微电网研究综述

2014 年 5 月（ 上 ）[摘 要 ] 微 电 网 是 分 布 式 发 电 、 负 荷 、 储 能 装 置 及 控制 装 置 构 成 的 一个单一 可控 的 独 立 发 电 系统 ， 是 我国 电 网 建设 中 一种新 型 的网 络 结 构 。是 应对目前能 源、资源问题的 有 效 途 径 。国 内 学 术及 研究 机 构 对 微 网的 研究主要 集 中在 微 电 网的 经济 性 运 行 、 微 电 网的 核 心技术 研究 、 微 电网的 优 化调 度 以 及 并 网运 行等 领域。 各 研究 表 明 ： 从经济 性层面 看 ： 微 电 网发展 符 合 国家 节 能 减 排 政策、 提 高发 电 效 率 ； 从 技术 层面 看 ： 微电 网 仍 面 临 并 网 输电 时 需 要 克服 新 能 源中 风 能 、 太 阳 能 等 发 电 的 不 稳 定 性 难 题 ； 尽 管 如 此， 成 熟 的 微 电 网 不 仅可 以 提 高 电力 系统 的 可靠 性 和稳 定 性 ，而 且有 助 于 减 轻 当 今 越 来 越 严 重 的 雾 霾 问题。[关键词 ] 微 电 网 ； 经济 运 行 ； 核 心技术 ； 优 化调 度 ；并 网运 行微 电 网 研究 综述赵 磊 曾芬钰 王 霜（ 上 海电力学院， 上 海 市 200090）一 、 微 电 网 的经济 性 运 行众 所 周 知 ， 微 电 网 的研究 及 发展 归 根 结 底 是 为 了解 决 目 前 全球 性能源资源 紧 张 ， 环境污 染 日 益 严 重 的 问题 。 因 而 ， 微 网 发展经济 性 问题就 成 为 发展 微 电 网 需要解 决 的 首 要 问题 。 贺鹏 ， 艾 欣 （ 2012） 分 别 从微 电 网 的成 本及 经济 性 等 方面 阐 述 了 微 电 网 与 传统 电 网 在 经济 方面 的 区别 ，目 前 典 型 的经济调 度 模 型 是 美 国 CERTS 提出的 分 布 式 电 源 用 户 侧模 型 （ DER-CAM ） 。微 电 网 的建设 势 必 将 会 引 起 人 们对 微 电 网 的成 本及 收 益 的 思 考 。璟杨 海 晶 ， 王 等 （ 2013） 通 过 实 验 ， 以 “ 金 太 阳 工 程 ” 项 目 为 案例 验证 微 电 网 的 收 益 能力 ， 微 电 网 后 期 发 电 成 本 会 以 每 年 6%至 10% 的 趋势下 降 。 所 以 前 期 应 主 要 通 过 财 政 补 助 来 实 现 微 电 网 成 本回 收 ， 充 分 鼓 励用 户 利用 新 能源 。 [ 1]茆 美 琴 ， 孙 树 娟 ， 苏 建 徽 等 （ 2011） 提出了 将 电 动 汽 车 加 入 微 电网 的设 想 ， 电 动 汽 车 在接 入 微 电 网 时 具 有 两 方面 作 用 ： 1） 充 电 时 可 作为 是 负 载； 2） 也 可 作 为 电 源 对 微 电 网 进行 供 电 。 电 动 汽 车 不 仅 减 少 了微 电 网 投 资 费 用 ， 而 且 提 高 了 供 电 的 可 靠 性 。 [2]只 有当 微 电 网 的建设深入 到 寻常 百 姓 及 社会 普 通 住 宅 区 中， 才 会实 现 微 网 的 节 能 、 高效 、 等 作 用 。 ToruKobayakawa （ 2013） 以 印 度Sagar 岛 的 微 电 网 数 据 为基 础 ， 分 别 从 村 民 的家 庭 里 成 员 的 教 育 背 景 、家 庭 收 入 水 平 、 购 买 煤 油 支 出 等 方面 进行 分 析 论 证 ： 影 响 微 电 网 建设的原 因主 要是 初 装 费 用 或 税 费 太 高 ， 其次 才 是 微 电 网 的 链 接 质 量 问题 。 