2024年电网友好型微电网构建关键技术报告

发展背景
微电网概念最早由美国CERTS于2002年提出，中国于2017年发布《推进并网型微电网建设试行办法》，定义微电网为由分布式电源、负荷、配电设施等组成的小型发配用电系统，容量原则上不大于20兆瓦（35千伏及以下）。中国已制定多项微电网国家、行业、团体标准，涵盖规划设计、运行管理、接入系统等方面。现阶段，微电网主要分为独立型和并网型，根据用户需求、资源禀赋、供电水平及发展规划，典型应用场景包括工业园区、商业建筑、海岛等。

关键技术

• 电网友好型规划设计：构建主配微一体化协同规划技术，合理配置储能、柔性互联设备，发挥源网荷储协调控制能力，平抑新能源波动。
• 一次设备灵活化：采用低成本、高效率的标准化功率模组，实现微网与配网灵活拼接、软件模块化组态、功率无感分配，支持电压/频率主动支撑。
• 二次系统能量多场景交互：通过微网能量管理系统，实现多种能源互补控制、负荷智能管控，提高能源利用率（涵盖光、风、氢、天然气等能源输入，同步机、异步机、PV、燃料电池等微电源类型，以及直流/直流、直流/交流、交/直/交功率变换单元）。
• 微电网稳定控制：以智能控制器为核心，结合联络点断面记忆及区域稳定裕度约束，实现故障离网下带最大负荷稳定运行。
• 微电网保控融合：应用解合环及负荷转供控制策略，实现故障隔离、自愈及负荷转供的全过程精细化管控。
• 主配微能量调控：从省-地-县/配分层平衡安全约束及调度模式出发，通过逐级聚合资源可调节能力，实现自动功率控制、负荷精准控制、分布式电源群调群控等。
• 分布式交易技术：在电网紧急情况下（如直流闭锁）直接下发调节指令；日常调节情况下，通过管理信息大区建立微网聚合运营管理模块，参与需求响应、辅助服务交易等业务。
• 智能直流配电单元：基于全控型电力电子器件，模块化设计（额定电压DC750V及以下），包含断路器、保护测控装置、多功能直流表等，支持保护、测控、通讯、计量功能（如南京禄口柔性台区示范4200kW，连云港多端直流环网3200kW）。
• 二次设备：
  • 微网能量管理层：实现分布式资源实时监视与控制，智能管控运行状态。
  • 微网协调控制层：支持分层分区控制架构，适应多种网架结构（星式、环网、网型、共母线），实现N-x故障隔离、自愈及弹性恢复（如南京禄口、连云港多端直流环网、浙江萧山多元融合弹性低压直流微电网、浙江温州鹿西岛海岛型微电网）。
  • 微网就地控制层：包括并网接口装置、区域测控保护终端、负荷控制器（支持负荷需求响应、功率分配、分级控制等）。

工程实践

• 鹿西岛井网型海岛微电网：国家863计划示范工程，具备运行监控、发电/负荷预测、并离网自动切换、黑启动、经济运行等功能。
• 三沙永兴岛独立供电型海岛微电网：配置500kW光伏、500kWh/1MWh储能，替代柴油发电机，提升安全经济与清洁低碳水平。
• 连云港农培基地多端低压直流微电网：3个小区建设DC750V柔性直流互联系统，通过3台200kW柔性接口装置建立直流母线，常态化合环运行。
• 苏州协鑫工研院微能网：整合光伏（350kW）、储能（100kWh）、风机（30kW）、冷热电三联供（300kW）、地源热泵（5000kW）等六种能源设备，满足用户多种能源需求。

总结展望
微电网作为消纳分布式新能源、推动双碳目标的有效手段将快速发展，其内涵特征功能形态随能源、社会、市场变化而深刻改变。大量新能源微电网无序接入配电网带来安全稳定风险，需从规划建设、运行管控、核心装备等多方面构建电网友好型微电网，实现与配电网、大电网的协同发展。