站自动化装置

成本高，调试和试运时间长

现在

随着国家对储能应用的进一步政策支持，微电网厂家开始重点关注底层设备，采用自底向上的思路研发微电网系列装置

关注重点：电能质量——>用户体验、电力市场

【微电网应用难点】

第一、微电网行业发展不平衡。特别是在做示范工程的时候，设备的性能差异比较大，需要经常跟设备厂家打交道。

第二、微电网建设需要考虑很多技术外的因素，例如资金的来源、微电网的管控或者由谁来建设等。

第三、微电网的技术门槛比较高，跨度比较大。

第四，微电网的技术服务范围比较窄。因为微电网在没有大批量商业应用之前，厂家不会投入很多的研发精力，导致微电网的技术服务跟不上。

【微电网关键技术】

1、微电网电源优化配置技术

在做微电网规划时，首先比较重要的是电源的优化配置技术。风光电柴储的比例配置不好，整个微电网系统会很难控制，因为微电网比较小，任何一个微源系统配置不好，会造成经济性的浪费，或者导致可靠性不高。在储能这一块，特别是能量型储能和功率型储能之间的配比也非常重要。

所以微电网在做优化配置的时候要考虑的因素比较多。例如谁来投资微电网：电网投资和用户投资不一样，电网投资不会考虑经济性，比较注重社会效应；普通用户投资考虑经济性居多，所以在做微电网电源优化配置时投资主体比较重要。

第二，在投资微电网之前，还要考虑当地的资源及资源之间的互补性。例如风光之间的互补、负荷的波动等：居民之间的峰谷差比较明显，商业负荷季节性差异比较小；光伏、储能、风电之间的配比使系统在什么范围内波动，这些都是需要考虑的。

所以说微电网在这一块比较难，是因为任何一个微电源在微电网里面所占的比例都不小，任何波动或变化对微电网的影响都会很大，所以在微电网电源优化配置技术上要把好关，否则后续的控制比较难做，需要付出的代价会很大。这也是微电网和大系统之间的一个很大的区别。

2、运行控制关键技术

微电网的运行控制分为三个层次。

①运行控制的长时间尺度（分钟级）

经济优化调度技术

负荷预测、新能源功率预测

微电网黑启动

负荷或新能源的预测比较难，不管是在负荷侧还是新能源这一块，它都是一个波动量比较大的系统，比较难预测，没办法知道后面负荷的走势或者发电功率的走势，所以很难给用户提供合理的安排，使他们收益最大。

②中时间尺度的控制（秒级）

保证系统安全裕度的并网、离网控制

多能协调（含混合储能）控制

这是站在电网安全控制的角度去做的。考虑安全性必须在中间尺度做控制，根据现场的情况及时拉回安全区。大部分微电网会运行在这个状态下，所以这一块要花的时间会比较长，不然微电网再怎么考虑经济性，如果没办法保证大部分时间都工作在一个比较稳定的区域内，那这个设计就是失败的。所以中间尺度的设计是重中之重。

③短时间尺度控制（毫秒级）

安全稳定控制技术

并离网切换技术

出现了问题该拉回拉回，该舍弃舍弃，及时补救。

3、微电网控制系统产品实现技术

微电网控制系统产品实现技术这部分需要考虑硬件、通信、软件、算法设计等因素，这是保证微电网优化配置技术落地的关键。微电网在实际运行时，特别是设备、运行系统等厂家合在一起时，需要做离网仿真、在线仿真或者搭建一个平台做模拟测试，验证控制系统的策略是否有效。

4、微电网离线仿真、在线仿真及测试技术

搭建基于实际数据的模拟数字仿真系统，验证控制策略的有效性，以及事故排查

搭建实际在线仿真平台，进行产品的功能性测试

搭建实际物理模拟平台，验证具体产品的功能和性能

在线仿真主要是把控制器送过来，在线做检测。主要有两种方式，一是利用数字模拟仿真，检测控制器是否符合要求；二是搭建实际的平台，验证系统在模拟的平台中能否满足平台的要求。在线调试需要制定一个紧密的调试方案。

5、微电网运营模式

电力市场背景下，微电网的建设主体、投资主体、运营主体以及运营方式等。

现在微电网运营的方式有很多：可以是电网投资，电网运营的方式；也可以是电网投资，第三方运营；或者是用户投资，用户自己运营的方式。这是微电网商业化的重要部分。

微电网的应用体系应该是环环相扣的。例如微电网的政策规划或标准的制定应该引导微电网往正确的技术发展路线上走。提倡找一个有经验的EPC厂家去做，因为微电网分包太多，很难把控到微电网的风险。微电网的产品开发也很重要，因为现在的微电网控制器、控制系统很多，是否满足要求这也需要微电网系统的调试跟检测。

