微電網有以下優勢：

　　能源可靠性：微電網能夠獨立于主電網，實現自給自足，從而實現彈性供電

　　能源易獲取：在無法接入主電網的情況下，以合理的成本獲得能源

　　能源獨立：通過整合更多可再生發電方式來減少化石燃料消耗

　　能源成本優化：利用能源靈活性優化能源結構和電網平衡

　　本文探討了微電網能夠帶來的優勢，并提供了相關微電網項目的實例。

　　能源可靠性

　　微電網能夠獨立于主電網，實現自給自足，從而實現彈性供電。

　　在一些地區，由于惡劣天氣事件造成的停電事故不斷增加。2003年8月，一次大面積停電造成美國東北部和加拿大東部地區大約5500萬人斷電。而2012年7月，印度發生的世界上最大的斷電事故影響的范圍更大，造成該國一半人口斷電。不久之后，颶風“桑迪”襲擊了美國東部，導致800萬客戶斷電。

　　美國列克星敦研究所（LexingtonInstitute）稱，由于美國電網的供電彈性問題，平均每天至少有50萬人受到停電影響，每年造成損失達1190億美元。

　　微電網能夠獨立于主電網，實現自給自足，從而提高了供電彈性。當主電網遇到重大問題時，微電網能夠快速解耦，并仍然可以繼續從地方電源供電。由于地方生產、儲電容量和瞬時狀態的影響，這種自主供應可能受到限制。然而，借助微電網的地方管理系統，可以對負載優先級進行優化管理，控制策略也可以得到相應調整。

　　此外，在問題風險可預測的情況下（比如預報有強風暴），可以通過有意采取預防策略為微電網做好準備，例如減少非重要負載、準備進行待調度的地方發電，以及為電池充電以提高系統未來的彈性。

　　當微電網本身出現問題時（例如，其中之一的電源遇到問題或正在進行維護），微電網能夠進行備份，并自動進行重新配置。

　　圖1 Oncor校園微電網

　　參考一個校園微電網的實例：

　　概況：超過100英畝的系統運營服務設施

　　挑戰：

　　1.提升電網容量和可靠性

　　2.利用現有資源

　　3.利用靈活的動態微電網技術

　　4.監測和優化分布式能源（DER）

　　5.運營兩組太陽能光伏陣列、一臺微型渦輪機、兩個儲能系統以及四臺現有發電機

　　解決方案：Oncor的創新型系統包括四個相互連接的微電網，并使用九個不同的DER，其中包括基于逆變器的資源和非基于逆變器的資源，這些資源可以與主公用電網斷開，也可以重新連接到主公用電網上。微電網控制器和運營軟件可以提供信息、通信和控制，通過優化協調負載、發電和存儲，將能源靈活性的價值轉化為經濟價值。

　　結果：

　　在從并網模式切換到離網模式時，控制器可以保護操作，并方便切換，以確保關鍵負載能夠獲得可靠的電源。

　　它能夠根據需要，實現從單微電網到多微電網協同工作配置的無縫過渡。

　　通過采用容錯方法，設備可以儲存來自電網饋電或設施的任一發電來源的電力。

　　基于云的用于經濟負荷分配和DER預測的平臺，進一步優化了供電并提高了供電的智能水平。支持多種用例，并且還使用行業標準通信協議，創建了微電網與公用電網之間的連接。

　 圖2米拉馬爾海軍陸戰隊航空站關鍵任務微電網

　　參考一個關鍵任務微電網的實例：

　　概況：占地3,500英畝的米拉馬爾海軍陸戰隊航空站運行和維護設施

　　挑戰：

　　1.該航空站的關鍵設施必須持續不間斷運行，即使公用電網被危害或受損時也不能受到影響。

　　2.設計必須具有可擴展性，以便在用電高峰期間為設施供電和進行電力管理。

　　3.設計必須納入可再生資源、采用先進的智能電網控制系統并具備需求響應能力。

　　4.該航空站努力成為一個“凈零能源設施”，也就是說，其在一年中生產的能源要與消耗的能源一樣多。

　　解決方案：米拉馬爾的創新型系統包括現有的能源資源（如垃圾填埋氣、太陽能光伏發電和儲能系統）以及一座升級后的7兆瓦發電廠（主要使用垃圾填埋氣發電）。微電網控制器和運營軟件可以提供態勢感知、通信和控制，通過優化協調負載、發電和存儲，將能源靈活性的價值轉化為經濟價值。該系統包括對電力控制系統的升級和集成。