这可 为 我国 微 电 网 的 投 资 建设 区 域 提 供 一 个 大 体依 据 。微 电 网 在 经济 方面 存 在 着 巨 大的发展 潜 力 。 虽 然 微 电 网 的建设 存在 着 前 期 投 资 较 大、 居 民 接 受 情 况 等 一系列问题 ， 但 微 电 网 发展的 趋势是不 变 的， 尤其 是 微 网 在 节 能 减 排 、提 高用 电 效 率 等 方面 存 在 着 的 巨 大优 势 。二 、 微 电 网 的 核 心 技术 研究从 微 电 网 整 体 来 看 ， 刘 文 ， 杨 慧 霞 等 （ 2012） 指 出，目 前 微 电 网的 关 键 技术 主 要 包括： 新 能源 的 接 入、 电 力 设 施 、 控 制技术、 储 能 技术等 方面 。 在 实 验 基 础 上 李 瑞 生 （ 2013） 得 到 更 深 一 层 的 结 论： 微 电 网并 离 网 与 运 行 控 制 等 技术是当 前 微 电 网 发展的 关 键 技术。 [ 3]另 一 方面 ，张 章 ， 宋 海 峰 （ 2011） 指 出 储 能 是 实 现 微 电 网 可 靠 运 行 的 重 要 手 段 。目 前 ， 从 技术成 熟 度 来 看 ， 铅 酸 蓄 电 池 是目 前 最 佳 选 择 。在 并 网 技术 方面 ， 杜 秀 丽 ， 黄 琦 等 （ 2009） 认 为 并 网 逆 变 器 可 以通 过 无 功 补 偿 和 谐 波抑 制 等 方式 改 善 电 能 质 量 。理 想 并 网 逆 变 器 应 具 备 :传 送 无 功功 率 、 传 送 有 功功 率 和 谐 波抑 制 3 种 工 作 模 式 。 [ 4]并 网 逆 变 器在 并 网 运 行 时 起 到 了 关 键 作 用 ， 保 证 了 电 力系 统 的 稳定 运 行 。以 上 微 电 网 运 行 的 关 键 技术不 外 乎 在 于 ： 储 能 技术、 并 网 运 行 、电 能 质 量 等 几 个 问题 。 其 中 储 能 技术 到 目 前 为 止 国 内 的研究已经取得了重 大 突破 ， 在 并 网 运 行 方面 的 相 关 技术 也 日 趋 成 熟 ， 在 优 化 调 度 方面 国内 外 的 相 关 研究 也 越 来 越 多 。三 、 微 电 网 的 优 化 调度随 着 对 微 电 网 研究的深入， 由 于 微 电 网 中的 分 布 式 电 源 特 性 各 异 、种类 繁 多 。 如何 在 配 电 网 中 确 定合 理的 分 布 式 电 源 结构 ，有 效利用 各 种类 型 电 源 ，成 为 迫 切 需要解 决 的 问题 。微 电 网 是 一 个 多 对 象 、 多 目标的 联 合体 ， 在 微 网 优 化 运 行 方面 郗宏 伟 （ 2013） 研究了 基于 微 分 免 疫 算 法 的 微 电 网 优 化 运 行 方 法 ， 指 出微 电 网 优 化 运 行 是 一 个 非 线 性 、 多 目标的 问题 。 从 需 求 侧 方面 ， 周 晓燕 、 刘 天 琪 等 （ 2013） 基于 实 际 风 光 资源和 微 电 网 运 行 成 本 数 据 ， 采用 模 糊 评价 函 数 并 以 河北承德 风 力 发展 基地全年 发 电 量数 据 为 算 例 得出结 论： 在 满 足 负荷 需 求 和 分 布 式 电 源 出 力 限 制的 前 提 下 ，提 高 了 全 网 经济 性 和 安 全 性 。 [5]不同的 控 制 策 略、 优 化 目标 都 决定 了 微 电 网 的 优 化 结 果 。 白 峪 豪（ 2012） 采 用主 网 供 电 、 供 热 方式 ， 在 基于 状 态 迁 移 的 粒 子 群 优 化 方 法下 得 到 结 论： 合 理 配置 分 布 式 电 源 可 以 有 效地 削 峰 填 谷 ，与 传统 电 网 相比 微 电 网 供 电 带 来了 明 显 的 环境 效 益 。 [ 6 ]陈 健 ， 王 成 山 ， 赵 波 等（ 2013） 采 用 改 进 型非 劣 排 序 遗 传 算 法 寻 求 最 优 配置 方 案 得出 ： 对 于 环境 保 护 要 求较 高 的 地 区 ， 可 适 当提 高 环境 成 本 的 权 重 系 数 ； 对 于 注 重 经济 效 益 的 地 区 ， 可 加 大成 本 的 权 重 系 数 。总 的来 说 ， 通 过 不同的目标 和 要 求 ，设 置 不同的 权 重 系 数 ， 这 对微 电 网 优 化 会 更 有 效 、 合 理。 [7]微 电 网 优 化 调 度 的 关 键 就 是 在 各 种分 布 式 电 源之 间 实 现 最 优 化 配置 ， 而 实 现 最 优 化 调 度 中的 关 键 就 是建 立 最 优 化 数 学 模 型 。 在 采 用 经济类分 析 时 容 易 产 生 较 大 误 差 ， 但 方 法 更 容 易 掌握 。 而 遗 传 算 法 的 分 析 结果 更 加 准 确 。所 以 ， 在 只 是 分 析 大 体 趋势 时 最 好 采 用 经济学 分 析 方 法 ， 相 应 的，在 对 分 析 结 果 要 求准 确 时 最 好 采 用 遗 传 算 法 及 微 分 算 法 。四 、 微 电 网 的 并 网 运 行微 电 网 有 孤 岛 运 行 与 并 网 运 行 两种 方式 。 相 对 于 孤 岛 模 式 ， 并 网运 行 时 微 电 源 可 以 始 终 运 行 在 最 大 功 率 点 处 ， 电 源 逆 变 器 输 出 电 能 必须满 足 电 网 电 压 幅 值 、 频 率 和 相 位 一 致 。 微 电 源 并 网 发 电 既 能 最 大 限 度 合理 地利用 新 能源 ， 又 能 解 决 用 户 不 断 增 长 的 用 电 需 求 。微 电 网 与大 电 网 并 网 之 后 ， 二 者之 间相 互 影 响 。 魏 于 萍 （ 2013）认 为 微 电 网 技术 能 够 解 决 传统 分 布 式 电 源 的 分 散 接 入、 单 独 并 网 所 带 来的 整 体 不 受 控 问题 ，有 利于 提 升 电 网 可 控 性 。有 利于 在 孤 岛 运 行 与 并 网运 行 之 间 平 滑 切 换 。 [ 8]除去 并 网 和 孤 岛 两种 运 行 模 式外 ， 李 富 生 ， 李 瑞生 ， 周 逢 权 等 （ 2013） 指 出还 应 有 微 电 网 过 渡 阶段 。 过 渡 阶段 包括 由并 网 转 离 网 的解 列 过 渡 阶段 、 由离 网 转并 网 过 渡 状 态 和 停 运 过 渡 状 态 。同时还提出 ： 微 电 网 的 并 网 运 行 的 主 要 功 能 是 实 现 经济 优 化 调 度 、 配 电网 联 合 调 度 、 间 歇 性 分 布 式 发 电 预 测、 负荷 预 测。 [9]至 此 为 止 ， 关 于 微 电 网 的 核 心技术 以 及 其 控 制 并 网 的 相 关 技术 指标 都 已得 到 大 致 地 总 结 ， 其 中 并 网 稳定 运 行 与 控 制成 为 微 电 网 的 核 心 甚至 影 响 着 了 微 电 网 的发展。 