電力系統(tǒng)概況與微電網(wǎng)的發(fā)展

電力系統(tǒng)概況與微電網(wǎng)的發(fā)展一電力系統(tǒng)概況電能是二次能源是由煤、油、風(fēng)力和核能等一次能源轉(zhuǎn)化而來，它又可以方便地轉(zhuǎn)化成其他能源。是現(xiàn)代社會中最重要的、最方便的、最清潔的能源。如果發(fā)生大面積的、常時間的停電，整個社會將受到很大的影響，甚至可能影響到國家的安全。發(fā)電廠輸電線路升壓站配電線路樞紐、降壓站照明、動力配變太陽能、風(fēng)能發(fā)電(1)電力系統(tǒng)--是由生產(chǎn)、輸送、分配和消耗電能的所有電氣設(shè)備所組成的統(tǒng)一整體。它的主要設(shè)備是生產(chǎn)電能的發(fā)電機(jī)、輸送和分配電能的變壓器和電力線路以及消耗電能的各種用電設(shè)備（如電動機(jī)等）。習(xí)慣上稱其為一次系統(tǒng)；電力系統(tǒng)還包括繼電保護(hù)裝置、安全自動裝置、通信設(shè)備和調(diào)度自動化等輔助系統(tǒng)，一般稱為二次系統(tǒng)。(2)電力網(wǎng)--是電力系統(tǒng)中除去發(fā)電機(jī)和用戶，剩余的變壓器和電力線路所組成的輸送、分配電能的網(wǎng)絡(luò)。(3)動力系統(tǒng)--是電力系統(tǒng)再加上電廠的原動機(jī)等動力部分。動力部分主要有：火電廠的鍋爐和汽輪機(jī)等；水電廠的水庫和水輪機(jī)等；原子能電廠的反應(yīng)堆等；風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)機(jī)等。二、電力系統(tǒng)發(fā)展概況1875年，比利時工程師格拉姆將改造后的發(fā)電機(jī)安裝在法國巴黎北火車站發(fā)電廠，該廠是世界第一座火電廠，專供弧光燈用電。1882年,世界上出現(xiàn)第一個電力系統(tǒng)(原動機(jī)是蒸氣機(jī),電壓為1.5-2kV,功率1.5kW)。法國人德普勒將水電廠發(fā)出的電輸送到57公里外的慕尼黑,以驅(qū)動水泵。M第一個完整電力系統(tǒng)（直流系統(tǒng),包括發(fā)電機(jī)，電纜，熔絲，電表和負(fù)荷組成）由愛迪生在紐約城歷史上有名的皮埃爾大街站建成，1882年9月投入運(yùn)行，由1臺蒸汽機(jī)拖動直流發(fā)電機(jī)經(jīng)過110V地下電纜供給半徑約1.5km面積內(nèi)的59盞白熾燈。AA1891年第一條三相交流高壓輸電線路在德國運(yùn)行，這個系統(tǒng)從拉芬鎮(zhèn)到法蘭克福全長178公里。由1臺230kVA的水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電、電壓為95V，經(jīng)1臺升壓變升壓至25000V、電功率經(jīng)4毫米的銅線送到法蘭克福，在經(jīng)2臺13800/112V降壓變降112V，其中一臺變壓器供給一步電動機(jī)，電動機(jī)驅(qū)動75W水泵，另一個供電給照明。M初期直流，1886年后，其無法遠(yuǎn)距離送電的局限性顯露出來，輸電要高電壓，而發(fā)用電不接受高電壓，需要基于交流的變壓技術(shù)。19世紀(jì)90年代交直流標(biāo)準(zhǔn)之爭，愛迪生主張直流，西屋偏好交流，激烈辯論。1893年，南加州一條長12公里的2300V電力線路投入運(yùn)行，這是北美第一條三相電力線路。同年，尼亞加拉瀑布選擇交流，因為直流不可能將電送往30km以外的布法羅，結(jié)束了交直流爭論。到1995年世界上交流輸電的最高電壓已達(dá)了1150kV,輸送距離最長為1900km，最大的單機(jī)容量為1300MW。我國電力工業(yè)發(fā)展概況1912年4月，電力工業(yè)發(fā)展的始端；1949年，電力工業(yè)緩慢發(fā)展；1996年，我國發(fā)電量和裝機(jī)容量位居世界第2。1.電力工業(yè)發(fā)展的階段：從1996年起，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和年發(fā)電量均居世界第二位，2003年全國總裝機(jī)容量達(dá)到38450萬kW，年發(fā)電量19080億kW·h。2008年全國總裝機(jī)容量達(dá)到65700萬kW。

我國自1882年有電力以來至1949年底，經(jīng)過67年發(fā)展裝機(jī)容量只達(dá)到185萬kW，年發(fā)電量43億KW·h，分別居世界第21位和第25位。電壓等級：1974年建成330kv輸電線路，由劉家峽水電站到陜西關(guān)中。1981年建成500kv輸電線路，由河南姚孟火電廠到武漢。2003年建成750kv輸電線路，由青海官亭至蘭州東輸變電工程。2008年11月，我國首條1000kv特高壓輸電線路正式通電運(yùn)行。工程起于山西，途經(jīng)河南止于湖北，穿越黃河、漢江兩條大河，跨越太行、伏牛兩座名山，全長654km，是世界上第一條投入商業(yè)化運(yùn)行的高壓輸電線路。我國電網(wǎng)已形成500kV和330kV骨干網(wǎng)架；已進(jìn)入大機(jī)組、大電廠、遠(yuǎn)距離、超高壓、高自動化階段，目前已形成東北、華北、華東、華中、西北、南方6個跨省電網(wǎng)，由兩大集團(tuán)分別管理除西北電網(wǎng)采用750/330/220kV網(wǎng)架外，其它電網(wǎng)網(wǎng)架均采用500/220kV。Logo現(xiàn)階段我國電力行業(yè)：兩網(wǎng)和五大發(fā)電集團(tuán)公司兩網(wǎng)：國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。華能集團(tuán)；大唐集團(tuán)；華電集團(tuán)；國電集團(tuán)；中電投集團(tuán)。

五大集團(tuán)：華北電網(wǎng)有限公司

（北京電力公司，天津電力公司，內(nèi)蒙，河北電力公司，山西電力公司，山東電力公司）

東北電網(wǎng)有限公司

（遼寧電力公司，吉林電力公司，黑龍江電力公司）

華東電網(wǎng)有限公司

（上海電力公司，江蘇電力公司，浙江電力公司，安徽電力公司，福建電力公司）

華中電網(wǎng)有限公司

（湖北電力公司，湖南電力公司，河南電力公司，江西電力公司，四川電力公司，重慶電力公司）

西北電網(wǎng)有限公司

（陜西電力公司，甘肅電力公司，寧夏電力公司，青海電力公司，新疆電力公司）

電力系統(tǒng)的運(yùn)行的特點(diǎn)電能不能大量存儲。電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短。電力系統(tǒng)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。

