【亞洲發電機網訊】在二十一世紀這個科技高速發展的時代，近年來我國興起了智能微網和智能電網的發展和建設。智能微網是一個新的概念，我們要從本質去分析它的特征，從而進一步了解它的原理和結構，然后慢慢探索其相關領域的需求以及發展前景，從而對智能微網這個新概念做出評估。智能微電網集成了大量綠色清潔能源的分布式電源，是智能電網發展的先行軍，早已在世界各地應用。智能微網是一種高效、節能的迷你型現代化的電力系統，能夠提高新能源滲透比、提高供電的安全性和可靠性、減少電網的電能損耗、減少對環境的影響，增強局部供電可靠性，降低饋電損耗，支持當地電壓，提高一次能源利用率。
一、智能微網的基本結構和運行狀態
智能微網的組合模式靈活多變，其結構根據負荷的大小調整，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，并可滿足用戶對電能質量和供電安全方面的要求。智能微網有多種運行模式，其既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。

二、微網智能化的需求
（1）技術需求
智能化是智能微網發展的第一步，也是最基礎和關鍵的一步。智能微網作為時代尖端的新電力概念，其對于信息技術和設備都有較高的要求，與傳統電力技術相比較，對數據的實時監測、快速調度和響應等都有很高的要求，運行模式更加的靈活。

（2）裝備需求
在不久的將來智能電網戰略將成為我國電力行業的翹楚，智能電網技術能夠大大地提升發電的效率，因此也需要更多高端的技術設備應用到微網中以發揮它最大的作用。

三、智能微網的關鍵技術
（1）集成通信體系
集成通信體系具有兩個實用的功能，它能使不同的微網與配電網之間能及時傳輸數據、了解彼此狀態及時作出應變，雙方能夠交換信息、互相兼容和設備控制等完美連接都得益于統一的通信標準。通信技術在智能微網中發揮巨大的作用，BPL技術全名寬帶電力線接入技術，是一種利用交流配電網線路接入因特網的寬帶網絡業務的技術，它既能實時監測家庭網絡的數據和異常狀況并且及時作出相應的調整和反應，還能提供電荷和數據分析、寬帶的病毒檢測、排除故障等服務。目前BPL的技術發展日新月異，是智能微網通信技術的頂梁柱；目前新興的無線網wifi和4G等都屬于無線通信技術，能夠實現不同設備之間的無線通訊交流。

（2）高級傳感與計量技術
基于數字通信技術的高級傳感和計量技術能夠迅速在網絡各節點進行數據采集和數據融合，診斷智能微網的健康度和完整度，同時具備自動抄表、消費計額、竊電檢測等功能，并能緩解電力阻塞，提供需求側響應和新的控制策略。高級傳感技術是微網智能化技術的重要組成部分，有很好的應用前景。目前國內主要采用機電式電表進行電能計量，對用戶側計量數據采集精細度不夠，數據沒有被充分利用。
高級量測體系（AMI）已經在國外得到了廣泛應用，許多國家已經安裝了智能電表。AMI能夠實現電能計量、記錄/三表（電表、氣表和水表）消費信息，并且能夠雙向通信進行遠程查看信息。

（3）高級能量管理
高級能量管理是智能微網的核心組成部分，能夠根據能源需求、市場信息和運行約束等條件迅速做出決策，通過對分布式設備和負荷的靈活調度來實現系統的最優化運行。微網EMS與傳統EMS的關鍵區別在于：由于微網內集成熱負荷和電負荷，微網EMS需要熱電匹配，能夠自由與電網進行能量交換和提供分級服務，特殊情況下可犧牲非關鍵負荷或延遲對其需求響應，為關鍵負荷提供優質電力保障。微網EMS已開發的功能有：熱能利用，利用儲能裝置實現對熱電聯產的運行控制、對采通風和空調系統的管理；與配電網進行能量交互，提供無功支持和熱備用；分級服務，保障重要負荷用電。