微 电 网 的发展 更 加 利于 中国 未 来 电 力系 统 发展 和 超 高压 电 网 的建设需 求 。五 、 微 电 网 面 临 的 问题和 发展前 景当 今 ， 微 电 网 已经成 为 世 界 各 国 争 相 发展的新 兴 电 网 结构 ， 美 国、日 本 等 国家已经 形 成了 一系列 严 谨 的理 论 与 模 型 结构 。 武 星 ， 殷 晓 刚 ，王 景 等 （ 2013） 指 出 在 中国， 微 电 网 的发展与 可 再 生能源 的发展 密 不可 分 。但 目 前 还有 许 多问题 丞 待解 决 ： 首先 ， 缺乏 相 关 （ 下 转 第 235 页 ）230TECHNOLOGY WIND管理 模 式 ，还解 决 了 冗 繁 管理机制 所 造 成的 效 率 低 下 问题 。对 于 一 个规模 比较 大的 工 程， 如 果 设 置 三个 评 级 办 公 室 ， 每 个 办 公 室 都 有 一 个 完 整的 “ 三个 部 门 和一 个 办 公 室 ” ， 将 会 导 致 巨 大的 人 力 ， 可 以影 响 管理 混乱 ， 混 乱 的 现 象 将 导 致 严 重 的 工 作 。 但 如 果 精 简 机 构 ， 实 行 一 体 一 级 的管理制 度 ， 抽 掉 近 三分 之 二 的 人 员 ， 就 会大大 增 加 工 程 最 大 利 润 。 站 点景 观 管理 模 式 ， 使 用分 包模 式下 ， 每 个 施 工 队 伍 建设， 因 此 ， 项 目部 门人 员 主 要 集 中 在 主 要 角 色 在 施 工 质 量 监 督 施 工 进 度 ， 协 调 和 技术 指 导 。（ 二 ） 完 善 管理 制 度工 程经济的管理 必须 避免 与 之 相 适 应 的 粗 放 型 工 程建设管理 模 式 ，要 想 取得 可 观 的经济 效 益 ， 必须 制 定 一 套 切 实 可 行 的管理制 度 。 正如 硬币 的 两 面性 一 样， 任 何 类 型 的管理 系 统 也 有 其 积 极 和 消 极 的 两个 方面 :系 统 的 激 励 和 约 束 。 应 该 总 结 现 场 物 料 管理、设 备 管理、 质 量 管理、 进度 管理、成 本 管理、 合 同管理 和 索 赔 管理 施 工 现 场 管理 体 系 。（ 三 ） 成 本 控制 的 核 算 、分 析和 考 核完 善企 业 内 部建设 合 同机制， 控 制成 本 ，提 高 成 本 控 制的 综 合 效益 。 只 有 根 据 国家 法 律 、 法 规 、 施 工 设 计 图 纸 、 项 目 招 标 书 和 设 计规 范数 据 的成 本 项 目 和 科学 合 理的 措施 ，有 针 对 性 、 可 操 作 性 和 实 际 工 程 价格 相 当 好 。经 过 科学 合 理的成 本 控 制 分 析 可 以 被 编 译 成 控 制 计划 ， 然 后 项 目成 本 控 制提 供 了 依 据 。 只 有 在 实 际 操 作 过 程中， 应 该 根 据 不同的管理 方法 和 措施 ， 通 过 施 工 组 织 计划 ，经济管理的 合 理 化 ，提 高 施 工 技术 和 经济管理 详 细 研究 合 同 条 款 ， 为 了 计 算 一 个 更 好 的 效果 。施 工 组 织 设 计 是 工 程 造 价 管理与 控 制的 主 要 方面 。 施 工 技术是 整个 工 程的 过 程， 所 以 应 该 从 招 标 开 始 分 析 和 制 定 施 工 技术 方 案 。技术部门 应 该 为 经济 分 析 每 个 可 能 的技术解 决方 案 ， 以 便 选 择 经济 合 理的技术方 案 ， 这 样 才 能 不 顾 此 失 彼 。