前言
Preface

為應對日益嚴峻的全球變暖、能源短缺問題，以風電和光伏為代表的可再生能源發電技術受到了廣泛關注并得到了快速發展。根據國家能源局統計，截至2023年上半年，我國可再生能源發電累計裝機容量已突破13億kW，歷史性地超過了煤電比重；而其中風電與光伏發電達到了8.59億kW，約為36個三峽電站的總裝機容量，已成為可再生能源發電的主要貢獻力量。

然而，風力與光伏發電具有較強的隨機性和波動性，如果采用集中發電和遠距離輸送的傳統形式，將對電網的穩定運行帶來較大風險。在此背景下，微電網概念得以提出：作為一個“五臟俱全”的小型電力生態系統，微電網完整涵蓋了分布式電源、儲能及負荷，并通過電力電子變流器加以連接和控制。微電網既可以并入大電網協同工作，也能夠脫離大電網孤島運行，這些特性緩解了可再生能源對大電網的沖擊，也有助于可再生能源的本地消納，并能極大提升區域供電質量和輸電效率。

如今，微電網技術已成為學術界與工業界的研究熱點，實際工程也在如火如荼地建設中。然而，微電網系統的運行機制較為復雜，所涉及的電氣工程知識體系跨度大，現有文獻多關注復雜而先進的控制策略，使得剛接觸該領域的讀者往往會出現難以理解、無從上手等問題。在此背景下，亟需一本深入淺出、系統梳理微電網建模與控制相關基礎理論的教材，幫助讀者加深對微電網特性的理解，并初步具備對其分析和設計的能力。

教材共分為9章5個模塊：第1章概述了微電網的提出背景、概念、意義、分類與現狀，旨在幫助讀者建立對微電網技術的宏觀認識；第2～4章聚焦微電網中單個電力電子變流器的原理和控制，首先講解了拓撲、脈沖寬度調制、坐標變換等基礎知識，并分別針對最常見的電流控制型和電壓控制型兩類DC-AC變流器展開介紹；第5～7章聚焦微電網中多個電力電子變流器的協同和控制，對主從控制、下垂控制、二次控制等經典協同方法進行了細致的推導與分析，并就具體應用場景中存在的局限性進行了討論；第8章簡要介紹了直流微電網中變流器的控制及協同方法，旨在豐富讀者對不同微電網類型的認知；第9章通過結合一個實際微電網系統的分析設計案例，給出了仿真任務和實驗現象，讓讀者可以融會貫通本書所涵蓋的知識要點。

本書由上海交通大學馬柯任主編，梁克靖、許少倫任副主編，王嘉石、唐為禹、曹思語、朱文杰四位研究生參與了本書的章節設計及編寫工作。

受限于編者水平，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。

編者

2023年7月于上海交通大學