微电网的概念与解决方案

微电网概念

定义

微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统（发改能源〔2017〕1339号《推进并网型微电网建设试行办法》）。

解读：微电网是包含源、网、荷、储的小型发配用电系统，配置完备的控制保护系统，可谓麻雀虽小，五脏俱全，具有以下四个特征。

1）微型

主要体现在微电网接入到配网侧，电压等级低且容量小，一般在 35 千伏及以下且系统容量（最大用电负荷）原则上不大于 20 兆瓦。

2）清洁

“源”以光伏、风电、潮汐能等可再生能源为主，或以天然气多联供（CHP）等能源综合利用为目标的发电形式，清洁环保。

3）自治

微电网内部基本实现电力供需自平衡，且可独立运行。

4）友好

通过源、荷、储的协调控制，实现与电网之间的交换功率可控可调，可减少大规模分布式电源接入对电网造成的冲击。

微电网的类型

微电网分为并网型微电网和独立型微电网，并网型微电网既可以与外部电网并网运行，也可以离网独立运行；独立型微电网不与外部电网连接，自成一体，电力电量自我平衡。

并网型微电网一般应用于园区、楼宇、医院等公共设施，通过源、荷、储的协调控制，一方面解决清洁能源就地消纳问题，另一方面在外部电网停电时可独立运行保障重要负荷持续供电。

独立型微电网一般应用于高海边无（高海拔、海岛、边防、无人区）等大电网延伸不到的地区，通过建设以风光储等新能源发电为主的微电网，解决单靠柴油机供电贵、噪声大、供电能力不足的问题。

微电网的优越性

1）因故障、自然灾害等引起的公共电网停电时，微电网可孤岛运行，一方面提高用户供电可靠性，另一方面提高供电安全性；

2）微电网功率可控，还可以参与电网需求侧响应、调频调压等辅助性服务，接入友好，能提高电网接纳分布式电源的能力；    

3）微电网可作为独立的运营主体，对微电网内用户开展售电业务；

4）建设以新能源为主的独立型微电网，能够有效解决偏远地区、海岛供电问题。

南瑞继保微电网解决方案

南瑞继保为并网型和独立型微电网提供安全、稳定、可靠的解决方案，采用分层分布式控制系统设计并继承了智能变电站技术，通过就地控制层、协调控制层和优化控制层不同层次控制保护之间的协调配合，保障微电网系统的稳定、经济运行，并能显著提高分布式电源接入电网的比例。

就地控制层

就地控制层主要包含PCS-9567储能变流器、PCS-9563光伏变流器、PCS-9617E分布式发电并网接口装置以及PCS-9600系列微网保护测控装置等，其中PCS-9617E装置安装在分布式电源并网点，实现分布式电源信息采集和群控，PCS-9600装置安装在负荷线路，实现负荷线路保护、电气量采集及负荷投切控制。当系统发生小的扰动时，不依赖通信，通过就地控制层调频电源（如储能变流器、柴油机等）自主调节，快速平抑系统波动，恢复微电网稳定供电。

技术特点：

1）储能变流器支持恒功率（PQ）、恒压恒频（VF）、下垂（Droop）以及虚拟同步机（VSG）控制模式，满足微电网离并网运行模式无缝切换要求；

2）光伏/储能变流器支持IEC61850 GOOSE通信协议，实现光伏、储能毫秒级快速功率响应，大大提高微网的稳定性；

3）保护装置支持微电网离、并网不同运行方式下定值自适应。

协调控制层

协调控制层包含PCS-9617MG微电网协调控制装置，支持GOOSE/Modbus协议采集、控制风机、光伏、储能、柴油机以及重要负荷，当微电网发生大的扰动（如电网非计划停电、孤岛运行时大容量的DG跳闸等），PCS-9617MG快速控制源、荷、储，确保电压、频率均维持在允许的范围内，保证微电网系统的稳定安全运行。

技术特点：

1）微电网协调控制装置基于具有自主知识产权的UAPC平台开发，具有继电保护级响应速度和可靠性；

2）控制逻辑可灵活组态，易于为用户作特定逻辑开发；

3）通信板卡、IO插件可灵活选配，丰富的通信接口和通信规约，全面适应现场不同厂家、不同类型的变流器以及其他设备的通信接入，满足不同容量微网的控制需求。

优化控制层

优化控制层包含PCS-9000微电网能量管理系统（MEMS），在数据采集与监视控制、调度计划、负荷预测等相关系统提供的数据基础上，实现对特定应用进行数据分析、能量预测、负荷管理、优化运行和经济调度等功能，为实现网内能源综合利用效率的最大化提供保障。

技术特点：

1）MEMS无缝集成各子系统数据，提供统一接口，可方便的实现各应用功能灵活互动；

2）MEMS内置多种分布式电源模型、支持各类型分布式电源快速接入，并参与优化调度管理；

3）MEMS实时感知微网态势，快速响应源网荷变化，确保微网随时处于高效、经济、安全、可靠运行状态。

案例

泰国Ban Khun Pae水光储微电网

南瑞继保为泰国首个智能微电网——清迈BanKhunpae微电网工程提供设计、供货、调试、培训一体化服务。

该项目包含100kW光伏、100kW×1h锂电、90kW小水电，实现了并离网平滑切换、削峰填谷、平抑光伏波动、离网优化控制、自动黑启动等功能，解决了该地区供电质量差，可靠性低的问题。

担杆岛光柴储微电网

担杆岛光柴储微电网具备柴油机/储能主电源模式切换、柴油机爬坡辅助控制、削峰填谷、电压频率控制等功能，解决了岛上柴油机供电成本高及供电可靠性低的问题，实现了柴光储多能互补及光伏能源的100%优先利用。

南瑞继保智能产业园光储微电网

南瑞继保智能产业园光储微电网由2.58MWp光伏发电、200kW×7h钠硫储能组成，具备基于峰谷电价差的储能优化控制、微电网光储荷全景监视、手机APP在线观测展示等功能，成功实践了储能的经济运行模式和分布式光伏发电全额消纳，提高了园区供电的经济性。