1、引言
微電網(wǎng)作為一種利用新能源的重要技術(shù)和手段，在新能源的利用中重要地位已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)，它能以非集中程度更高的方式協(xié)調(diào)分布式電源，可以減輕電網(wǎng)控制的負(fù)擔(dān)并能夠發(fā)揮分布式電源的優(yōu)勢(shì)。微電網(wǎng)同時(shí)作為電力系統(tǒng)的重要輔助手段之一，從系統(tǒng)觀點(diǎn)看，是將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成單一可控的單元，同時(shí)向用戶供給熱能和電能。從美國(guó)CERTS于2002年提出微電網(wǎng)的概念至今，在我國(guó)有關(guān)微電網(wǎng)的技術(shù)研究和微電網(wǎng)的示范工程也日益增多并取得了一定的成果，也呈現(xiàn)了良好的市場(chǎng)前景。
2、微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1微電網(wǎng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究
與大電網(wǎng)單獨(dú)供電方式相比，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)相結(jié)合具有的明顯的優(yōu)勢(shì)之一就是微電網(wǎng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只針對(duì)微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)（PCC，PointofCommonCoupling），而不針對(duì)具體的微源。2001年IEEE制定的分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)《IEEE1547分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的系列標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)分布式能源的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)作了規(guī)定：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生時(shí)，分布式能源必須馬上退出運(yùn)行。這一標(biāo)準(zhǔn)限制了分布式能源效能的發(fā)揮。實(shí)現(xiàn)能流的雙向流動(dòng)是微電網(wǎng)的內(nèi)涵所在，因此微電網(wǎng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與純粹的分布式能源發(fā)電并網(wǎng)有著很大區(qū)別。
微電網(wǎng)在并網(wǎng)、并網(wǎng)運(yùn)行、解列時(shí)不能對(duì)電網(wǎng)以及電網(wǎng)中的其他用戶產(chǎn)生不利影響，且需在電網(wǎng)運(yùn)行管理部門的監(jiān)管和調(diào)度下進(jìn)行。這就要求微電網(wǎng)需向電網(wǎng)運(yùn)行管理部門提供微網(wǎng)所包含的微源、系統(tǒng)性能、微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行以及并網(wǎng)運(yùn)行后的可預(yù)測(cè)的負(fù)荷特性。目前，微電網(wǎng)的并網(wǎng)是只針對(duì)PCC處做出規(guī)定或者還須對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部做出規(guī)定，都有待于進(jìn)一步研究。從運(yùn)行可靠性和安全性出發(fā)，微電網(wǎng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)更加詳盡的對(duì)微電網(wǎng)做出規(guī)定或監(jiān)管是有利的；但從靈活性和多樣性角度看，在滿足基本的安全性條件下只針對(duì)PCC處做出并網(wǎng)規(guī)定是有利于微電網(wǎng)的建設(shè)實(shí)踐的。微電網(wǎng)的并網(wǎng)應(yīng)該對(duì)PCC處的電壓、頻率和相位都做出嚴(yán)格的規(guī)定，尤其是故障后離網(wǎng)后的恢復(fù)都應(yīng)當(dāng)有嚴(yán)格的規(guī)定。目前在微電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究上多基于微電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標(biāo)上，電壓偏差以及電壓波動(dòng)和閃變、電壓不平衡度、頻率、諧波和波形畸變等。目前研究人員在微電網(wǎng)電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)參數(shù)的研究已經(jīng)成熟，對(duì)于暫態(tài)參數(shù)的研究還有待于進(jìn)一步研究，一部分原因是對(duì)于微電網(wǎng)的電能質(zhì)量的暫態(tài)參數(shù)的理解不同造成了暫態(tài)參數(shù)的采集樣點(diǎn)不同。
