微電網(wǎng)是由多種分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷以及監(jiān)控保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的獨(dú)立自治系統(tǒng)。
憑借運(yùn)行控制和能量管理等關(guān)鍵技術(shù)，微電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)其并網(wǎng)或孤島運(yùn)行、降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來(lái)的不利影響，最大限度地利用分布式電源出力，提高供電可靠性和電能質(zhì)量。將分布式電源以微電網(wǎng)的形式接入配電網(wǎng)，被普遍認(rèn)為是利用分布式電源有效的方式之一。微電網(wǎng)作為配電網(wǎng)和分布式電源的紐帶，使得配電網(wǎng)不必直接面對(duì)種類不同、歸屬不同、數(shù)量龐大、分散接入的(甚至是間歇性的)分布式電源。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在《2010—2030 應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)白皮書》中明確將微電網(wǎng)技術(shù)列為未來(lái)能源鏈的關(guān)鍵技術(shù)之一。
示范工程是微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及研究成果的集中驗(yàn)證和展示，對(duì)微電網(wǎng)的研究和應(yīng)用均具有重要意義。目前全球規(guī)劃、在建及投入運(yùn)行的微電網(wǎng)示范工程超過(guò)400個(gè)，分布在北美、歐洲、東亞、拉美、非洲等地區(qū)。本文特對(duì)主要國(guó)家和地區(qū)的微電網(wǎng)示范工程進(jìn)行介紹。
美國(guó)
美國(guó)在世界微電網(wǎng)的研究和實(shí)踐中居于領(lǐng)先地位，擁有全球最多的微電網(wǎng)示范工程，數(shù)量超過(guò) 200 個(gè)，占全球微電網(wǎng)數(shù)量的 50% 左右。美國(guó)微電網(wǎng)示范工程地域分布廣泛、投資主體多元、結(jié)構(gòu)組成多樣、應(yīng)用場(chǎng)景豐富，主要用于集成可再生分布式能源、提高供電可靠性及作為一個(gè)可控單元為電網(wǎng)提供支持服務(wù)。
美國(guó)能源部對(duì)推進(jìn)美國(guó)微電網(wǎng)的研究和發(fā)展起到了重要作用，其資助的微電網(wǎng)示范工程亦具有重要的典型意義。美國(guó)能源部于 2009 年啟動(dòng)了可再生能源與分布式系統(tǒng)集成項(xiàng)目（renewable anddistributed systems integration，RDSI），于 5 年內(nèi)投資 5500 萬(wàn)美元在 8 個(gè)州建設(shè) 9 個(gè)微電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目，旨在通過(guò)集成分布式能源降低電力系統(tǒng)的峰值負(fù)荷。該項(xiàng)目通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式能源進(jìn)行集成管理，至少能夠降低 15% 的配電饋線或變電站峰值負(fù)荷，從而減少大約 25% 的配電設(shè)備容量和 10% 的發(fā)電設(shè)備容量。
除了民用領(lǐng)域，美國(guó)的微電網(wǎng)示范工程還拓展到了軍用領(lǐng)域。美國(guó)國(guó)防部與能源部、國(guó)土安全部合作，從 2011 年開始，總計(jì)投入 3850 萬(wàn)美元開展“蜘蛛”示范工程——面向能源、可靠性和安全性的智能電力設(shè)施示范工程（smart power infrastructure demonstration for energy, reliability andsecurity，SPIDERS），在 3 個(gè)美軍基地（珍珠港—西肯聯(lián)合基地、卡森堡基地和史密斯基地）分別建設(shè)3個(gè)微電網(wǎng)示范工程，以支持基地的關(guān)鍵負(fù)荷。這 3 個(gè)基地微電網(wǎng)的規(guī)模和復(fù)雜程度遞增，目標(biāo)是通過(guò)示范工程總結(jié)出適用于軍事基地應(yīng)用的微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和模板。
此外，近年來(lái)美國(guó)極端災(zāi)害天氣頻發(fā)，為此美國(guó)政府于 2013 年發(fā)起總值 1500 萬(wàn)美元的微電網(wǎng)資助貸款試點(diǎn)計(jì)劃（micro-grid grant and loan pilot program），資助全美 27 個(gè)微電網(wǎng)示范工程的除設(shè)備采購(gòu)?fù)獾脑O(shè)計(jì)、互聯(lián)及其他工程費(fèi)用，以防范颶風(fēng)等極端災(zāi)害天氣對(duì)電力供應(yīng)帶來(lái)的負(fù)面影響。
歐洲
歐洲重視可再生清潔能源的發(fā)展，是開展微電網(wǎng)研究和示范工程較早的地區(qū)，1998 年就開始對(duì)微電網(wǎng)開展系統(tǒng)的研發(fā)活動(dòng)。歐盟在第五、第六和第七框架下支持了一系列關(guān)于發(fā)展分布式發(fā)電和微電網(wǎng)技術(shù)的研究項(xiàng)目，組織眾多高校和企業(yè)，針對(duì)分布式能源集成、微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制策略、經(jīng)濟(jì)調(diào)度措施、能量管理方案、繼電保護(hù)技術(shù)，以及微電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響等內(nèi)容開展重點(diǎn)研究，目前已形成包含分布式發(fā)電和微電網(wǎng)控制、運(yùn)行、保護(hù)、安全及通信等基本理論體系，相繼建設(shè)了一批微電網(wǎng)示范工程，例如希臘基斯諾斯島微電網(wǎng)示范工程、德國(guó)曼海姆微電網(wǎng)示范工程、丹麥法羅群島微電網(wǎng)示范工程、英國(guó)埃格島微電網(wǎng)示范工程等。