（4）高級分析技術
高級分析技術是高級能量管理的功能化，是實現智能微網自治運行的工具，包括系統性能監測與模擬、測量分析系統、綜合預測系統、實時潮流分析和市場模擬系統。系統性能監測與模擬，實時監測微網內各節點電氣參數；根據實時數據驗證完善離線系統模型；基于在線或模擬故障的微網穩定/恢復最優策略。測量分析系統，檢測電壓或電流的瞬時值；分析微網暫態過程；監測微網緊急事件；支持實時狀態估計；改進微網動態模型；提供更好的數據可視化平臺。綜合預測系統，更準確的氣象預測；更精確的負荷預測；預測故障發生概率；預測運行風險概率；預測關鍵設備終止服務后的微網系統響應。實時潮流分析，可視化展示安全運行限制區域；給出最優協調方案（例如多微網與配電網之間），擴大安全運行區域，減少輸電阻塞，最優化損耗管理，改進系統規劃分析。市場模擬系統，為微網經濟性分析與控制模擬各種市場因素（如市場成員的不同特點、動態學習能力和自我判斷決策能力以及成員間的相互作用），并提供開放的程序開發環境實現軟件升級與信息共享。

（5）先進設備技術
高級電力電子技術的引進對我國的微網效率的提高具有重大的意義，它能提供微電源和貯存能量的鏈接口，能對本地電源做出實時監控并杜絕危險情況的出現，能監測孤島的情況并及時報告。高級電子技術是得微網變得更加實用，比如微網能夠在快速轉換開關的轉變下實現并網和離網兩種模式下的完美轉換。新型儲能技術是微網是否能開發全智能化的關鍵技術，物理、電磁、電化學和相變儲能這四種類型是它所有的能量轉化形態。微網內部具有很多隨機分布的高滲透率的可循環利用的發電因子，它們隨機分布并且不是持續工作會帶來一系列低電壓穿越等問題，由于很多儲能技術的不成熟性，因此要想加快微網的智能化，必須綜合各種儲能技術的長處來發展聯合控制技術。
隨著社會的發展，未來的電網發展必須是安全可靠，清潔高效的，必須為人們提供優質的電力服務，智能電網具有先進的設備和技術，在控制方法上也十分簡便，極大的推進了電網的可靠發展，讓電網在運作過程中更加的安全和高效，這種優勢最主要的體現就是自愈、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、以及資產的優化高效運行。
社會進步帶來了環境保護、節能減排的要求，環境友好型社會也必然要求資源消耗降低，能源清潔有效，因此風電發電的作用更加重要。通過風力發電，更加的清潔，發電的周期很短，投資方式十分靈活，而且占地面積較小，當前也形成了較為成熟的發電技術，而最重要的是，使用風電發電的經濟效益和社會效益都相對優越，是智能電網中十分重要的一種資源形式。但是風力發電同時也具有隨機性和不可控性的特點，這就讓風電的發電波動比較大，不好控制。但是隨著風能的不斷開發應用，風電容量會逐漸增加，波動就會影響電網的正常運作，要消除大規模風電開發的影響，國內外很多的研究都提出了能源系統的互補發展，例如風電與水電的互補等等。

四、微網的基本結構
一個微電網涵蓋了分布式電源DG、和用電負荷以及儲能單元。其中，DG經由電力電子接口連接于饋線位置，DG選取自制控制運行模式。微電網經由公共耦合結點PCC接入公共配電網。PCC經過降壓變壓器連接于10kV母線位置，與母線相連的是三條子饋線，分別為饋線A、饋線B、饋線C，每一條饋線電壓等級通常不超過10kv。饋線A連接對電能質量要求相對較低的常規負荷；另兩條子饋線則連接的是敏感負荷，并且在母線分段位置設置有一個靜態開關SS，經由SS能夠有效對微電網孤網運行或者并網運行進行迅速切換。

這一微電網模型表現為下述幾方面特點：

（1）電力電子接口是對分布式電源DG展開調節的重要基礎，其能夠有效促進提升微電網的運作性、靈敏性以及可靠性。
（2）有著電源雙重配置的敏感負荷，一方面能夠經由靜態開關自公共供電，一方面能夠自分布式電源DG取電，有效滿足敏感負荷對電力穩定性、電能質量的要求。
（3）敏感負荷經由靜態開關SS與公共配電網連接，一旦公共配電網無法正常運行，SS便能夠作出反應，微電網切換至孤網運行，確保對敏感負荷的不斷電力提供。