對電力系統(tǒng)的基本要求保證供電的可靠性。保證良好的電能質(zhì)量。電壓偏移不超過用電設(shè)備額定電壓的±5%

；頻率偏移不超過±0.2~0.5Hz；波形畸變率不超過給定值。保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。環(huán)保。二電力系統(tǒng)主要研究方向1電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

2電力信息分析與處理

3電力系統(tǒng)分析、運(yùn)行與控制

4電力系統(tǒng)動態(tài)仿真與控制

5電力系統(tǒng)安全防御與恢復(fù)控制

6電力市場

7電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性

8智能技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

9分布式發(fā)電與新能源技術(shù)

10電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

11電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

12電力系統(tǒng)故障分析與診斷

13高壓直流輸電與柔性交流輸電技術(shù)

14現(xiàn)代電能質(zhì)量

15配電網(wǎng)自動化

電力系統(tǒng)保護(hù)與控制分電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動控制兩部分。內(nèi)容包括：電力系統(tǒng)的電流保護(hù)，距離保護(hù)，縱聯(lián)保護(hù)，發(fā)電機(jī)和變壓器的保護(hù)，自動并列和重合閘裝置，勵磁自動控制和自動調(diào)頻等裝置的作用、原理、構(gòu)成和分析方法。控制涉及電力系統(tǒng)有潮流平衡電壓控制穩(wěn)定分析等電力系統(tǒng)分析涉及在線測量技術(shù)、實時相角測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制理論與技術(shù)、小電流接地選線方法、電力系統(tǒng)振蕩機(jī)理及抑制方法、發(fā)電機(jī)跟蹤同期技術(shù)、非線性勵磁和調(diào)速控制、潮流計算的收斂性、電網(wǎng)調(diào)度自動化仿真、電力負(fù)荷預(yù)測方法等方面

電力市場及其運(yùn)營基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、電力市場發(fā)展的需要和電力工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的具體情況，研究了電力市場的運(yùn)營模式，運(yùn)營流程中各步驟的具體規(guī)則；研究適合我國現(xiàn)階段電力市場運(yùn)營模式的期貨交易（年、月、日發(fā)電計劃）、轉(zhuǎn)運(yùn)服務(wù)等模塊的具體數(shù)學(xué)模型和算法，緊緊圍繞當(dāng)前電力市場運(yùn)營中亟待解決的理論問題。

人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展將專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯以及進(jìn)化理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)及其元件的運(yùn)行分析、警報處理、故障診斷、規(guī)劃設(shè)計等方面的實用研究。在上述實用軟件研究的基礎(chǔ)上開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究，以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的智能化水平。現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、靈活交流輸電系統(tǒng)、直流輸電的微機(jī)控制技術(shù)、動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)、有源電力濾波技術(shù)、大容量交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)和新型儲能技術(shù)等方面的研究

電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

通過將傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)以及模式識別技術(shù)等結(jié)合起來，針對電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測方法和故障診斷的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的基礎(chǔ)研究，開發(fā)了發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)設(shè)備、電容型設(shè)備和直流系統(tǒng)等主要電氣設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，全面提高電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。三電力系統(tǒng)發(fā)展新動向（一）柔性輸電系統(tǒng)

FACTS(FlexibleACTransmissionSystem)柔性輸電系統(tǒng)或靈活交流輸電系統(tǒng)1986年由美國電力研究中心(EPRI)的工程師N.G.HINGORANI首次提出FACTS概念。1995年IEEE對FACTS作了如下定義：FACTS是應(yīng)用電力電子技術(shù)及其它靜態(tài)控制器，增加系統(tǒng)可控度與提高輸電容量的交流輸電系統(tǒng)。也可定義為：綜合電力電子技術(shù)、微處理和微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)而形成的用于靈活快速控制交流輸電的新技術(shù)。更詳細(xì)地，F(xiàn)ACTS是應(yīng)用大功率、高性能的電力電子元件制成可控的有功或無功電源以及電網(wǎng)的一次設(shè)備等，以實現(xiàn)對輸電系統(tǒng)的電壓、阻抗、相位角、功率、潮流等的靈活控制，將原基本不可控的電網(wǎng)變得可以全面控制。從而大大提高電力系統(tǒng)的高度靈活性和安全穩(wěn)定性，使得現(xiàn)有輸電線路的輸送能力大大提高。解決遠(yuǎn)距離大容量輸送電能問題的途徑2條：1.新建高壓直流輸電線路；2.對已建成的交流輸電線路進(jìn)行技術(shù)改造，提高其輸送能力。通常采用的就是FACTS技術(shù)。FACTS技術(shù)的產(chǎn)生是解決輸電系統(tǒng)運(yùn)行和發(fā)展中遇到的各種困難的客觀需要。1、運(yùn)行方面的主要困難有如下幾項：1)輸電的可控性很差（與發(fā)電、配電和用電相比其可控性能是最差的），功率分布中不可控的的自由潮流變化很大。大電網(wǎng)運(yùn)行中的這一類問題長期困擾著運(yùn)行調(diào)度人員，并且在電網(wǎng)中造成大量電能損耗或被迫降低輸送能力；

