第1章 緒論

1.1 微電網技術的提出背景

1.1.1 分布式電網結構

電能由于其清潔環保、高效便利的優點，是能源最有效的利用方式之一。為了實現電能更好地生產、傳輸、分配和應用，需要構建高效的電力系統結構。近年來，電力系統呈現出用電負荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點[1]。以大容量集中式發電和遠距離高電壓輸電為基礎的傳統電網結構，其建設成本高、運維難度大、靈活性差等問題日漸凸顯。

伴隨著電力電子技術的快速發展，以風電、光伏為代表的可再生能源發電技術日漸成熟，然而將這些新型能源接入傳統電力系統的過程中，供電穩定性、可靠性、經濟性受到了巨大挑戰，主要表現為：①源荷不平衡：天氣、季節和日夜變化等因素都會影響新型能源的發電量，因此接入新型能源后的電力系統發電功率也會出現波動，造成發電功率與負載功率不匹配，嚴重時可能造成電網頻率及電壓波動；②故障后支撐恢復能力變弱，繼電保護行為復雜；③能源利用效率較低：長距離輸電與儲能將造成較大電能損耗。

傳統的集中式發電如圖1-1a所示，發電側能源通過集中的輸電網和配電網后，將電能輸送到用電側，在這個過程中，電能從發電側單向地向用電側流動。由于多采用核能、水力、化石等能源，集中式發電往往有著規模大的優點。分布式發電如圖1-1b所示，發電單元往往和用電單元位置比較接近，不再有集中的輸電網和配電網，發電單元和用電單元都連接到同一母線上，母線和外部大電網相連。相較于集中式發電，分布式發電結構更適合新能源的利用：①分布式發電具有較強的靈活性，可以根據用電需求進行快速調整；②分布式發電通常位于用電負荷附近，能夠減少電力傳輸損失，提高能源利用效率；此外分布式發電多采用清潔能源，有助于減少溫室氣體排放，實現節能減排目標；③分布式發電不再需要大功率、遠距離的集中輸電設備，能有效避免大型基礎設施建設及相關投資；④分布式發電系統由多個獨立的電源組成，這有助于提高電力系統的可靠性和穩定性。