微电网和微能网技术及发展.docxVIP

微电网和微能网技术及发展

一、大量分布式电源接入带来挑战

以分布式光伏为代表的分布式电源在配用电侧海量广泛接入。目前，我国分布式光伏装机总容量已经突破3亿千瓦。分布式光伏发电为“双碳”目标实现和能源体系向清洁低碳方向转型做出了重要贡献，但大量分布式光伏接入电网引发了电网调峰困难、配电设施反向重过载以及用户过电压等一系列突出问题。

微电网是由就地电力互联的分布式光伏、风电、储能等分布式电源及负荷组成的小型供用电系统，是配电网的有机组成单元，广泛应用于工商业园区、居民用户、“高海边无”等地区，在解决高渗透率分布式可再生能源消纳和保障用户高可靠供电等方面可以发挥重大作用。微电网技术则是高渗透率分布式可再生能源高效消纳和稳定运行最有效的技术手段。

国务院、国家发改委、能源局、工信部等多部委多次发文，明确提出加快推广微电网技术应用，促进各类分布式能源的协同开发，提升分布式能源与大电网的互动支撑能力。微电网建设成为构建新型电力系统和实现“双碳”战略目标的一个重要举措。

二、微电网群关键技术

微电网在不断发展过程中，将呈现集群互联形态，最终演变成微电网群。微电网群是两个及以上微电网经电气连接形成的集群互联系统，实现跨区域多样化交直流源、荷、储资源互联互济、互补开发和协同调控，微电网群具备以下能力。

1）实现各微电网之间的功率互济支撑，提升配电网主动调控支撑能力。

2）实现区域源荷储互联协同调控，提升广域海量分布式可再生能源就地消纳能力。

3）实现更大范围内电网持续可靠供电，提升电网故障抗灾能力。

微电网集群化互联开发将成为新型电力系统架构下配电网的重要形态。

由于微电网群构成及运行方式的复杂性，针对传统电力系统的运行控制与优化方法不再完全适用。微电网群在发展过程中面临以下几方面的挑战。

1）稳定控制难。多样化源、荷动态特性各异，给系统稳定控制带来困难。

2）灵活支撑能力不足。组网方式多变，子微网快速互济支撑能力不足。

3）调度主体多元。调度主体及调度目标多元化，源/荷不确定性强，多元主体关系复杂。

4）柔性互联装备经济性差。中低压柔性互联装备成本高、体积大，在配电网难以推广。

面对以上挑战，国网山东省电力公司电力科学研究院（以下简称“山东电科院”）组建产学研用联合攻关团队，在微电网群技术方面开展了一系列的探索和实践。

1）在微电网群组网及稳定控制方面，首创了微电网群交直流模块化串并混联组网结构，提出基于扰动电流观测估计和中点电位平衡的改进直流电压控制方法，以及构网型储能变流器广域并联优化运行控制方法，研发即插即用型直流稳定控制装置，攻克了复杂源荷场景下组网方法普适性不足和系统稳定性差的难题，增强了高渗透率分布式可再生能源微电网群组网灵活性以及抗扰能力。

2）突破微电网群柔性互联变流器多运行模式统一控制方法，提出微电网群快速功率互济支撑控制方法，实现微电网群系统只依赖就地量测信息的多模式自适应平滑切换和快速功率互济支撑，显著提升了微电网群高可靠供电能力和电网主动支撑响应能力。

3）在微电网群的优化调度方面，提出基于区间优化和鲁棒优化的微电网自治优化方法，及柔性互联下的微网群分布式协调架构；计及微电网互动响应能力与网络安全约束，创新提出微电网群与配电网协同优化调控方法，最终构建“微电网自治优化、集群互济协调、配微高效协同”的微电网群优化调控架构，研发微电网群能量管控系统，实现多场景下微电网群与配电网等多元主体的协同优化调度管理。

三、微电网工程实践

基于上述技术，山东电科院团队于2019年在山东烟台长岛支撑开展了“交直流多模态混联、多微网协同调控、源网荷高效互动”的现代配电能源互联网技术攻关及示范工程建成了首个基于柔性直流互联的微电网群示范工程。旨在提高长岛县砣矶镇、大钦乡等北部五岛的供电可靠性和供电质量，进一步提高长岛县北五岛电网接纳和优化配置多种能源的能力，增强北五岛的清洁能源的渗透率。

示范工程结合山东长岛砣矶岛、大钦岛等北方五岛原有10kV/35kV配电网络，采用分散分布式的方式建设部署了5.5MWh储能系统、1.1MW光伏发电系统、1MVA×3柴油发电系统、空气源热泵、固体蓄热等多类型分布式能源，构建了由砣矶岛子微网、大钦岛子微网以及用户侧子微网组成的微电网群系统，并利用±10kV/3MVA柔性直流配电系统进行了子微之间柔性互联互济，并开发了微电网群能量管理系统进行示范工程的优化运行调控管理。工程涉及砣矶岛、大钦岛、小钦岛、南煌城岛、北煌城岛，共计5个岛屿。其中，砣矶岛内建设砣矶岛子微网；大钦岛、小钦岛、南煌城岛、北煌城岛建设北方四岛子微网；大钦岛内建设用户子微网系统；砣矶岛子微网与北方四岛子微网之间通过交流海缆及±10千伏/3兆伏安柔性直流配电系统互联。

工程共设计交直流互联11种组网运行模式，通过微电网群协同调控技术的应用，实现系