2)輸電網(wǎng)缺少快速控制手段，在功率輸送過程中常造成功率繞送和功率倒流情況，此外還有大量輸電受限制的“瓶頸”環(huán)節(jié)；3)開關(guān)動作速度慢，交流輸電線需要經(jīng)常投切，以改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或斷開故障，但目前只能依靠機(jī)械型斷路器，而此類斷路器速度慢、維修量大，是影響暫態(tài)穩(wěn)定問題的重要因素。2、輸電系統(tǒng)發(fā)展方面的主要困難概括起來有如下幾項：1)由于環(huán)境和地域因素，很多國家建造新的架空線路已很難獲得批準(zhǔn)，因此電力公司不得不將現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行在更高的負(fù)荷水平上，但是更高的負(fù)荷水平增加了功率損耗并降低了可靠性，使運(yùn)行更加困難；2)電力系統(tǒng)市場化改革后，未來的發(fā)電模式是不確定的，導(dǎo)致了對輸電設(shè)施投資的困難；3)低水平的負(fù)荷增長率使投資建設(shè)新的輸電線路變得不合算，而能少量增加現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)容量以滿足低水平負(fù)荷增長需要的技術(shù)具有很大的優(yōu)勢。大功率可控半導(dǎo)體器件制造及微電子控制技術(shù)的發(fā)展，使FACTS技術(shù)的推廣應(yīng)用成為可能；而大型互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行對電力系統(tǒng)潮流及其穩(wěn)定性控制的需求，是該技術(shù)發(fā)展的原動力。FACTS技術(shù)最具代表性的項目，是90年代起開發(fā)的可控串聯(lián)電容補(bǔ)償(TCSC)和新型靜止無功補(bǔ)償器(STATCOM)。美國已有三個TCSC試驗工程，其中用于500KV輸電工程的一個TCSC為6組全控型，于1993年投入試運(yùn)行，而100Mvar的STATCOM也于1996年初試運(yùn)。許多國家投入相當(dāng)?shù)娜肆ξ锪Γ芯块_發(fā)新型的靜止補(bǔ)償器、可控移相器、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、電氣制動器等。我國靜止無功補(bǔ)償器制造技術(shù)是在90年代發(fā)展起來的，但僅限于大型工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用。在一些高等學(xué)校和科研單位對TCSC、STATCOM以及UPFC有所研究，但多限于數(shù)學(xué)或物理模型的研究。近年來，隨著新建電廠的不斷并網(wǎng)發(fā)電，我國總裝機(jī)容量上了新的臺階，然而整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)了輸電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)滯后于電廠建設(shè)的問題。許多長距離輸電線輸送的功率受到穩(wěn)定極限的限制，這些輸電線路中間和受端由于缺乏強(qiáng)有力的電壓支撐，其穩(wěn)定極限大大低于其熱穩(wěn)定極限，這導(dǎo)致送端的發(fā)電廠窩電現(xiàn)象突出，發(fā)電廠的容量不能得到充分地應(yīng)用。如何提高長距離輸電線的穩(wěn)定極限，使其接近甚至達(dá)到其熱穩(wěn)定極限是一項有價值而且緊迫的工作。FACTS技術(shù)為增強(qiáng)輸電系統(tǒng)提供了新的手段。安裝在長距離輸電線中間或受端的靜止無功補(bǔ)償裝置（STATCOM）能夠提供電壓支撐從而能極大地提高長距離輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1、能在較大范圍有效地控制潮流，功率潮流可按事先計劃的線路流動；2、線路的輸送能力可增大至接近導(dǎo)線的熱極限，從而提高輸送能力；3、備用發(fā)電機(jī)組容量可從典型的18％減少到15％，甚至更少；4、電網(wǎng)和設(shè)備故障的危害可得到限制，防止線路串級跳閘，以避免事故擴(kuò)大；5、消除電力系統(tǒng)振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。發(fā)展柔性交流輸電系統(tǒng)的主要意義用于輸電系統(tǒng)的FACTS裝置包括：SVC（靜止無功補(bǔ)償器）、STATCOM（靜態(tài)同步補(bǔ)償器）、TCSC（晶閘管可控串補(bǔ)）、TSSC（晶閘管開關(guān)串聯(lián)電容器）、UPFC（統(tǒng)一潮流控制器）、TCPST（可控移相器）等。分類:柔性輸電裝置按其在系統(tǒng)中的聯(lián)接方式可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和綜合型。SVC和STATCOM是并聯(lián)型；TCSC和TSSC是串聯(lián)型；UPFC和TCPST是綜合型。其中串聯(lián)補(bǔ)償裝置，如TCSC、TSSC等，能使輸電線路的阻抗變小，從而相當(dāng)于縮短了輸電線路的長度，因此是提高系統(tǒng)輸送容量和增強(qiáng)暫態(tài)穩(wěn)定性的重要手段；而并聯(lián)補(bǔ)償裝置如STATCOM，通過與系統(tǒng)進(jìn)行無功功率交換，以維持線路電壓恒定，因此是抑制系統(tǒng)電壓波動、閃變、不對稱和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的有力工具；UPFC則綜合了串、并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓δ埽軐€路電壓、阻抗和相位進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)控制潮流、阻尼振蕩和提高輸電能力等多種功能。（二）電力市場

目前，許多國家的電力工業(yè)都在進(jìn)行打破壟斷、解除管制、引入競爭、建立電力市場的電力體制改革，目的在于更合理地配置資源，提高資源利用率，促進(jìn)電力工業(yè)與社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在我國，電力工業(yè)快速發(fā)展的同時，電力體制改革也逐步深入，電力工業(yè)以"公司制改組、商業(yè)化運(yùn)營、法制化管理"為改革目標(biāo)的基本取向，從現(xiàn)在起到21世紀(jì)初，在發(fā)電領(lǐng)域?qū)⒅鸩揭敫偁帣C(jī)制，逐步形成開放發(fā)電側(cè)的經(jīng)營模式，即各發(fā)電公司按電價競爭上網(wǎng)的市場機(jī)制，即形成了初步的電力市場化。電力市場包括廣義和狹義兩種含義。廣義的電力市場是指電力生產(chǎn)、傳輸、使用和銷售關(guān)系的總和。狹義的電力市場即指競爭性的電力市場，是電能生產(chǎn)者和使用者通過協(xié)商、競價等方式就電能及其相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行交易，通過市場競爭確定價格和數(shù)量的機(jī)制。競爭性電力市場具有開放性、競爭性、計劃性和協(xié)調(diào)性。競爭性電力市場的要素包括市場主體(售電者、購電者)、市場客體(買賣雙方交易的對象，如電能、輸電權(quán)、輔助服務(wù)等)、市場載體、市場價格、市場規(guī)則等。電力市場的模式模式一：壟斷模式（Monopoly）（a）描述的是發(fā)電、輸電及配電一體化的電力公司（b）描述的是發(fā)電與輸電構(gòu)成一個部門，該部門向當(dāng)?shù)氐膲艛嗯潆姴块T出售電力。這一模式不排除不同地域的電力公司之間的雙邊交易，如圖所示，這些交易發(fā)生在批發(fā)層面上。

模式二：單一買方模式（Purchasingagency）

圖（a）是電力工業(yè)引入競爭的第一步，電力公司不再擁有全部發(fā)電容量，獨(dú)立發(fā)電廠商(IPP)接入電網(wǎng)，并將電力躉售給電力公司。圖（b）是這一模式進(jìn)一步的演變，電力公司的發(fā)電業(yè)務(wù)全部分離出去，不再擁有任何發(fā)電容量，他們向IPP購買電力再躉售給配電公司此模式中發(fā)電市場只有一個買方，缺乏充分競爭所需的足夠多買方，因此這種模式競爭有限，僅僅在發(fā)電運(yùn)營方面引入了競爭，所以缺乏自由市場經(jīng)濟(jì)的價格發(fā)現(xiàn)機(jī)制。在電力需求增長較快的發(fā)展中國家，常采用該模式作為吸引民間電力投資的重要途徑。模式三：批發(fā)（躉售）競爭模式（Wholesalecompetition）

在批發(fā)交易的層面上，仍然要集中進(jìn)行的運(yùn)作是現(xiàn)貨交易市場的運(yùn)營及輸電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。在零售層面上，系統(tǒng)仍將處于集中控制之中，因為每一個配電公司不僅運(yùn)營本地的配電網(wǎng)，還代表它所轄區(qū)域內(nèi)用戶的利益來購買電力。與模式二的不同是，配電公司可直接向發(fā)電商購電，大用戶也被允許自主購買電力，這些交易均在批發(fā)市場中進(jìn)行。批發(fā)市場可以是聯(lián)營體或者雙邊交易的形式。模式四：零售模式（Retailcompetition）