实际工程应用介绍

863用户侧微电网示范工程

建成家庭/小区、商业住宅、办公楼宇、工业厂区等多种形式的用户侧微电网示范工程。涉及2种气候类型、4个城市、48户居民、1个公用照明系统、3个厂区、3栋研发大楼、1栋人才公寓；光伏装机总容量为20129kW，储能电池容量为1046.8kWh。

这是一个微网群的项目。这里面的微电网主要建设在家庭小区、商业住宅或者办公楼宇、工业厂区等，是一个将低成本中央控制系统运用进去的微电网控制系统的应用，主要分布在广州、云南、深圳、佛山四个地方。

这个项目给我们的经验就是在整个应用过程中，光伏逆变器、储能变流器等底层的单元在招标时很多设备会不满足要求，导致在做控制系统时需要对控制策略做很多更改，所以如果底层的微电源没有选好，后面做控制系统会比较麻烦。

珠海东澳岛微电网

东澳岛智能微电网系统电源规模如下：

2台1000kW柴油发电机组；

4台750kW风力发电机组；

格力酒店自备电厂，共6台1000kW柴油发电机组；

鑫业电厂：岛上原有电厂，目前与微电网互联，联络线功率约为-100kW～170kW之间；

10kV开关站：储能装置2000Ah×3，配置1台500kW变流器。

这个项目在设计时有很多不好的地方。当时使用的风机不适合微电网系统，所以在做控制系统时比较麻烦，因为有一个很大的冲击源在，不管停还是开都会给系统造成很大的干扰，在调试时不光对设备有冲击，整个控制系统的代价也会提高。

深圳前海招商新能源微电网示范工程

项目规模：

光伏发电容量50kWp

风机发电容量1kW×2

锂电池储能系统容量30kWh

液流电池储能系统容量50kWh/5kW

交流充电桩容量7.2kW×2

这个微电网项目实现的速度很快，只用了三个月的时间。这是一个EPC总包项目，里面的元素包括了液流电池、风机、光伏、锂电、交流充电桩等，并离网无缝切换技术也在这里面得到了应用，使得并网和离网在切换的过程中，感觉不到负荷的异常。

兵团大区域电网（微网）安稳方案

这个项目里面很多设备厂家的接口是不一样的，所以在做这个安稳方案的时候麻烦。需要对控制系统做验证，得到控制策略，验证控制策略的一些不稳定性。

应用经验

微电网工程包括一次系统和二次系统。一次系统除了输电外，发配用电都包括。二次系统包括监控、保护、控制和计量。仿真建模、算法设计以及控制系统是微电网建设的核心。

应用部分主要包括方案设计、设备采购、施工建设、工程调试以及验收。方案设计过程中，微电网的规模是否考虑了当地的负荷侧数据、地形特点和风光资源情况？功能设计是否满足业主要求？二次系统设计是否满足微网控制和监测需求？这些方面都需要考虑，否则在后面的设备采购、施工建设、功能调试等方面会需要很大的麻烦。

在设备采购时，设备是否开放了控制接口？通信协议是否标准的协议？性能特点是否满足要求等都需要考虑。

在工程测试时要注意测试工作组织有序，保障各单体设备功能调试完成的前提下，开展系统功能调试。

未来趋势

微电网未来主要有以下四个趋势：

一、控制装置集成化、低成本化

从海岛型微电网演变成分布式微电网的过程中，因为靠近用户侧，比较分散，规模比较小，所以需要的控制的系统很多，而且用户要求对控制系统实现互动，所以实现控制装置低成本化、功能集成、实现互动是未来的趋势。

二、微电网由单个微电网走向微电网群

随着分布式微电网的发展，多个相邻的微电网之间存在互联互供时，形成微电网群落系统，即微电网群

微电网群，可充分利用每个微电网的优点和特性，利用规模效应取得较好的应用效果。

比如一栋楼里面，很多业主都想做一个微电网来管控自己的系统，那这整个系统就相当于一个微网群。现在已经开始出现这样的趋势。

三、微电网的商业推广

研究微电源的商业模式，包括建设模式、运营管理形式

微电网内部运营价值发现，作为能源解决方案提供商，提供多能源综合利用服务

在微电网内部，为用户提供定制化能源服务;作为电力批发商从能源互联网交易平台进行电能趸购

微电网包括各项微电源的补贴正在逐渐完善，未来的微电网是怎么去做推广的，微电网对内提供什么服务，对外给电网提供什么样的支持，这些是未来微电网商业推广模式需要讨论的问题。

四、微电网参与电力市场

在电力改革背景下，微电网的商业价值，包括作为独立市场主体，参与能源互联网。(利用绿色清洁能源，参与碳交易;作为独立市场主体，参与电量交易;提供调峰等多种辅助服务;参与全局能源优化，与能源互联网融合。)

微电网未来的商业价值包括作为独立的市场主体能参与电力市场的交易。站在用户的角度考虑怎样把微电网运用的更好，站在售电公司的角度考虑怎样把售电业务做得更好，站在能源供应商的角度考虑怎样提供综合能源服务系统。

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