目前，微電網(wǎng)在我國(guó)的實(shí)際工程實(shí)踐較少，在未來(lái)兩到三年內(nèi)仍然會(huì)以示范項(xiàng)目為主，對(duì)于微電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定對(duì)于微電網(wǎng)的實(shí)踐有著至關(guān)重要的作用。
2.2微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)研究
微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置中的微源受環(huán)境因素比較大、儲(chǔ)能系統(tǒng)的易損性等原因，能量管理系統(tǒng)（EMS，EnergyManagementSystem）在微電網(wǎng)當(dāng)中的重要性不言而喻。研究微電網(wǎng)的能量管理技術(shù)，有助于提高微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，對(duì)于提高系統(tǒng)的效率、減少二氧化碳等排放量以及提供定制的電能服務(wù)都有積極的影響。在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中，對(duì)逆變器的控制策略、有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算及解耦、通過(guò)建立模型仿真繼改進(jìn)能量管理算法等都是微電網(wǎng)EMS的研究的關(guān)鍵技術(shù)和重要內(nèi)容。
較好的微電網(wǎng)EMS的算法能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)中分布式電源之間能量合理分配和各個(gè)微電源的優(yōu)化運(yùn)行，最大化的利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源，對(duì)于整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率的提高也是十分重要的。
目前對(duì)于微電網(wǎng)中采用逆變器接口的微源，采用的控制策略有PQ控制、U/f控制、Droop控制等。通常的PQ控制方式多用于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，在該狀態(tài)下微電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷波動(dòng)特性、頻率和電壓波動(dòng)由大電網(wǎng)承擔(dān)，各分布式電源可以不考慮頻率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)，直接采用電網(wǎng)頻率和電壓作為調(diào)節(jié)基礎(chǔ)，控制逆變器按照給定參考值進(jìn)行有功功率和無(wú)功功率輸出。U/f控制主要應(yīng)用于獨(dú)立運(yùn)行和孤島狀態(tài)下的電壓和頻率調(diào)節(jié)。Droop控制策略是模仿傳統(tǒng)電力系統(tǒng)下垂特性，通過(guò)解耦有功功率、無(wú)功功率與電壓、頻率之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)電壓和頻率調(diào)節(jié)的方式。常見(jiàn)的是與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)相似，采用有功-頻率(P-f)和無(wú)功-電壓(Q-V)的斜率控制方式。而在微電網(wǎng)系統(tǒng)中控制上主要有對(duì)等性和主從性的控制策略，但對(duì)于多微電網(wǎng)之間的控制和綜合控制目前研究人員形成的共識(shí)是可以采取多代理技術(shù)的控制方法，但多代理技術(shù)在微電網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用目前還有待研究。
對(duì)于微電網(wǎng)的EMS的研究對(duì)微電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)行優(yōu)化等方面都是有幫助的。微電網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)當(dāng)考慮其規(guī)模大小，同時(shí)對(duì)微源組合結(jié)構(gòu)做經(jīng)濟(jì)性評(píng)估等，其次要在一定的約束條件下對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，反過(guò)來(lái)這種優(yōu)化對(duì)于促進(jìn)微電網(wǎng)EMS設(shè)計(jì)也有有益的。