在這種模式下，所有用戶都可以自由選擇電力供應(yīng)商。由于交易成本的原因，只有大用戶才會直接從批發(fā)市場上購買電力，中小型用戶一般從零售商那里購電，而零售商在批發(fā)市場上購電。在這種模式下，配電公司的經(jīng)營通常與零售活動分開，配電公司不再對其電網(wǎng)覆蓋地區(qū)的電力供應(yīng)擁有壟斷權(quán)。這個模式中，唯一保留壟斷作用的就是輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。實現(xiàn)這一模式需要大量的復(fù)雜工作，如計量、結(jié)算、通信與數(shù)據(jù)傳輸?shù)取］旊娕c配電的費(fèi)用需要向參與者收取，因為這些網(wǎng)絡(luò)仍然是壟斷的，所以仍需以管制為基礎(chǔ)。

這些模式相互區(qū)別的關(guān)鍵點(diǎn)就在于各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中引入競爭的程度以及誰有權(quán)選擇競爭市場中的發(fā)電商。四種模式依次提供了逐漸增多的選擇，也逐步縮小了壟斷的范圍。有爭議的問題：在許多國家，電力行業(yè)競爭的引入是伴隨著電力工業(yè)的私有化改革一同進(jìn)行的。私有化是政府把公有制企業(yè)賣給個人投資者，于是這些企業(yè)就變?yōu)樗接械?、以營利為目的公司。但是，私有化并不是引入競爭的前提。上述4種模型都沒有要求對應(yīng)特定的所有權(quán)形式，公有制企業(yè)可以并且在很多情況下正在和私有企業(yè)進(jìn)行競爭。美國的電力市場化道路美國已經(jīng)形成的有組織的電力市場包括新英格蘭ISO、紐約ISO、PJM、德州ERCOT和加州ISO。這些市場內(nèi)一般都存在集中的日前市場和實時市場，并允許進(jìn)行短期的電力雙邊交易。典型的是加州和PJM。美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（FERC）于2002年7月31日頒布《標(biāo)準(zhǔn)電力市場設(shè)計》，試圖為全美各區(qū)域的電力批發(fā)市場建設(shè)提供一個有效的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

美國在放松電力管制過程中，出現(xiàn)了加州大停電和電價飛漲、電力公司申請破產(chǎn)保護(hù)這樣的重大問題，令政府驚惶失措，令世人震驚。加州改革方案中存在固有的缺陷：一是強(qiáng)迫電力公司出售５０％的發(fā)電容量，而同時沒有要求電力公司和發(fā)電商之間簽訂長期穩(wěn)定的供購電合同。二是要求電力公司必須１００％從現(xiàn)貨市場購電，沒有期貨市場，市場無法提供反映長期供求關(guān)系的價格信號。三是缺乏科學(xué)合理的價格傳導(dǎo)機(jī)制，對最終用戶的零售價格凍結(jié)，而批發(fā)市場價格可以大幅波動和上漲，使得處于中間環(huán)節(jié)的電力公司無所適從，價格倒掛，最終申請破產(chǎn)保護(hù)。四是保證電網(wǎng)用電增長需要的供電責(zé)任不落實，將這一重大責(zé)任寄托于市場的自我調(diào)節(jié)。另外，環(huán)保主義者對環(huán)境保護(hù)的不切實際的苛求，也是造成加州十年沒有建發(fā)電機(jī)組，投產(chǎn)新的輸電線路的原因之一。

美國最大的東部PJM市場根據(jù)實際情況選擇了縱向整合電力改革模式，獲得了成功。具體做法是：將各電力公司發(fā)電、輸電、配電、供電進(jìn)行功能性分離，財務(wù)分開核算。將輸電分離交給系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行者管理，不要求強(qiáng)制出售發(fā)電廠，引入競爭機(jī)制，逐步放開供電，用戶有權(quán)選擇供電商。PJM負(fù)責(zé)輸電系統(tǒng)經(jīng)營，進(jìn)行職能管理，提出輸電計劃對發(fā)電廠進(jìn)行調(diào)度，不擁有輸電資產(chǎn)，公平為市場參與者提供輸電服務(wù)和電力交易市場。電力公司及供電商分別對用戶供電負(fù)責(zé)，供電負(fù)荷要有發(fā)電容量保證并有必要的備用容量，不足將受處罰。發(fā)電容量來源由三部分組成：（１）本公司電廠；（２）雙邊交易合同；（３）現(xiàn)貨市場和一天期貨市場。電力市場交易容量約占１５％左右。為反映電網(wǎng)內(nèi)部能力限制和擁堵，電力市場實行分區(qū)邊際定價機(jī)制。

２０００年美國聯(lián)邦能源管制委員會提出要建立區(qū)域輸電機(jī)構(gòu)，在跨州的一定區(qū)域范圍內(nèi)，創(chuàng)造一個中間沒有隔離層、沒有獨(dú)斷層的完整的輸電經(jīng)營系統(tǒng)。區(qū)域輸電機(jī)構(gòu)的重要作用，一個是集中精力把輸電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)好，一個是監(jiān)督系統(tǒng)的運(yùn)行潮流。澳大利亞的電力市場澳大利亞電力市場采用中心交易市場（POOL）模式，其兩個基本成分是集中協(xié)調(diào)的調(diào)度程序和現(xiàn)貨（實時）市場。發(fā)電商賣電給電力庫（POOL），供電商從電力庫買電，形成全國統(tǒng)一的電力交易市場。電力庫采用委員會管理制度，人員由發(fā)電、供電、電力用戶及社會賢達(dá)人士組成，電力庫的日常管理工作由電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)，電網(wǎng)公司不是電力庫成員，但代表電力庫工作。歐盟的電力市場

