本书较为全面地介绍了智能微电网应用所涉及的关键技术，重点阐述了智能微电网的定义、组成结构、运行与控制、规划与设计、通信与管理、过电流保护与接地保护等方面的原理和应用，并对能源互联网进行了简要的叙述，附录部分则针对目前已建成并投入运行的一些典型的智能微电网示范工程项目进行了总结和概括性的介绍。

传统的火力发电因化石燃料的枯竭、环境污染严重等问题受到了极大的限制，水力发电又因地理及人文环境的破坏无法再进行大规模发展，这就使得环保、高效、灵活、可持续利用的分布式发电得以迅速发展。但迄今为止，以可再生能源为主的分布式发电技术由于其自身的不稳定、运行和调度困难、对电网电能质量有较大影响、并网较难等弱点，使得其自身的潜力尚未得到充分发挥。
为使分布式发电得到充分利用，一些学者提出了微型电网（MicroGrid，简称“微网”）的概念。现有研究和实践表明，将分布式发电供能系统以智能微电网的形式接入大电网并网运行，并与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。智能微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、自我保护和自我管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。多个智能微电网在现有的主、骨干电力网络的基础上，能构成一个相互对等的、能量相互流通的、即插即用的新能源互联网，美国未来学家杰里米·里夫金在其《第三次工业革命》一书中提到新能源互联网是第三次工业革命的重要支柱，是21世纪新的财富大金矿，众多的资深预测家预测下一轮世界首富将产生于新能源互联网中。
本书围绕智能微电网关键技术的应用，从智能微电网的规划与设计、运行与控制、通信与能量管理、检测与保护等方面组织内容。
本书由湖南理工职业技术学院张清小、葛庆任主编，江西新能源科技职业技术学院万嘉萍，湖南理工职业技术学院龚根平、卢绍群，陕西工业职业技术学院胡平任副主编。具体编写分工如下：第1章、第2章由张清小编写；第3章、第6章由葛庆编写；第4章由龚根平和胡平编写；第5章由龚根平编写；第7章由卢绍群编写；附录部分由万嘉萍编写。本书的部分图形和数据表格由卢明轩、黄志伟等同学参与编辑，全书由张清小统稿。本书由浙江瑞亚能源科技有限公司李毅斌总经理主审。
本书在编写过程中得到了北京新大陆时代教育科技有限公司陆胜洁、王水钟、桑宁如，浙江瑞亚能源科技有限公司易潮，衢州职业技术学院廖东进主任的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢！
另外，本书在编写过程中还参考了大量的文献资料，在此对相关文献资料的作者致以诚挚的谢意。
由于编者水平有限，再加上时间仓促，书中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。
编 者
2016年6月