2.3微電網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)產(chǎn)品的研究與開發(fā)
微電網(wǎng)作為一種高效環(huán)保的發(fā)電技術(shù)，由于其并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)影響配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及配電網(wǎng)中短路電流大小及分布，因此在繼電保護(hù)上與傳統(tǒng)電網(wǎng)有所不同。微電網(wǎng)并網(wǎng)后會(huì)給原來(lái)的電網(wǎng)造成幾方面的影響：降低所在線路保護(hù)的靈敏度；相鄰線路故障時(shí)，有可能引起所在線路保護(hù)誤動(dòng)作；對(duì)重合閘的影響；對(duì)保護(hù)范圍的影響等。微電網(wǎng)獨(dú)特的運(yùn)行特點(diǎn)決定了其保護(hù)技術(shù)與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)有所不同，由于微電網(wǎng)在我國(guó)處于示范工程階段，國(guó)內(nèi)在其繼電保護(hù)方面的產(chǎn)品的研發(fā)呈現(xiàn)不足或滯后，因此對(duì)于微電網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)產(chǎn)品的研究和開發(fā)是微電網(wǎng)能夠在國(guó)內(nèi)從示范走向?qū)嵺`應(yīng)用的關(guān)鍵。
在微電網(wǎng)的保護(hù)產(chǎn)品研發(fā)方面上主要有兩點(diǎn)：
（1）電流速斷和限時(shí)電流速斷的產(chǎn)品
產(chǎn)品的研發(fā)可以繼承傳統(tǒng)電流速斷和限時(shí)電流速斷產(chǎn)品的研發(fā)思路，在研發(fā)上可以結(jié)合微電網(wǎng)的智能化元素，比如采集保護(hù)點(diǎn)或線路的某些參數(shù)值，便于微電網(wǎng)在后期的發(fā)展過(guò)程中的信息交互或融合。
（2）電流的方向保護(hù)和功率的方向保護(hù)
微電網(wǎng)的內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)能流的雙向流動(dòng)，而微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)后會(huì)出現(xiàn)保護(hù)的選擇性和可靠性得不到滿足，因此采用方向性的電流保護(hù)和方向性的功率保護(hù)等是十分必要的、有效的。由于微電網(wǎng)的因環(huán)境影響較大，因此在保護(hù)的動(dòng)作頻率和保護(hù)的重要性顯然比傳統(tǒng)的保護(hù)要提出更高的要求，靈敏度、方向性、可靠性等都需要有針對(duì)性的改進(jìn)。
2.4微電網(wǎng)的信息交互產(chǎn)品的研發(fā)
隨著電網(wǎng)智能化的發(fā)展，信息交互技術(shù)的研究與應(yīng)用是熱點(diǎn)，也是亟待解決的問(wèn)題，在微電網(wǎng)當(dāng)中，無(wú)論是EMS的研究與開發(fā)還是微電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集等，安全的信息交互技術(shù)都是至關(guān)重要的。由于微電網(wǎng)的非集中化程度更高，基于目前的傾向于只針對(duì)PCC處的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，信息交互的安全性和可靠性對(duì)電網(wǎng)的安全都是非常重要的內(nèi)容。研究表明，安全的信息交互可以在幾個(gè)方面取得突破：PCC處的監(jiān)控設(shè)備或保護(hù)設(shè)備采取冗余設(shè)計(jì)；采取加密的程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸；信息獲取權(quán)限的設(shè)計(jì)；友好的人機(jī)界面。事實(shí)上，微電網(wǎng)智能化的背后帶來(lái)的就是信息安全的問(wèn)題，信息交互安全性是未來(lái)信息化的重要內(nèi)容。由于微電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)尚未真正走向?qū)嵺`，加上微電網(wǎng)的并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)踐的滯后性，目前針對(duì)微電網(wǎng)的安全的信息交互產(chǎn)品還比較少，是亟待研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3、微電網(wǎng)的市場(chǎng)前景
