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第一章 典型微网系统分析
目前，北美、欧盟、日本等国家和地区已加快进行微网的研究和建设，并根据各自的能源政策和电力系统的现有状况，提出了具有不同特色的微网概念和发展规划，在微网的运行、控制、保护、能量管理以及对电力系统的影响等方面进行了大量研究工作，已取得了一定进展[49]。微网研究的核心问题在于如何保证微网的稳态运行以及微网受到扰动后如何维持暂态稳定，即微网的控制策略问题。而微网的实验系统建设，作为微网控制策略及相关技术理论的实现载体，可为微网研究提供验证平台，亦受到各国政府重视。
目前，微网的实验室建设和示范工程项目格外令人关注，欧盟、美国、加拿大、日本等国家从自身的国情出发，依据不同的发展目的，建立了一批微网实验室和示范工程[50]。本章旨在对各国家或地区不同特点微网示范工程与试验测试系统进行分析的基础上，总结其结构上的特色，对中国微网技术的发展进行分析探讨，以期为我国微网建设提供有价值的参考信息。
2.1 欧洲典型微网系统
作为提高电网供电可靠性的重要实现方式，微网的相关研究近年来受到了欧盟成员国的的普遍重视[51]。以“能源，环境和可持续发展”为指导思想的欧盟第五研究框架（1998-2002）和第六研究框架（2002-2006），分别资助了“微网：大规模分布式电源接入低压电网研究”和“多微网结构与控制”项目，对分布式电源控制策略和上层调度管理方面展开相关研究[52,53]。2006年4月，欧盟发布了“智能电网—欧洲未来电力发展战略及前景”绿皮书，阐述了智能电网的概念[54]，提出了欧盟电力发展的远景规划：建立以集中式电站和微网为主导的供电可靠，少环境污染，高经济效益的智能电网形式，并将其作为欧盟第七研究框架（2007-2013）的核心议题之一。作为欧盟微网项目的研究成果，欧盟的微网实验室和示范平台，体现了欧盟在微网领域所做的有益探索。
2.1.1欧盟微网实验室
1）NTUA微网
雅典国立大学是欧盟微网项目的领导者，其建立的NTUA微网[55]结构是欧盟所倡导的一种结构，如图2-1所示。该微网为单相230V，50Hz系统，其分布式电源主要包括光伏发电（1.1kW和110W），并通过快速电力电子接口并入电网；为维持系统暂态功率平衡，采用蓄电池（60V，250Ah）作为储能装置，通过双向逆变器并入电网；负荷为PLC控制的可控负荷。为了增加微网的多样性，后续计划考虑加入2.5kW的风机。NTUA实验室微网的建设目的，主要是对分层控制微网结构进行验证，对底层的光伏和储能装置在联网和孤岛模式下的不同控制策略进行验证分析，并实现了微网的联网和孤岛之间的无缝切换。同时验证微网的上层调度管理策略，对微网的经济性，降低环境污染方面的效益进行软件评估。NTUA微网实验室是一个典型的微网系统，但其仅为单相系统，实验结果并不具有普遍意义。
2）Demotec微网
Demotec微网位于德国卡塞尔大学的太阳能技术研究所（ISET，Institute for Solar Energy Supply Technology），是最早应用于欧盟微网研究的实验室之一[56]，其结构如图2-2所示：
该实验室微网为三相400V，50Hz系统，通过175kVA和400kVA的变压器并入大电网。微网中存在80kVA和15kVA的电网模拟，既包括传统的发电装置（容量分别为20kVA和30kVA的柴油发电机组），也包括分布式能源（光伏，风力发电等）。负荷包括电灯，冰箱等常用负荷以及电机等负荷。Demotec微网结构上的一个显著特点，就是内部包括几个小型微网系统（单相光伏-蓄电池系统，三相光伏-蓄电池-柴油机系统），并且通过上层控制器调度，可以对各种情况进行测试并且能够实现整个微网的重构，有利于微网在故障情况下的快速恢复，保障电压质量和供电可靠性；通过网络重构，可以优化微网结构，使微网发挥最大效率，有利于微网的安全稳定运行。DeMotec微网可以实现联网和孤岛模式无缝切换，并且联网运行时，当分布式电源出力大于负载消耗时，可以向电网倒送电能。