歐盟于1996年12月19日一致通過關(guān)于放寬電力市場的指令，倡導(dǎo)建設(shè)統(tǒng)一電力市場，內(nèi)容包括：一、有選擇權(quán)用戶可自由選擇供電商，參與的歐盟及歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)１３個國家必須依據(jù)時間表開放供電市場。二、供電市場可采用不同的業(yè)務(wù)模式。一種是第三方接入：有選擇權(quán)的用戶和供電商可接入供電網(wǎng)絡(luò)；允許采用縱向整合化系統(tǒng)，但必須將發(fā)電、輸電和配電行業(yè)的會計賬目分開；可采用管制價格或協(xié)商價格。另一種是單一買家：有選擇權(quán)的用戶可與獨(dú)立供電商簽訂合同，但所有電力均由單一買家供應(yīng)，而單一買家則按約定價格向合約供電商購買電力。三、對于發(fā)電市場，歐洲國家可選擇采用招標(biāo)機(jī)制或許可證制度來監(jiān)管新的發(fā)電容量。法國電力公司在電力行業(yè)中占據(jù)絕對統(tǒng)治地位，總發(fā)電量和裝機(jī)容量占全國的94％，擁有100％的輸電業(yè)務(wù)，自1958年起擁有75年輸電網(wǎng)的獨(dú)家經(jīng)營權(quán)，擁有全國96％的配售業(yè)務(wù)，擁有100％的電力進(jìn)出口業(yè)務(wù)。盡管有來自歐盟的壓力，但法國政府反對電力工業(yè)破碎化，追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。法國沒有將法國電力公司私有化的意愿，也沒有將法國電力公司分解為若干公司的意愿，只是按規(guī)定將其發(fā)、輸、配業(yè)務(wù)實現(xiàn)功能分離和財務(wù)分開；確立供電市場開放時間表和有選擇權(quán)用戶；建立生產(chǎn)許可證制度；設(shè)立一個電力監(jiān)管委員會。我國的電力改革三個階段：20世紀(jì)80年代改革開放后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力短缺，1995年實行多家辦電1997年1月，國家電力公司成立。目標(biāo)：政企分開，打破壟斷，引入競爭，優(yōu)化資源配置2002年3月，電力體制改革工作小組成立2004年1月15日，東北區(qū)域電力市場模擬運(yùn)行在遼寧沈陽正式啟動，成為我國第一個正式建立的區(qū)域電力市場。東北區(qū)域電力市場開放部分發(fā)電市場，采用兩部制上網(wǎng)電價全電量競爭模式，容量電價由國家價格主管部門調(diào)整和制定，電量電價由市場競爭決定。模擬運(yùn)行階段將開展年度合同交易和月度合同交易，按多段報價方式進(jìn)行，對報價進(jìn)行網(wǎng)損修正，以市場總購電費(fèi)最低為目標(biāo)進(jìn)行競價交易。后續(xù)將適時開放發(fā)電權(quán)市場；按照國家有關(guān)文件規(guī)定，開展發(fā)電公司（廠）與大用戶雙邊交易試點(diǎn)；建立輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制。華東電力市場模擬運(yùn)行

啟動于2004年5月18日，一期交易類型包括：年度合同、月度合約競價、日前現(xiàn)貨競價和實時平衡機(jī)制。隨著市場發(fā)育，將逐步開放周、季度及一年以上的電能交易。華東電力市場運(yùn)行初期，約85%的電能交易以年度合同方式確定；15%左右的電能開展市場競爭。同時，各省電力公司作為購電者，在區(qū)域電力交易平臺競爭購電。模擬運(yùn)行期間，華東電力市場有競價電廠59個，競價機(jī)組171臺，競價容量4338.8萬千瓦，占華東總裝機(jī)容量的一半以上。2006年4月華東電力市場進(jìn)入試運(yùn)行階段，有70多家發(fā)電企業(yè)，200多臺機(jī)組參與市場競爭，競爭容量約為6000萬千瓦，采用“全電量競爭加差價合約”的市場模式，按市場價格結(jié)算的電量約占總電量的10％。（三）智能電網(wǎng)

每年美國不可靠的電力所造成的損失多于1000億美元...相當(dāng)于花一美元買電，同時還得付出30美分的停電損失。(GalvinElectricityInitiative,2005)僅擾動和斷電（即，不計大停電）每年的損失就達(dá)790億美元。(LBNL,2004)少賣電的損失一年可達(dá)1.35億美元。(Primen,2004)紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員（ISO),躉售電價中23％是阻塞成本，它們?nèi)哭D(zhuǎn)嫁給用戶。(PNNL,2006)美加大停電損失:$40-60億,5000萬人受影響。驅(qū)使人們研究智能電網(wǎng)的，不是電能的成本，而是電能不合格的成本. EnergyDirector,OracleCorporation,2004實現(xiàn)（以抵御事故擾動為目的）安全穩(wěn)定運(yùn)行降低大規(guī)模停電的風(fēng)險實現(xiàn)分布式電力系統(tǒng)：處理數(shù)以萬計的分布式電源高級市場化

現(xiàn)實電網(wǎng)的利用系數(shù)很低（據(jù)美國統(tǒng)計，約55%）需要電力公司與用戶友好合作，達(dá)到雙贏；開發(fā)高透明度的用戶界面，以便實現(xiàn)負(fù)荷消減和更具彈性的負(fù)荷需求，提高現(xiàn)實電網(wǎng)的利用率。而通訊與信息技術(shù)已為此準(zhǔn)備好了條件。對電網(wǎng)各種約束日益嚴(yán)格（提高可靠性、提高電能質(zhì)量、節(jié)能降損和環(huán)保）分布式發(fā)電存儲需求管理智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)1硬件基礎(chǔ)：電網(wǎng)和建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)。2軟件基礎(chǔ)：智能的控制技術(shù)，是指診斷電網(wǎng)狀態(tài)，防止供電中斷，改善電能質(zhì)量擾動的裝置和算法。將來智能電網(wǎng)的功能智能電網(wǎng)是促進(jìn)電力行業(yè)全價值鏈生產(chǎn)、運(yùn)行、經(jīng)營各環(huán)節(jié)根本性轉(zhuǎn)變的解決方案為了解決這些問題，國際上形成了一些大型科研群體,開展面向21世紀(jì)電網(wǎng)的研究。常見國外關(guān)于智能電網(wǎng)的名詞：

IntelliGrid

SHG(selfhealinggrid)

SmartGrid(SmartGrids)

ModernGrid

SHG主要是對配網(wǎng)而言由于Smart不好譯，中文大家多用“智能電網(wǎng)”一詞智能電網(wǎng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)高級計量體系A(chǔ)MI用戶戶內(nèi)網(wǎng)HAN計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需求響應(yīng)負(fù)荷控制遠(yuǎn)程開合分時電價（送到用戶）自動讀表AMR（按小時讀表，遠(yuǎn)方編程，電能計量，電能質(zhì)量監(jiān)視，負(fù)荷調(diào)查，停運(yùn)撿出）配電SCADA配電快速仿真與模擬DFSM高級配電運(yùn)行ADODER運(yùn)行高級配電自動化高級保護(hù)與控制（帶有高級傳感器的）運(yùn)行管理系統(tǒng)停運(yùn)管理系統(tǒng)配電

GISAC/DC微網(wǎng)運(yùn)行新型電力電子裝置變電站自動化高級保護(hù)高級輸電網(wǎng)元件阻塞管理輸電系統(tǒng)仿真與模擬高級的輸電運(yùn)行ATOISOEMS可視化輸電SCADA，

WAMS輸電GIS

配電AAM基于條件維護(hù)規(guī)劃設(shè)計/建設(shè)資產(chǎn)利用輸電AAM記錄

AMI

ADO

AAM

ATO能量傳輸鏈四個環(huán)節(jié)均衡時行為和效率最高四個環(huán)節(jié)中，配電與用戶間的互動相對較弱，尤其缺少可視化和控制信息技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步，已使實現(xiàn)AMI和ADO的花費(fèi)可以接受輸電發(fā)電用戶側(cè)配電側(cè)輸電側(cè)發(fā)電廠配電用電高級計量體系A(chǔ)MIAMI授權(quán)給用戶，使系統(tǒng)同負(fù)荷建立起聯(lián)系，使用戶能夠支持電網(wǎng)的運(yùn)行TextTextText美國的典型峰荷日的負(fù)荷與備用餅圖