3.1微電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)CERTS最早提出微電網(wǎng)的概念，并于2006年11月在美國(guó)電力公司的多蘭技術(shù)中心搭建微電網(wǎng)試驗(yàn)平臺(tái)，到目前為止，美國(guó)仍然在微電網(wǎng)的概念提出與研究當(dāng)中最具代表性的國(guó)家之一。日本由于其國(guó)內(nèi)的資源的困乏、用電負(fù)荷的需求增長(zhǎng)，以新能源利用為主的微電網(wǎng)實(shí)際上成了日本重要的資源戰(zhàn)略之一。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）在其本土于2003年進(jìn)行了3個(gè)微電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目的建設(shè)。荷蘭、丹麥等國(guó)也進(jìn)行了微電網(wǎng)的示范工程項(xiàng)目，并取得了不錯(cuò)的研究成果。我國(guó)微電網(wǎng)示范工程也在東澳島、鹿西島等有序的開展工作。據(jù)青海新聞網(wǎng)2013年10月29日?qǐng)?bào)道，青海首家小型光伏儲(chǔ)能微電網(wǎng)路燈工程落戶門源，工程包括10KW光伏發(fā)電和50KW/86KWh鋰電池儲(chǔ)能、80盞路燈裝置，目前工程建設(shè)全面完工、運(yùn)行正常。
從微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)上分析，微電網(wǎng)將逐步從國(guó)家主導(dǎo)的大投資、大規(guī)模的示范工程建設(shè)走向政策主導(dǎo)的小投資、小規(guī)模的、更合理的市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)模式。
3.2微電網(wǎng)的市場(chǎng)潛力與發(fā)掘
目前微電網(wǎng)主要處于示范工程階段，還沒(méi)真正走入市場(chǎng)化的實(shí)踐，因此對(duì)于微電網(wǎng)的市場(chǎng)潛力判斷是至關(guān)重要的。通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)的研究分析，結(jié)合微電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)的發(fā)展情況，微電網(wǎng)的市場(chǎng)潛力主要有以下幾個(gè)方面：
（1）國(guó)家政策層面的支持是前期發(fā)展大投入、大規(guī)模微電網(wǎng)實(shí)踐的關(guān)鍵
在分布式能源發(fā)電基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的微電網(wǎng)技術(shù)，實(shí)際上仍然以太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的利用為主，從目前的微電網(wǎng)系統(tǒng)組件上看，投資收益回報(bào)仍然存在在諸多問(wèn)題，需求進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估和環(huán)境價(jià)值分析。另一點(diǎn)不可否認(rèn)的是，21世紀(jì)是人類大規(guī)模利用新能源的時(shí)期，各國(guó)都在新能源的利用上相互追趕，都期望主導(dǎo)新能源利用的潮流從而掌握能源利用的話語(yǔ)權(quán)。在這樣的背景下，我國(guó)發(fā)展微電網(wǎng)，尤其是大投入、大規(guī)模的，離開國(guó)家經(jīng)濟(jì)扶持政策是很難進(jìn)行的。但由于現(xiàn)實(shí)的電網(wǎng)格局，只有一些國(guó)有企業(yè)或大型公司能夠承接這樣的建設(shè)并從中受益，所以企業(yè)在微電網(wǎng)投資上對(duì)自己的定位應(yīng)當(dāng)清晰一些。
（2）新能源的區(qū)域特點(diǎn)將決定微電網(wǎng)建設(shè)的個(gè)性化和多樣性
由于太陽(yáng)能、風(fēng)能的區(qū)域性特點(diǎn)在我國(guó)比較突出，我國(guó)的北部、西部和東南沿海地帶目前是分布式能源利用的重要，市場(chǎng)潛力比較大，微電網(wǎng)一旦真正進(jìn)入市場(chǎng)化的實(shí)踐，也會(huì)因區(qū)域的不同而有所不同。而在我國(guó)北部、西部等欠發(fā)展的地區(qū)，人才成本等的增加也是微電網(wǎng)投資建設(shè)需要考慮的問(wèn)題。在以新能源區(qū)域化利用的背景下，地方性在新能源方面的政策的合理性將是中小型企業(yè)強(qiáng)有力的支持。
（3）微電網(wǎng)在小投資、小規(guī)模、小型化方向的發(fā)展
