1.5　智能微电网的关键技术

智能微电网包括发电、输电、储电、配电和用电的全过程，具有内部分布式电源种类多样、孤岛运行和并网运行两种模式等众多独特的特点。因此，必须要有一系列相关技术保证智能微电网能够稳定、高效、可靠运行，并最大可能地提高分布式发电的渗透率，发挥出分布式电源的潜力。智能微电网的关键技术包括智能微电网的规划与设计、运行与控制、通信与能量管理、保护与接地、电能质量与储能方面的技术。

1.5.1　智能微电网的规划与设计技术

智能微电网的规划与设计方面的关键技术包括：智能微电网结构、分布式电源的优化组合、负荷预测、规划评价等方面的技术。

在进行智能微电网系统的规划与设计时要根据区域内用电负荷及可用能源和资源情况，综合考虑相关智能微电网设备的运行与响应特性、初期投资与运行维护费用、能源的利用效率、环境友好程度及系统控制策略等因素，通过优化计算确定智能微电网的结构和分布式发电单元的配置，实现整个智能微电网的可靠性、安全性、经济性、环境友好性等多个目标。

1.5.2　智能微电网的运行与控制、通信与能量管理技术

（1）智能微电网的运行与控制方面的关键技术包括：自动控制的结构和体系、无缝切换、黑启动、接入点控制、自动发电、频率控制（独立运行时）等方面的技术。

（2）智能微电网通信方面的关键技术包括：智能微电网计量模式与通信模式切换、通信控制规约、各种通信接入方式及接口等方面的技术。

（3）智能微电网能量管理方面的关键技术包括：智能微电网经济调度、多元能量优化管理、融合能量管理和需求侧管理、联合调度等方面的技术。

1.5.3　智能微电网的保护与接地方面的技术

（1）智能微电网保护方面的关键技术包括：故障特征分析与计算、保护原理与配置、保护间协调、反孤岛策略及其与保护间的协调技术、发电机和负荷容量对保护的影响等。

（2）智能微电网接地方面的关键技术包括：适用于智能微电网的接地系统、分布式电源接地方式及接地电极种类等方面的技术。

1.5.4　智能微电网电能质量与储能方面的技术

（1）智能微电网电能质量方面的关键技术包括：智能微电网电能质量问题特殊性与产生机理、检测及分析、综合控制与治理等技术。

（2）智能微电网储能方面的关键技术包括：储能对智能微电网稳定运行的作用机理与控制方法、分布式储能的规划设计等技术。

1.5.5　分布式发电技术

1.适应光伏发电的电力电子变换器技术

目前常用的光伏并网逆变器大多采用DC-DC-AC的双级结构。这是因为光伏阵列提供的直流电压普遍低于要求的交流输出电压，而DC-AC变换电路中，应用最广泛的全桥逆变器和半桥逆变器，瞬时输出电压总低于输入电压，只能实现降压变换。为此，一般在桥式逆变电路前增加一级可升压变换的DC-DC变换电路，将输入直流电压升高。双级结构的光伏并网逆变器虽然能够灵活适应各种输入/输出电压指标，还具有更高的自由度等级（即更多的可控变量），可同时实现多种功能（例如，电气隔离、最大功率点跟踪、无功补偿、有源滤波等），但功率级的数量增多，将降低整体的效率、可靠性和简洁程度，增加系统开销。为此，目前逆变器研究的一大发展趋势，就是直接将多功率级的系统架构整合为单级系统，即所谓单级逆变器。

2.网络拓扑结构及其优化配置技术

包括太阳能在内的可再生能源的能量密度低、随机性强，由其构成的分布式发电系统的网络拓扑结构与传统的集中式发电系统的网络结构有显著的区别。因此，应根据对当地可再生能源的分布预测、随机性与可用性评估、负荷水平评估，提出基于可再生能源的分布式发电系统的网络拓扑；研究分布式发电系统中母线电压的形式（交流或直流）、大小、频率（对于交流形式）等物理量的选择方法；提出该分布式发电系统中对太阳能光伏发电单元、风力发电单元、多元复合储能单元（含飞轮、超级电容器和蓄电池）的容量配置方法，以降低系统成本；研究分布式发电系统中各种电力电子变换器的配置及其输入/输出电压、功率等级的选择。

3.分布式发电系统并网控制技术

由于分布式发电系统具有多能量来源、多变流器（主要是逆变器）并网的特点，因此必须对其并网控制进行研究。包括：针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统，研究其并网运行时相互耦合影响的机理和并网协调控制问题；研究独立运行时多个逆变器的电压和频率的协调控制，以实现动态和稳态负荷的合理分配；研究合适的并网、独立控制模式和协调一致的切换控制策略；研究柔性并网、暂态过程以及分布式发电系统对电网或本地负荷的冲击影响等问题；开展适合并网逆变器的无盲区孤岛检测方法和防伪孤岛技术研究。

4.分布式发电系统的能量管理技术

针对分布式电源（Distributed Resources，DR）的随机性、分布式发电单元的投切和负荷变化、敏感负荷对供电可靠性和电能质量高要求、分布式发电系统附近配电线路拥塞、分布式发电系统与电网之间的供购电计划等问题，研究分布式发电系统各种运行模式下分布式发电单元、储能单元与负荷之间的能量优化，以满足经济运行的要求；针对分布式发电系统并网和故障解列时的能量变化，研究分布式发电系统运行模式变化时的能量调度策略，以满足分布式发电系统运行模式切换的要求。

5.光伏系统的安全性和可靠性技术

在分布式发电系统的相关并网规范中，对各发电单元的端口特性提出了具体的要求。为此，需要分析分布式发电系统的稳态及动态特性，包括不同分布式发电单元以及分布式发电系统并网端口特性。稳态情况下主要包括：有功、无功、电压、频率和谐波等特性，考虑到分布式发电系统高度随机性，还要研究这些特性随时间的变化规律。例如：并网逆变器的直流分量注入问题；光伏并网单元的对地漏电流问题；孤岛及其检测技术问题。