GFAs的電器包括：電暖氣，空調(diào)，熱水器，電冰箱。GFAs的潛力超過運(yùn)行備用的需要同電網(wǎng)友好的電器（GFAs）可幫助電網(wǎng)提高設(shè)備利用率和防止停電事故的發(fā)生同電網(wǎng)友好的電器GFAs感知電網(wǎng)的頻率漂移自動擔(dān)負(fù)調(diào)頻的任務(wù)，起到旋轉(zhuǎn)儲備的作用智能儀表SmartMeterTransformerMeterFeederMeter(energy)FeederMeter(current)FeederMeter(energy)高級配電運(yùn)行（ADO）AAMAMIADOATO高級配電運(yùn)行（ADO）功能使“自愈”（“SelfHealing”）成為可能；ADO同AMI,ATOandAAM的密切配合實現(xiàn)配電系統(tǒng)（運(yùn)行和資產(chǎn)管理）優(yōu)化用戶端口電能質(zhì)量高級的傳感器高級電力電子分布式能源高級配電自動化

把積極的電力用戶集成到配電網(wǎng)中

使用戶參與到（削峰的）輸電運(yùn)行輔助服務(wù)中來

配電靈活輸電DFACTS和配電靜止無功補(bǔ)償安置的計算

使DFACTS參與到網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中來

使中壓與低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量優(yōu)化

使電能質(zhì)量可以評估

把分布式能源單元接入配電網(wǎng)

使參與者能夠提供輔助服務(wù)(帶有企業(yè)EMS的電網(wǎng)傳感器)IECSAD-FSMT-FSM設(shè)想中的未來電網(wǎng)高級輸電運(yùn)行（ATO）

ATO強(qiáng)調(diào)阻塞管理和降低大規(guī)模停運(yùn)的風(fēng)險ATO同AMI,ADOandAAM的密切配合實現(xiàn)輸電系統(tǒng)的（運(yùn)行和資產(chǎn)管理）優(yōu)化風(fēng)電（特別是大規(guī)模風(fēng)電）入網(wǎng)運(yùn)行是個具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，電力系統(tǒng)將面臨如何調(diào)度峰荷和如何維持穩(wěn)定的問題End-uses&DRDistributionSystemTransmissionSystemEnergyStorageFuelSupplySystemFuelSource/StoragePowerPlantsRenewablePlantsDataCommunicationWideAreaControlSensorsControllersZIPMDynamicLoadModelsMonitoring,Modeling,Analysis,Coordination&Control高級資產(chǎn)管理（AAM）AMI、ADO和ATO同資產(chǎn)管理過程的集成將大大改進(jìn)電網(wǎng)的運(yùn)行和效率ATO強(qiáng)調(diào)阻塞管理

AAM大大地改善資產(chǎn)管理AMI授權(quán)給用戶，使系統(tǒng)同負(fù)荷建立起聯(lián)系，使用戶能夠支持電網(wǎng)的運(yùn)行ADO使系統(tǒng)可自愈

AMIandDRDistribution(ADO)Transmission(ATO)AssetManagement(AAM)AMI同用戶建立通訊聯(lián)系提供帶時標(biāo)的系統(tǒng)信息ATO使用ADO信息改善運(yùn)行和管理輸電阻塞AMI使用戶能夠訪問市場ADO使用AMI的通訊收集配電信息使用AMI信息改善運(yùn)行AAM使用AMI,ADO,andATO的信息與控制，改善:運(yùn)行效率資產(chǎn)使用成本效益AMIADO/AAMATO/AAM智能電網(wǎng)的是歷史發(fā)展的必然，不是可搞可不搞的，而且現(xiàn)實條件業(yè)已具備。它是促進(jìn)電力行業(yè)全價值鏈生產(chǎn)、運(yùn)行、經(jīng)營各環(huán)節(jié)根本性轉(zhuǎn)變的解決方案。啟動智能電網(wǎng)的研究項目—戰(zhàn)略研究與技術(shù)研究

1）智能電網(wǎng)涵蓋AMI、ADO、ATO和AAM，它們之間的密切配合實現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)研究的四大目標(biāo)。為此有許多新技術(shù)需要研究與開發(fā)，特別是需要建立標(biāo)準(zhǔn)；

2）開展智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略研究：在決策時應(yīng)做智能電網(wǎng)的詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和預(yù)測,以便：顯示成本－效益，和確定實現(xiàn)智能電網(wǎng)目標(biāo)（清潔、效率、可靠性、安全）的最佳道路。做好智能電網(wǎng)規(guī)劃：集成的能量與通訊系統(tǒng)IECSA是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，在配電網(wǎng)規(guī)劃中宜盡早慮（我國不應(yīng)該繼續(xù)規(guī)劃僅適應(yīng)模擬技術(shù)時代的電網(wǎng)）。四分布式發(fā)電與微網(wǎng)技術(shù)分布式發(fā)電（DistributedGeneration,DG）是指為滿足特定用戶的需要、支持現(xiàn)存配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、靠近用戶側(cè)、配置功率為數(shù)kW至幾十MW的小型、高效、清潔的發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)施

分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)和用戶來說是多用途的，可以作為備用發(fā)電容量、削峰容量，也可承擔(dān)系統(tǒng)基本負(fù)荷；對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行，分布式發(fā)電還可起到電壓自動調(diào)節(jié)、電壓穩(wěn)定、系統(tǒng)穩(wěn)定等作用。分布式發(fā)電引入的原因傳統(tǒng)電力系統(tǒng)存在的問題:

不能靈活跟蹤負(fù)荷的變化對于偏遠(yuǎn)地區(qū)的負(fù)荷不能進(jìn)行理想的供電，原因有如下兩種：距離供電中心較遠(yuǎn)及自然條件的惡劣對傳統(tǒng)輸電網(wǎng)的接入的限制；大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中局部事故極易擴(kuò)散，導(dǎo)致大面積的停電；環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重分布式電源發(fā)電功率在數(shù)千瓦至50兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近為用戶供電的電源。應(yīng)用較多的分布式電源主要有微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏發(fā)電、小型風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等。

(1)微型燃?xì)廨啓C(jī)微型燃?xì)廨啓C(jī)是以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型氣輪機(jī)，其發(fā)電原理與大中型燃?xì)廨啓C(jī)相同。其發(fā)電效率可達(dá)30％，如實行熱電聯(lián)產(chǎn)，效率可提高到75％。微型燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、發(fā)電效率高、污染小、運(yùn)行維護(hù)簡單。