微電網(wǎng)所謂的“小”是相對(duì)的，在微電網(wǎng)的定義和內(nèi)涵中，把十幾千瓦以上的能夠并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行、以就地利用為主要特點(diǎn)的分布式發(fā)電都稱之為微電網(wǎng)。目前幾十萬(wàn)的企業(yè)工廠型的微電網(wǎng)和上億元的微電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目相比就是“小”。預(yù)計(jì)在市場(chǎng)化實(shí)踐過(guò)程中，微電網(wǎng)會(huì)在工廠廠房、樓層、新農(nóng)村屋頂?shù)乳_展相關(guān)的工程項(xiàng)目。
微電網(wǎng)的市場(chǎng)潛力無(wú)論是從新能源利用的大背景看，還是從實(shí)際的投資回收出發(fā)，都是巨大的，如何發(fā)掘微電網(wǎng)的市場(chǎng)潛力存在著幾個(gè)問(wèn)題需要解決：
（1）微電網(wǎng)的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)的制定亟待解決
目前我國(guó)僅僅針對(duì)分布式能源發(fā)電做出了初步規(guī)定，對(duì)其容量、能流的方向性都有極大的限制，一方面是由于分布式能源發(fā)電的不可靠性、穩(wěn)定性較差，而且對(duì)于大電網(wǎng)安全性的影響尚未真正的解決，另一方面就是標(biāo)準(zhǔn)研究的滯后性。以新概念出現(xiàn)的微電網(wǎng)以更協(xié)調(diào)的方式進(jìn)入新能源的利用行列，標(biāo)準(zhǔn)化的制定迫切需要完成。微電網(wǎng)的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)的制定牽扯到微電網(wǎng)組件的產(chǎn)品，甚至是微電網(wǎng)的內(nèi)部典型結(jié)構(gòu)的確立，從電網(wǎng)發(fā)展的規(guī)律看，微電網(wǎng)必然也走入同質(zhì)化的道路，標(biāo)準(zhǔn)就成了市場(chǎng)化實(shí)踐的關(guān)鍵。
（2）國(guó)家或地方有關(guān)微電網(wǎng)的能源政策的正確性以及有力的貫徹執(zhí)行是關(guān)鍵
在新能源的利用道路上，我國(guó)像世界上其他國(guó)家一樣在前進(jìn)中有曲折，國(guó)家或地方能源政策的偏頗或者被閹割實(shí)際有著很大一方面的原因。有關(guān)微電網(wǎng)建設(shè)的前期發(fā)展，沒(méi)有政策的支持是很大有所發(fā)展的，政策的支持在一定程度上能夠刺激到投資者的興奮，利于快速建立一個(gè)完備的由政策主導(dǎo)的競(jìng)爭(zhēng)化機(jī)制，同時(shí)政策的適時(shí)的退出機(jī)制也是有必要的。
（3）有力的多方監(jiān)管應(yīng)當(dāng)作為重要補(bǔ)充
有力有序的微電網(wǎng)投資和建設(shè)的秩序離不開國(guó)家有關(guān)部門的監(jiān)管，如我國(guó)的“金太陽(yáng)”工程騙補(bǔ)現(xiàn)象，事實(shí)上就是地方和企業(yè)勾結(jié)缺乏有力監(jiān)管導(dǎo)致的。鑒于以新能源利用為主的微電網(wǎng)的目前的低回報(bào)率的特點(diǎn)，發(fā)電上網(wǎng)政府補(bǔ)貼的政策實(shí)際上成了投資者在投資新能源的重要的動(dòng)力所在。但過(guò)多的監(jiān)管也會(huì)導(dǎo)致微電網(wǎng)發(fā)展的速度放緩，甚至是技術(shù)投資上的冗余，如目前亟待解決的微電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的討論，是否只針對(duì)PCC處作出規(guī)定還是要對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)做出規(guī)定，從運(yùn)行管理部門和微電網(wǎng)的投資者的角度看，結(jié)果會(huì)有所不同也是正常的。因此建立合理的多方監(jiān)管體系對(duì)于發(fā)掘微電網(wǎng)的市場(chǎng)潛力是重要的補(bǔ)充和有力的保證。
4、小結(jié)
微電網(wǎng)從概念的提出到示范工程的建設(shè)已經(jīng)顯示了良好了市場(chǎng)前景，微電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的研究、運(yùn)行和控制產(chǎn)品的研發(fā)、安全的信息交互產(chǎn)品等都是有待解決或進(jìn)一步需要解決的關(guān)鍵。微電網(wǎng)是分布式能源發(fā)電的重要發(fā)展趨勢(shì)，是人們利用新能源的一種重要途徑，也是滿足用戶用電個(gè)性化需求和提高供電可靠性的關(guān)鍵。而微電網(wǎng)的市場(chǎng)因投資者背景不同，定位也應(yīng)有所不同，但整體上需要在市場(chǎng)化的競(jìng)爭(zhēng)和政策支持上找到平衡點(diǎn)，這樣才能更有力的發(fā)掘目前政策主導(dǎo)下的市場(chǎng)潛力。