（ 四 ） 工 程 成 本与生 产 进 度 、 质 量 、 安 全之间 的关 系工 程成 本和 工 程的 进 度 、 质 量 、 安 全 之 间 是 互 相 约 束 的。对 安 全的 投 入是 必 不 可 少 的， 小小 的 安 全 投 入， 却 能 产 生 巨 大的社会 效 益 和 经济 效 益 。 如 果将 安 全 忽 略， 一 旦 出 现 巨 大 事 故 ， 就 要 付 出 更 大的成 本 代价 ，对 工 程自 身 以 及 公 司 造 成的 影 响 是不 可 估 量 的。 所 以只 有 安 全 措施搞 上去 ， 工 程的 进 度和 质 量 才 能上去 ， 也 才 能 真正使 社会、经济 效 益 的回 报大 于 投 资 。六 、 结束语最 后 ， 作 为 一 门 综 合 型 的学科 和 知 识 ， 工 程经济管理 涉 及 的 门 类广泛 而 不 空 洞 ， 其 要 求 管理 人 员 的 素 质 要 高 ，要 求 项 目部的 组 织 机 构 精简 且 有 效 率 。 从 这 两 方面 入 手 ， 工 程经济管理 将 能在轻松 愉 快 的 氛 围 中实 现 效 率 和 收 益 的 双 赢 ， 这 才 是 现在 提 升 企 业 工 程经济管理 水 平 的新 方法 ，新 途径 ，新 模 式 。 以 上 只 是 本 人 总 结 近 年 来经济管理经 验 的 一 点 粗浅 体 会， 供 大家 参考 ，不 足 之 处 敬 请 批 评 斧 正 。[参考文献 ][1] 吴 岩 真 .试 论 建 筑 工 程 经济 在 工 程 管 理 中的应用 [J].华 章 ,2010.[2] 代 海 艳 .建 筑 工 程 经济 探析 [J].技术与 市 场 ,2011.（ 上 接 第 230 页 ）国家 政策 的 支 持； 其次 ， 微 电 网 的 关 键 技术 尚 不成 熟 。 [10]在 技术 方面 ， 杨 梅 （ 2013） 认 为 在 未 来 微 电 网 的 工 作 中 ：1） 潮 流 分 析 考 虑 的还有待 完 善 ；2） 微 电 网 的经济 运 行 分 析 模 型 还有待 完 善 。微 电 网 具 有 着 广 阔 的发展 前景 。 陈 永 淑 ， 杜 雄 等 （ 2009） 认 为 微电 网 未 来 可 能 的研究 方 向 有 ：1） 微 电 源 并 网 运 行 的同 步 控 制 ；2） 微 电 源 对 电 网 电 能 质 量 的 影 响 及 控 制 ；3） 不同 类 型 电 源 的 最 优 控 制 等 。 [11]李 富 生 ， 周 逢 权 等 （ 2013） 认 为 微 电 网 中的 各 种分 布 式 发 电 和 储能 装 置 的 使 用 不 仅 实 现 了 节 能 减 排 ， 也 极 大 地 推 动 了我国的 可 持 续 发展的战略。 微 电 网 的发展 顺 应 了我国大 力 发展新 能源 、 智 能 电 网 、 超 高压输 电 的要 求 。 [ 12]作 者 简 介： 赵 磊 ， 1989 年 出 生， 男 ，上海 电力学 院 ， 硕士 研究 生，研究 方 向为 微 电 网、 电力 经济 ； 曾 芬钰 ， 1966 年 出 生， 女 ，上海 电力学 院 ， 教 授 ， 经济 学 博 士 ， 研究 方 向为电力 及 能 源 经济 ； 王 霜 ， 1990年 出 生， 女 ，上海 电力学 院 ， 硕士 研究 生， 研究 方 向为电力 经济 、 电力安 全 。[参考文献 ][1] 杨 海 晶 .以 光 伏 发 电 为 代 表 的 微 电 网 的 经济 运 行 评 估 ,载 电 力电 子 技术 ,2013.