五、智能電網
從現有的理論層面而言，智能電網指的是以物理電網為基礎，綜合現代化的信息技術、通訊技術、計算機技術等高新科技技術而將原始電網高度集成的新型電網系統，它具有開放性、安全性、高效性等特點，是現代化電力系統的首選網絡模式。以目前掌握的智能電網推廣程度和使用效果來看，它合理利用了現代通信技術，安全高效地實現了多種現代化技術的綜合和融合，既完美取代了傳統的電力網絡而以可靠、經濟的優勢為廣大用戶所接受，又以其高度的漏洞自查能力和數字化配合能力為現代化企業的信息網絡運行提供了技術基礎，為數據的整合和收集，以及綜合分析提供了一個方便快捷的工具，同樣為現代化企業經營者所青睞。
由智能電網引出的一個成體系的管理系統即是電力營銷信息化管理系統網絡，這是以電力網絡局域網為核心，以具體的業務工作站為前端，從而構成的統一的大型服務平臺。就通俗意義而言，電力營銷信息化管理系統即傳統意義上的與用戶直接對接的服務點，它包攬了具體到單個用戶的電力能源服務細節，如電力計量、電費收取、用電管理等日常熟悉的電力行業服務項目，還有業務擴張，技術檢測等技術性較強的上升型業務。
智能電網推廣之后，電力營銷管理系統自然也應脫離于傳統的機械化管理操作和業務服務，而做到與時俱進，更新為信息化的電力營銷管理系統，將電力服務的具體業務覆蓋到電力系統的每個環節和每個用戶，實現營銷業務的豐富和具體化，實現多流程、多環節、多思路的營銷模式，使現代化電力網絡營銷成為可能，從而以全新的系統化面貌迎接智能電網時代的到來。

六、風電以微網形式接入智能電網
微網是一種由負荷和微電源（微網中的分布式電源）及儲能裝置共同組成的有機系統。采用微網技術可整合多種形式的分布式電源，并考慮當地配電網的特點，在一個局部區域內直接將分布式電源、電力網絡和本地用戶有機地組合在一起。微網可以方便地實現（冷）熱電聯供，并可以結合電蓄冷（熱）技術，緩解電網高峰用電壓力，實現用電的移峰填谷，優化和提高能源利用效率，減輕能源動力系統對環境的影響，實現能源的梯級利用，為將來智能電網的實現提供必備的技術基礎。
針對光伏發電系統和風力發電系統等微電源輸出功率具有波動性、隨機性、間歇性的特點，微網采用微燃機、燃料電池、儲能裝置等實現微網中的功率平衡調節，大大降低間歇式分布式電源對電網的影響，增強功率調節的可控性。微網的控制中心對微網的運行狀態進行跟蹤，并通過專門的快速通信網絡向各個微電源發出控制信號，各個微電源都服從統一調度、集中分配。各個微電源及儲能裝置的響應速度必須能夠確保微網的穩定性要求。
風電場出力隨著來流風速的大小而波動，風速大小波動變化的比較快速，其基頻大多在0.5~2Hz之間。為了使得互補發電設備的出力能夠及時賠償風電場的出力波動，就要求微網中互補發電設備能夠快速起動和停機，以適應來流風速大小的自然變化。
燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。燃氣輪機發電機組能在無外界電源的情況下迅速起動，機動性好，在電網中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用，能較好地保障電網的安全運行，所以應用廣泛。
燃料電池（FuelCell）是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料電池高效率、無污染、建設周期短、易維護而且成木低，負荷響應快，運行質量高，燃料電池在數秒鐘內就可以從最低功率變換到額定功率，燃料電池的這些特點使其能作為微網中一種重要的微電源，能對風電等功率波動電源迅速做出反應，保證微網中的功率平衡。

在微網中通過具有快速起停和快速負荷調節特性的燃氣輪機和燃料電池來補償風電場出力的波動，使得整個系統的出力在一段時間內有穩定的輸出，克服僅僅由風電場的出力波動對電網造成的不利影響，解決風電對電網穩定性所引起的技術問題，同時通過調節燃氣輪機和燃料電池的輸出，使得整個發電系統具有良好的可調度性。這一技術方案在現有的技術條件下，對于風電的大規模開發具有十分重要的意義。