(2)燃料電池燃料電池的基本原理與一般原電池相似，可將燃料氧化反應(yīng)所釋放的能量直接轉(zhuǎn)換為電能。但是與一般原電池不同的是，在燃料電池中，反應(yīng)物燃料及氧化劑（空氣或氧）可以連續(xù)不斷地供給電池，反應(yīng)產(chǎn)物可以連續(xù)不斷地從電池排出，同時連續(xù)不斷地輸出電能和熱能。實用的燃料電池都以氫為燃料，由于氫在自然界不易獲得，因此天然氣或液化石油氣在進(jìn)入燃料電池之前必須進(jìn)行重整和純化。

安裝在柏林的250kWPEMFC燃料電池電站

（3）光伏電池光伏電池發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，指的是光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子（光波）產(chǎn)生光電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。

（4）小型風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。1.微型燃?xì)廨啓C(jī)：體積小，重量輕；建造成本和運(yùn)行成本低；發(fā)電效率高，污染少；運(yùn)行維護(hù)簡單。

2.光伏電池：結(jié)構(gòu)簡單、體積小且輕；易安裝，易運(yùn)輸，建設(shè)周期短；容易啟動，維護(hù)簡單，隨時使用，保證供應(yīng)；清潔，安全，無噪聲；可靠性高，壽命長；太陽能無處不有，應(yīng)用范圍廣；降價速度快，能量償還時間有可能縮短。3.風(fēng)電場：無污染、可再生、零成本的清潔能源。4.生物質(zhì)能：轉(zhuǎn)化設(shè)備安全可靠，維修保養(yǎng)方便；就地利用；可再生能源，污染小、清潔衛(wèi)生。5.燃料電池：高效；環(huán)境友好；安靜；可靠性高。分布式發(fā)電的意義分布式發(fā)電有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)經(jīng)濟(jì)：能源合理利用，提高能源利用效率（60%——90%）；節(jié)能效果好，投資回報率高；就近供電減少網(wǎng)損；(2)環(huán)保：分布式發(fā)電主要利用天然氣和太陽能等能源，排放污染物少，減輕環(huán)保壓力；(3)能源：多種能源利用；(4)系統(tǒng)安全及可靠性：在調(diào)峰問題、備用問題上可以提高供電可靠性和供電質(zhì)量，防止大面積停電事故的發(fā)生；(5)電力市場：適應(yīng)電力市場發(fā)展需要，多家辦電打破電力部門壟斷；(6)投資風(fēng)險：分布式發(fā)電投資少、周期短、回報快，大大降低大型電站建設(shè)風(fēng)險；(7)扶貧：解決邊遠(yuǎn)地區(qū)供電困難。分布式發(fā)電與電網(wǎng)的相互影響

1對電能質(zhì)量的影響

1）電壓調(diào)整由于分布式發(fā)電是由用戶來控制的，因此用戶將根據(jù)自身需要頻繁地啟動和停運(yùn)，這會使配電網(wǎng)的電壓常常發(fā)生波動。分布式發(fā)電的頻繁啟動會使配電線路上的負(fù)荷潮流變化大，從而加大電壓調(diào)整的難度，調(diào)節(jié)不好會使電壓超標(biāo)。另外，若分布式電源為采用異步電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組，由于需從配電網(wǎng)吸收無功功率，且該無功功率隨風(fēng)的大小和相應(yīng)的有功功率變動而波動，使電壓調(diào)節(jié)變得困難2）電壓閃變當(dāng)分布式發(fā)電與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時，因有配網(wǎng)的支撐，一般不易發(fā)生電壓閃變，但切換成孤島運(yùn)行時，如無儲能元件或儲能元件功率密度或能量密度太小，就易發(fā)生電壓閃變。3）諧波畸變和直流注入電力電子型電源易產(chǎn)生諧波，造成諧波污染。2對配電網(wǎng)可靠性產(chǎn)生不利影響包括：①大系統(tǒng)停電時，由于燃料（如天然氣）中斷或輔機(jī)電源失去，部分分布式發(fā)電會同時停運(yùn)，這種情況下無法提高供電的可靠性。②分布式發(fā)電與配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配合不好，可能使繼電保護(hù)誤動，反而降低可靠性。③不適當(dāng)?shù)陌惭b地點(diǎn)、容量和連接方式會降低配電網(wǎng)的可靠性。譬如，由于燃料電池等DG的響應(yīng)過程本身難以跟蹤負(fù)荷的變化速率，更不用說在與配網(wǎng)解列后保持適當(dāng)?shù)碾娔苜|(zhì)量。3孤島運(yùn)行問題孤島運(yùn)行是DG需要解決的一個極為重要的問題。一般而言，DG的保護(hù)繼電器在執(zhí)行自身功能時，并不接受來自于任何外部與之所聯(lián)系統(tǒng)的信息。如此，配網(wǎng)的斷路器可能已經(jīng)斷開，但分布式發(fā)電的繼電器還未能檢測出這種狀況，不能迅速地做出反應(yīng)，仍然向部分饋線供電，最終造成系統(tǒng)或人員安全方面的損害，所以孤島檢測尤為重要另外，對于光伏發(fā)電并網(wǎng)還有一些特殊問題。由于光伏在白天發(fā)電，在并網(wǎng)運(yùn)行且無蓄電池的情況下，會產(chǎn)生反向功率輸入電網(wǎng)，此時由于云層的變化而造成公共連接點(diǎn)的電壓波動和電壓升高，如與各相負(fù)荷連接的光伏發(fā)電設(shè)備數(shù)量不均勻的話，很容易產(chǎn)生不平衡電流和不平衡電壓。V.S.

微網(wǎng)世界上絕大多數(shù)能源電力專家認(rèn)為，分布式發(fā)電（DistributedGenerators,DG）與大電網(wǎng)相結(jié)合是是電力系統(tǒng)的未來重要發(fā)展研究方向，但分布式電源的接入使得配電網(wǎng)由單一的輻射狀網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楸椴茧娫春陀脩舻幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)，必將給配電網(wǎng)帶來一系列影響。為緩解能源需求，實現(xiàn)節(jié)能減排，充分發(fā)揮分布式發(fā)電的效益和價值，微網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究受到廣泛關(guān)注。