[2] 茆 美 琴 .包 含 电动 汽 车 的 风 ／ 光 ／ 储 微 电 网 经济 性 分析 ,载 电力 系统 自动化 ,2011.[3] 李 瑞 生 .微 电 网关 键 技术实 践 及实验 ,载 电力 系统 保护 与 控 制 ,2013.[4] 杜 秀丽 ,黄 琦 ,张 昌 华 等 .基于 微 电 网 的 并 网 逆 变 技术研究 综述 [J].浙 江 电力 .[5] 周 晓 燕 ,刘 天 琪 ,李 兴 源 等 .含 多 种 分 布 式电 源 的 微 电 网 经济 调 度 研究 [J].电工 电 能 新 技术 ,2013.[6] 白 峪 豪 .含 分 布 式电 源 的 微 电 网 经济 调 度 模 型 研究 .浙 江 大学 硕 士 学 位 论文 ,2012.[7] 陈 健 .考 虑 不 同控 制 策 略 的 独 立 型 微 电 网 优 化 配 置 ,载 电力 系统 自动化 ,2013.[8] 魏 于 萍 .基于 微 电 网 并 网 技术研究 现 状 初 探 ,载 中 国 高新 技术 企 业 ,2013.[9] 李 富 生 ,李 瑞 生 .微 电 网 技术及 工 程应用 ,中 国 电力 出 版 社 ,2013.[10] 武 星 .中 国 微 电 网 技术研究及其应用 现 状 ,载 高压 电 器 ,2013 年 .[11] 陈永 淑 .微 电 网 控 制研究 综述 ,载 中 国 电力 .2009.[12] 李 富 生 ,李 瑞 生 ,周 逢 权 .微 电 网 技术及 工 程应用 ,中 国 电力 出 版 社 ,2013.[13] Md Razibul Islam.基于 控 制 系统 设 施 保护 策 略 的 微 电 网 安全 研究 .载 智 能电 网 和 可 再 生能 源 ,2012.[14] 周 念 成 ,池 源 , 王 强 刚 等 .含 非 线 性及 不 平 衡 负荷 的 微 电 网 控 制 策 略 [J].2011.[15] Toru Kobayakawa,TaraC.Kandpal.Photovoltaic micro-grid in a remote vil-lagein India : Surveybasedidentification of socio— economic andother character-istics affecting connectivity with micro-grid[J]. Energy for SustainableDevelop-ment,2013.[16] Santiago SanchezAcevedo， Marta Molinas. Identifying Unstable Region ofOperation in a Micro-grid System[J].EnergyProcedia,2012.[17] ARUMUGAM M S,RAOMVC,PALANIAPPAN R.New hybrid geneticoperators for real coded genetic algorithm to compute optimal control of a classofhybrid systems[J].AppliedSoft Computing,2005.经济管理235微电网研究综述作者： 赵磊 ， 曾芬钰 ， 王霜作者单位： 上海电力学院 ,上海市 ,200090刊名： 科技风英文刊名： Technology Wind年，卷 (期 )： 2014(9)引用本文格式： 赵磊 . 曾芬钰 . 王霜 微电网研究综述 [期刊论文] -科技风 2014(9)