1.1.3 微電網的構成要素及分類

微電網作為新型電力系統的重要組成部分，它同樣具備完整的發電和配電功能?？芍^麻雀雖小，五臟俱全，典型微電網的組成可以分為以下幾個部分：

1）電源：電源最重要的功能是為微電網內的負荷供電，電源的容量大小是考慮的首要因素；常見的微電網電源包括：分布式光伏電池、分布式風能發電機組、潮汐發電機組、波浪發電機組、微型渦輪機組、小型水電機組、燃料電池和地熱發電機組等。

2）儲能：儲能系統主要負責將電源產生的多余的電能儲存起來，有助于微電網內部實現電力供需平衡，從而維持電壓和頻率的穩定；微電網系統中常見的儲能設備有：抽水蓄能、電池儲能、超級電容以及飛輪儲能等。

3）用電設備：微電網中的用電設備通常指的是各級負荷，它們決定了用電負荷的大小以及在微電網中的位置分布，因此也會影響發電裝機總容量以及對儲能設備的要求。

4）對外連接：微電網的對外連接一般是指各種連接線路以及端口變流器。正常情況下微電網會與大電網相連，從而更好地實現系統間的電能傳輸以及維持系統的穩定。同時各個微電網之間也會加以互連。

5）能量管理系統：微電網的能量管理系統主要用于確保微電網安全、可靠、高效地運行，是微電網的關鍵技術。主要包括以下幾個方面：①對接入微電網的分布式能源和儲能進行監控、管理和控制；②根據微電網內各種分布式能源、儲能設備和用戶需求之間的關系，實現能源的合理調度和優化配置；③通過對負荷需求的預測，確保微電網供電穩定，同時合理應對負荷波動，降低能源浪費；④確保微電網在正常、故障等不同狀態下的安全運行，包括故障檢測、隔離、恢復等功能；⑤實現微電網內部與外部的有效信息交互。

按照微電網中母線電壓類型來劃分，微電網可分為三種基本形式[3]：交流微電網、直流微電網和交直流混合微電網，每種微電網各具特點。

1.交流微電網

如圖1-2所示，不同電壓類型的分布式電源、儲能裝置、負荷等均通過電力電子裝置連接至交流母線，其中直流設備通過DC-DC變流器和DC-AC變流器并入微電網母線，交流設備通過AC-AC變流器并入微電網母線。目前，交流微電網是微電網的常見形式。

2.直流微電網

隨著光伏、電池儲能等直流源的廣泛利用，如圖1-3所示的直流微電網開始受到關注。和交流微電網相似，分布式電源、儲能裝置、交直流負荷通過電力電子裝置連接至直流母線。但因為直流微電網的母線為直流電壓，直流源可以僅通過DC-DC變流器連接到母線。因此，在有著大量直流源的情況下，直流微電網與交流微電網相比有著更加簡單的結構。此外，直流微電網中只需要控制直流母線的電壓幅值，相對于交流微電網母線的電壓幅值和頻率，直流微電網的母線控制更加簡單。

3.交直流混合微電網

如圖1-4所示，交直流混合微電網既有交流母線又有直流母線，因此既可以直接向交流負荷供電又可以直接向直流負荷供電。兩種母線還可以通過電力電子交直流變換裝置連接起來，實現功率的雙向流動。

與單一電壓母線的微電網相比，交直流混合微電網結合了交流微電網與直流微電網的特點，直流與交流母線的同時存在，可以在交直流負載接入時有效地減少AC-DC或DC-AC變流裝置數量，從而降低了系統成本，并提高了效率。

但交直流混合微電網也引入了一些問題有待解決：

1）交流母線和直流母線之間的協調。為保證交直流混合微電網正常工作，需要確保交流母線和直流母線能夠穩定可靠地工作。因為交流母線和直流母線實現了連接，如何實現交流母線和直流母線之間的功率協調控制，成了交直流混合微電網的一個重要課題。

2）交直流微電網接口變流器的設計和控制。作為交流母線和直流母線的連接環節，接口變流器對微電網的正常運行有著至關重要的作用。交流母線和直流母線的功率流動完全通過接口變流器實現，因此接口變流器的容量及電壓等級等是接口變流器設計的關鍵。此外接口變流器的控制直接影響了交流母線和直流母線之間的協調，故如何控制接口變流器也是一個重要研究內容。