..............................................................................................1
1.1 智能微电网的历史背景和现实意义 ......................................................1
1.1.1 智能微电网产生的历史背景 .................................................................1
1.1.2 智能微电网发展的现实意义 .................................................................2
1.2 智能微电网的定义 ................................................................................4
1.2.1 各国对智能微电网给出的定义 .............................................................4
1.2.2 智能微电网与传统分布式发电并网网络的区别 .................................5
1.3 智能微电网的分类和结构 .....................................................................6
1.3.1 直流智能微电网和交流智能微电网 .....................................................6
1.3.2 并网型智能微电网和孤岛型智能微电网 .............................................7
1.3.3 单相并网型智能微电网和三相并网型智能微电网 ...........................12
1.3.4 智能微电网系统的典型结构 ...............................................................13
1.3.5 智能微电网的控制体系结构 ...............................................................14
1.4 智能微电网的特点及优缺点 ...............................................................14
1.4.1 智能微电网的特点 ...............................................................................14
1.4.2 智能微电网的优点 ...............................................................................15
1.4.3 智能微电网的缺点 ...............................................................................16
1.5 智能微电网的关键技术 ......................................................................16
1.5.1 智能微电网的规划与设计技术 ...........................................................16
1.5.2 智能微电网的运行与控制、通信与能量管理技术 ...........................17
1.5.3 智能微电网的保护与接地方面的技术 ...............................................17
1.5.4 智能微电网电能质量与储能方面的技术 ...........................................17
1.5.5 分布式发电技术 ...................................................................................17
1.6 智能微电网的发展现状和发展趋势 ....................................................18
1.6.1 智能微电网的国外发展现状 ...............................................................18
1.6.2 智能微电网的国内发展现状 ...............................................................20
1.6.3 智能微电网的发展趋势 .......................................................................20
练习 ........................................................................................................................20
第2章 智能微电网的运行与控制 ............................................................ 22
2.1 智能微电网的运行模式 ......................................................................22
2.1.1 智能微电网的启动 ...............................................................................23
2.1.2 智能微电网的孤岛运行 .......................................................................23
2.1.3 智能微电网的并网运行 .......................................................................24
2.2 智能微电网的控制方法 ......................................................................24
2.2.1 智能微电网内分布式电源的控制方法 ...............................................24
2.2.2 智能微电网系统的控制方法 ...............................................................26
2.3 智能微电网的稳定性控制方法 ............................................................29
2.3.1 单主或多主控制法 ...............................................................................30
2.3.2 孤岛下垂控制法 ...................................................................................30
2.3.3 采用储能装置平滑控制法 ...................................................................30
2.3.4 甩负荷控制法 .......................................................................................30
2.3.5 再并网控制法 .......................................................................................30
2.4 智能微电网运行与控制的应用案例 ....................................................31
2.4.1 运行模式设定 .......................................................................................32
2.4.2 运行控制测试 .......................................................................................32
练习 ........................................................................................................................42
第3章 智能微电网的储能技术 ............................................................... 43
3.1 智能微电网中储能技术的定义、分类和特点 ......................................43
3.1.1 储能技术及设备的定义和分类 ...........................................................43
3.1.2 各种储能技术的特点 ...........................................................................46
3.2 储能技术的实际应用领域 ...................................................................47
3.2.1 储能技术在电力系统中的应用 ...........................................................47
3.2.2 储能技术在智能建筑领域中的应用 ...................................................49
3.2.3 储能技术在智能交通领域中的应用 ...................................................50
3.3 储能技术在智能微电网系统中的作用及典型应用案例 ........................50
3.3.1 储能技术在智能微电网中的作用 .......................................................50
3.3.2 储能技术在张家口国家风光储输示范工程中的应用 .......................52
3.3.3 储能技术在青海光储项目中的应用 ...................................................53
3.3.4 储能技术在上海漕河泾松江南部智能微电网中的应用 ...................55
练习 ........................................................................................................................55
第4章 智能微电网的过电流保护与接地技术 .......................................... 56
4.1 智能微电网的接入对配电网的影响 ....................................................56
4.1.1 智能微电网接入对配电网潮流分布的影响 .......................................56
4.1.2 智能微电网接入对配电网电流保护的影响 .......................................61
4.1.3 智能微电网接入对配电网自动重合闸的影响 ...................................71
4.2 智能微电网的纵联过电流保护方案 ....................................................73
4.2.1 含智能微电网的配电网闭环运行原理 ...............................................73
4.2.2 智能微电网纵联过电流保护方案组成结构及原理 ...........................74
4.3 智能微电网的接地保护 ......................................................................75
4.3.1 低压配电网的接地保护系统 ...............................................................75
4.3.2 智能微电网的接地保护系统 ...............................................................82
4.4 智能微电网的保护与接地的应用案例 .................................................82
练习 ........................................................................................................................83
第5章 智能微电网的通信与管理技术 ..................................................... 84
5.1 智能微电网的通信技术 ......................................................................84
5.1.1 智能微电网通信的特殊性 ...................................................................84
5.1.2 智能微电网中常用的通信技术 ...........................................................85
5.1.3 智能微电网中通信网络的基本架构 ...................................................89
5.2 智能微电网的监控系统 ......................................................................91
5.2.1 智能微电网监控系统的结构及特点 ...................................................92
5.2.2 智能微电网监控系统的功能 ...............................................................93
5.3 智能微电网监控和能量管理系统的应用案例 ......................................98
练习 ......................................................................................................................104
第6章 智能微电网的规划设计 ............................................................. 105
6.1　智能微电网规划设计的方法及流程 ..................................................105
6.1.1　智能微电网规划设计的方法 .............................................................105
6.1.2　智能微电网规划设计的流程 .............................................................106
6.2　智能微电网规划设计软件的应用 ......................................................107
6.2.1　智能微电网规划设计软件简介 .........................................................107
6.2.2　智能微电网规划设计软件应用案例 .................................................108
6.3　智能微电网规划设计的应用案例 ......................................................121
6.3.1　海南中学风光蓄型智能微电网工程规划设计案例 .........................121
6.3.2　新大陆智能微电网设计规划平台应用设计案例 .............................125
练习 ......................................................................................................................133
第7章 能源互联网 ............................................................................... 134
7.1　全球能源发展的现状和挑战 .............................................................134
7.1.1　全球能源发展的现状 .........................................................................134
7.1.2　全球能源发展的挑战 .........................................................................136
7.2　能源互联网概述 ...............................................................................137
7.2.1　能源互联网的定义及特点 .................................................................137
7.2.2　能源互联网的层次、结构和主要模块 .............................................139
7.3　能源互联网应用案例 ........................................................................143
7.3.1　北京市延庆县智能微电网示范工程 .................................................143
7.3.2　多能互补智能微电网社区示范项目 .................................................150
练习 ......................................................................................................................152
第8章 智能微电网应用案例 ................................................................. 153
附录A 新大陆智能微电网应用实训系统 ..................................................153
附录B　海南三沙市永兴岛智能微电网工程 ..............................................161
附录C　浙江鹿西岛离网型智能微电网综合示范工程 ...............................162
附录D　浙江南鹿岛离网型智能微电网综合示范工程 ...............................163
附录E　珠海东澳岛智能微电网示范工程 .................................................164
附录F　高速公路远程智能微电网供电系统 ..............................................170
参考文献.................................................................................................... 176

张清小，湖南理工职业技术学院

双色印刷；校企合作教材；全面介绍了智能微电网应用所涉及的关键技术。