智能微网介绍

　　微型燃气轮机发电系统是以可燃性气体为燃料，可同时产生热能和电能的系统，它具有有害气体排放少、效率高、安装方便、维护简单等特点，是目前实现冷、热、电联产的主要系统，是目前最成熟，最具商业竞争力的分布式电源之一。
微型燃气轮机是一种涡轮式热力流体机械，由压气机、燃烧室、燃气涡轮等主要部件组成，为了提高循环热效率，在微型燃气轮机动力装置中通常还附有空气冷却器、回热器、废气锅炉等。发电机采用高速永磁同步电机，首先发出高周波交流电，然后转换成高压直流电，再转换成工频的交流电供用户[27]。
　　目前，微型燃气轮机发电系统主要有两种结构类型，一种为单轴结构，另一种为分轴结构。单轴结构微型燃气轮机发电系统的压气机、燃气涡轮与发电机同轴，发电机转速高，需采用电力电子装置进行整流逆变，这一点与直驱型风力发电并网系统有些相似，但风力发电系统的轴系转速较低，一般采用低速永磁同步发电机，而单轴结构燃气轮机发电系统中的永磁同步发电机转速比较高；分轴结构微型燃气轮机发电系统的动力涡轮与燃气涡轮采用不同转轴，动力涡轮通过变速齿轮与发电机相连，由于降低了发电机转速，因此可以直接并网运行。图1-4为双PWM变流器结构的微燃机并网系统示意图[28,29]。
 

　　1.3微网
　　1.3.1从分布式发电到微网
　　迄今为止，分布式发电技术的潜力尚未得到充分发挥，究其原因，主要有以下几点[30,31]：
　　（1）分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化，表现出间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡，且不可调度，需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。
　　（2）分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布，对配电网而言，由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流，给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。当前，一些分布式电源在系统侧发生故障时自动退出运行，加剧了系统暂态功率不平衡，不利于系统的安全性和稳定性[32,33]。
　　（3）多数DG需要通过电力电子接口并入电网，大量电力电子设备和电容、电感的引入，易影响周边用户的供电质量，外界产生干扰可能导致频率和电压的不同步，从而拖垮整个系统[34]。
　　（4）为数众多、形式各异、不可调度的分布式电源将给依靠传统集中式电源调度方式进行管理的系统运行人员带来更大的困难，缺乏有效的管理将导致分布式电源运行时的“随意性”，给系统的安全性和稳定性造成隐患。
　　总之，阻碍分布式发电获得广泛应用的不仅在于分布式发电本身的技术障碍，还在于现有的电网技术仍不能完全适应分布式发电的接入要求[35,36,37,38]。为使分布式发电得到充分利用，西方的一些学者提出了微型电网（MicroGrid，简称微网）的概念[39,40]。
　　现有研究和实践已表明，将分布式发电供能系统以微网的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行[41]。
图1-5所示是一个典型的分布式发电供能微网系统，用户所需电能由风力发电系统、光伏发电系统、燃料电池、冷/热/电联供系统和公共电网等提供，在满足用户供热和供冷需求的前提下，最终以电能作为统一的能源形式将各种分布式能源加以融合。通过对微网内部不同形式能源（冷/热/电；风/光/气等）的科学调度，以及微网与微网、微网与大电网之间的优化协调，可以达到能源高效利用、满足用户多种能源需求、提高供电可靠性等目的；此外，通过在用户侧安装分布式电源并形成微网，有助于消除输配电瓶颈、减少网络损耗，延缓发/输/配电系统的建设等；而在大电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）出现时，由于微网可以孤网独立运行，可保证重要用户供电不间断，并为大电网崩溃后的快速恢复提供电源支持。