由分布式電源、儲能裝置和負(fù)荷組成的可控、可獨(dú)立運(yùn)行的電力系統(tǒng)被稱為微網(wǎng)，見下圖。當(dāng)主網(wǎng)發(fā)生某種擾動事故時，微網(wǎng)能無縫（seamless，又譯平滑）切換到獨(dú)立運(yùn)行（isolatedoperation）或稱孤網(wǎng)運(yùn)行（islandingoperation）狀態(tài)從主網(wǎng)脫離。當(dāng)主網(wǎng)擾動清除回復(fù)正常后，微網(wǎng)又能重新與主網(wǎng)同步并入主網(wǎng)。目前，國際上對微電網(wǎng)的基本共識是：微電網(wǎng)是由各種分布式電源、儲能單元、負(fù)荷以及監(jiān)控和保護(hù)裝置組成的集合具有靈活（Flexible）的運(yùn)行方式和可調(diào)度性能何謂“靈活”？——能在并網(wǎng)運(yùn)行和孤島（自主）運(yùn)行兩種模式間切換；通過相關(guān)控制裝置間的協(xié)調(diào)配合，可同時向用戶提供電能和熱能微網(wǎng)組成元素包括：微電源（Microsource，MS）或微源，內(nèi)容基本包括前述分布式電源的種類，如風(fēng)電、光伏、燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、生物質(zhì)發(fā)電等；負(fù)荷，包括敏感負(fù)荷（sensitiveloads）和非敏感負(fù)荷；快速開關(guān)，用于將微網(wǎng)與主網(wǎng)分離與再并網(wǎng)（reconnection）。微網(wǎng)控制及調(diào)度系統(tǒng)微網(wǎng)的典型應(yīng)用場景包括：1）以家庭為中心的社區(qū)供電、偏遠(yuǎn)的農(nóng)村及郊區(qū)供電2）學(xué)術(shù)或公共社區(qū)諸如大學(xué)校園、山野中心、工業(yè)園區(qū)及寫字樓地帶。微網(wǎng)的優(yōu)勢體現(xiàn)在：1）微網(wǎng)內(nèi)用戶的就近取電和取熱，從整體上看提高了能源的利用率；2）清潔能源的使用能實現(xiàn)CO2的低排放乃至零排放，從而顯著地保護(hù)自然環(huán)境；3）對間歇式能源的發(fā)電特征，通過合理的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制策略，可以保證對主電網(wǎng)不造成較大的沖擊。分布式發(fā)電的劣勢

就微網(wǎng)中微源與微網(wǎng)的協(xié)調(diào)及微網(wǎng)自身與主網(wǎng)的協(xié)調(diào)網(wǎng)源協(xié)調(diào)，其尚存的技術(shù)攻關(guān)難點(diǎn)包括：

1）從幾毫秒到幾年的時間標(biāo)尺內(nèi)的微網(wǎng)內(nèi)部精確的能量管理和功率匹配。

2）同主網(wǎng)間的關(guān)系定位

3）儲能裝置及技術(shù)

4）需求管理（可以減小儲能裝置的規(guī)模從而降低微網(wǎng)建設(shè)成本）

5）源荷之間的季節(jié)性匹配微網(wǎng)與分布式發(fā)電的區(qū)別及聯(lián)系

分布式發(fā)電與微網(wǎng)的最重要區(qū)別就在于：

前者禁止孤島運(yùn)行；而后者允許甚至人為安排孤島運(yùn)行。

這種區(qū)別的產(chǎn)生是由兩者在配網(wǎng)中的不同地位所決定的：前者在配電網(wǎng)中的地位是負(fù)荷層的，準(zhǔn)確說即有源負(fù)荷或“負(fù)的負(fù)荷”（潮流計算觀點(diǎn)）；

而后者從其概念提出之際就被當(dāng)作是一個獨(dú)立的電力系統(tǒng)而對待，其設(shè)計宗旨為與配電網(wǎng)互利共生，無縫切換，即插即用，隨接隨斷。微網(wǎng)研究方向及熱點(diǎn)1.微網(wǎng)控制策略與能量管理主流的研究集中在：1）研究有功和無功的能量管理策略

無功控制方面，對三種控制策略的進(jìn)行比較和討論（電壓下垂特性、電壓調(diào)整、負(fù)荷無功補(bǔ)償）

有功方面，在頻率下垂特性控制策略的基礎(chǔ)上探討各種頻率恢復(fù)策略2）建立微網(wǎng)控制的小信號分析模型并進(jìn)行了特征值分析，指導(dǎo)微網(wǎng)控制器參數(shù)的設(shè)計。利用MATLAB等軟件對微網(wǎng)下的頻率控制問題進(jìn)行了分析，通過控制策略的動態(tài)響應(yīng)來平衡系統(tǒng)有功波動，提高系統(tǒng)應(yīng)對頻率方面的電能質(zhì)量下降的能力，同時其控制策略兼顧了兩種因素引起的頻率波動：①DG出力的隨機(jī)性波動引起的頻偏；②主網(wǎng)與微網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的交換功率波動引起的頻偏。

微網(wǎng)控制策略

微網(wǎng)除了并網(wǎng)/孤島兩種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式外，還存在著兩種模式間的轉(zhuǎn)換過渡過程。

在逆變器不停機(jī)的同時，通過調(diào)整控制策略和變換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪韺崿F(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)電壓的平緩過渡，及所謂的“無縫切換”（seamlesstransfer），以保證網(wǎng)內(nèi)重要敏感負(fù)荷的供電不受影響。

微網(wǎng)的不同運(yùn)行模式和DG并網(wǎng)接口的不同拓?fù)湫问蕉紝?dǎo)致模式切換過程中微網(wǎng)控制方法的多樣性和不確定性。此外，不同種類儲能裝置的配置及運(yùn)行特性也會對其控制策略的選取產(chǎn)生影響。從早期到現(xiàn)在，微網(wǎng)控制策略的研究基本上遵循兩條思路1）微觀層面，即逆變器的下垂控制，本質(zhì)上是逆變器的并聯(lián)均流問題；2）宏觀層面，有無互聯(lián)線通信的控制機(jī)制之爭。集中控制、分散控制以及各種衍生版本的分層分區(qū)控制，如基于多代理系統(tǒng)的控制方案設(shè)計，本質(zhì)上是各微源間如何協(xié)調(diào)出力分配（包括借助儲能）以實現(xiàn)負(fù)荷分?jǐn)偟乃悸贰?/p>

微網(wǎng)建模仿真微網(wǎng)的建模和仿真目前的研究主要集中于

1）微源建模

2）電力電子變換器建模，尤其是逆變器的建模利用MATLAB/Simulink對微網(wǎng)中的風(fēng)機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、儲能電池組以及電力電子變換器接口進(jìn)行了詳細(xì)建模，對風(fēng)電和光伏的微網(wǎng)進(jìn)行建模，重點(diǎn)研究其對負(fù)荷的供電可靠性，研究不同網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和儲能-電源配置下的微網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性的比較。微網(wǎng)研究現(xiàn)狀美國美國能源部——USDOE負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)全國主要機(jī)構(gòu)和公司的微網(wǎng)研究計劃，著名的GRID2030計劃書中明確提出了Micro-Grid將是下一代電網(wǎng)技術(shù)的核心環(huán)節(jié)之一。由美國能源部負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)的、目前公開的主要有兩個項目：

1）GE（通用電氣）公司的微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

MEMS——MicrogridEMS

其研究期限為兩年，資金420萬美元，預(yù)期研究目標(biāo)包括探討微網(wǎng)的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)適應(yīng)于微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的本地監(jiān)控策略和算法，研究微網(wǎng)的商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，并且最終將在新澤西州的Wayne城進(jìn)行實物