智能电网与微电网技术研究

我国能源和电网的特点

随着中国技术、经济各方面的迅猛发展，能源与电网相应承载了许多前所未有的压力，在节能减排、能源结构、能源分布、电力调配、防灾能力、供电可靠性等方面存在诸多问题。

节能减排方面，2009年11月25日，国务院召开常务会议，决定到2002年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-50%;按照7.5%的增长速率，中国GDP问题到2020年将达到74.3万亿人民币，中国GDP能耗从2005年万元DFP的1.222吨煤降低到2020年的0.672吨，年能耗50亿吨标煤，接近美国、欧盟和日本届时的总和;如果中国的能源结构不实行大的调整，二氧化碳排放将达到120亿吨，届时美国、欧盟、日本的排放总和为80亿吨，全球的排放总量限额则是300亿吨。可见中国在节能减排的道路上要求高，任务重，承担着巨大的减排压力。

在能源结构方面，2008年的全球能源结构分析结果显示石油、天然气与煤炭的比例相对较平均，而中国的能源则以煤炭为主，占比达到了70.23%，几乎是全球能源结构中石油、天然气、煤炭这三类占比的总和。与全球能源结构的比较结果体现出中国能源结构的偏向性严重，结构不合理，需要顺应趋势，做出巨大调整。

在能源的分布方面，我国一次能源与用电需求分布极不均衡，电力流主要由西北、西南煤电、水电基地向东部受端中心，输电距离长、输送容量大，形成了多个受端中心，未来随着能源开发西移和北移速度加快，大型能源基地与能源消费地之间的输送距离将越来越远，能源输送的规模将越来越大，对输电的技术要求亦将越来越高。

在电力调配方面，我国负荷增长迅速，截至2010年3月的发电装机已达到8.7亿千瓦，预计2020年将达到16亿千瓦。然而人均装机仍处于世界平均水平，尽管今年电力增长趋缓，但总体来看，在今后相当长的时期内，电力装机和电力消费仍处在一个快速发展的阶段。与负荷的快速增长相对应的则是电网，特别是城市配电网建设的滞后。发达国家如美国、英国和日本，发电、输电与配电投资比例分别为1:0.43:0.7、1:0.45:0.78和1:0.47:0.68，配电投资比例相当大，而我国在这三个环节的投资比例则为1:0.21:0.12(2000年前)，绝大部分投资都用于输电部分。不过这一问题逐步受到了关注，2009年我国电网投资首次超过电源投资，其中330kV以上电网占24%，220kV以下电网占76%。

此外，近年来多场严重自然灾害(如2008年特大雪灾、5·12大地震等)与电网停电事故(如河南电网2006.7.1停电事故、海南电网2005.9.26停电事故等)对我国电网的防灾能力提出了巨大挑战，由电能质量问题引发的供电中断也屡见不鲜。

概言之，中国能源与电网的特点体现为能源资源分布不均，负荷发展快速，电源结构以煤电为主，调节能力不足，环保压力大，这些因素构成了我国智能电网的发展动力。

我国电网面临的新问题

第一，我国电网日益复杂，负荷增长迅速，负荷特性更趋恒功率化。负荷中心的外受电比例逐步加大，安全稳定问题日益突出，如何防范大面积停电，确保电网安全稳定运行?

第二，面对大规模可再生能源(大型风电场)和大范围分布式电源(太阳能、风能、燃气轮机、电动汽车、分布式储能)的接入，电网如何处理与各类可再生能源、间歇性电源和负荷大量接入后的协调运行?

第三，如何满足客户对电网供电可靠性、电能质量等电力服务的各种日益提高的要求?

最后，面对用户界面透明度的不断提高，满足更弹性的负荷需求，电力公司与用户如何更友好的合作，实现电网与用户的互动，达到提高运营效率、降低电价和提升服务水平的上的?

安全稳定运行、充分接纳新能源、提高供电可靠性与灵活交互能力，这些问题都是摆在我们面前的新问题，有待各方加大力度，迅速寻求相关解决方案。

微电网技术

随着智能电网发展，微电网及其关键技术也成为各界关注的热点。

微电网并网时，所有微型电源采用恒PQ控制策略。当主网故障微网孤网运行时，其中一个微型电源将切换为V/f控制策略，对微网系统电压和频率直到支撑作用，其它微型电源保持PQ控制运行，不能与电压和频率的调整。在孤网运行模式，微网内可以通过V/f控制单元的功率跟随特性来实现电力供需平衡，同时保证较高的电压和频率质量。当微电网再次并网时，通过锁相环控制，确保微网和主网间的频率和电压相位相角的一致，基本实现平滑、柔性并网。通过PSCAD仿真研究也证明了该控制策略的有效性，采用合理的控制策略，微电网可以并网或孤网运行，并可实现两种运行状态的平滑过渡和转换。

基于微网结构的电网调整