　　預期結果：

　　該項目計劃于2018年7月前完工。

　　屆時，微電網將能夠在與電網分離的情況下為設施供電。在與主電網連接時，微電網將通過需求響應與電網智能交互。

　　微電網將增強和擴展現有現場可再生能源的功能：1.6MW太陽能光伏發電和3.2MW垃圾填埋沼氣發電。

　　目前，該航空站目前所使用的可再生能源比例為50％，而目標是到2019年達到75％，且最終目標是達到凈零能源狀態。

　　能源易獲取

　　在無法接入主電網時，以合理的成本獲得能源。

　　微電網可以大大加快智能電網的部署，并增加發展中國家民眾獲取能源的機會。

　　實施智能電網是一項復雜的工程，需要對電網基礎設施進行大量的調整。這既需要時間，也需要投入大量的資金。微電網可以作為一個簡單的替代方案，用來展示規模更小但經濟性更好的智能能源系統的潛力。

　　在沒有能源網絡的發展中國家，實施大規模分散化本地可再生能源的靈感，可能來自移動電話業務，因為此業務克服了大型基礎設施投資的障礙。與之類似，在短期內，低功率微電網可以為生產和輸送能源提供切實的解決方案。

　　參考湯加的一個鄉村電氣化項目的例子：

　　概況：60個偏遠的離網村莊，每個村莊有80-520戶居民無法獲得電力

　　挑戰：

　　1.以可持續方式獲得電力

　　2.消除對柴油的依賴

　　3.消除燃料和發電機維護帶來的高運營成本（OPEXcosts）

　　解決方案：借助離網太陽能和電池存儲系統，可日夜獲取能源

　　結果：

　　可以通過完全可再生能源獲得電力，而不依賴柴油。

　　這60個地點已經成為自主發電廠（15kW至75kW）

　　圖3湯加群島鄉村電氣化項目

　　能源獨立

　　通過整合更多可再生發電來減少化石燃料消耗。

　　例如，湯加群島除了面臨提高能源可及性的挑戰外，還必須努力實現能源獨立。通過進口石油能夠滿足該國的能源需求，為四個較大島嶼的15,000個客戶供電，其中90%以上的客戶居住在湯加塔布島上。2012年，湯加群島用于發電的柴油量達到1200萬升。目前，湯加的總發電量約有97%來自柴油發動機，其余為太陽能發電。

　　湯加能源路線圖（TERM）是一個為期十年的工作計劃（2010-2020年），旨在減少石油進口和石油價格波動對湯加的嚴重影響。該計劃還有一個目標，那就是以環境可持續的方式增加獲得現代能源服務的機會，并滿足國際社會減少碳排放的要求。

　　能源成本優化

　　利用能源靈活性優化能源結構和電網平衡。

　　微電網的一個目標是實現地方可再生綠色能源的自給消費，以便能夠部分或全部取代主電網提供的能源，從而有助于減少與能源有關的溫室氣體排放。增加地方能源儲存量可以進一步推進最大限度地利用可再生能源。

　　另一個目標是將現場分布式發電作為靈活的能源資源，以優化需求響應程序的參與情況，即使用地方發電或負載管理來應答負荷削減請求。在一些地區，通過實施電網回購，客戶能夠通過將可再生能源饋送回電網而獲得補償，通常無需進行自給消費。

　　例如，請參考莫爾比昂省立能源協（SDEM），法國布列塔尼地區的公用事業公司

　　圖4 SDEM：法國莫爾比昂省立能源協會

　　SDEM總部的總建筑面積為3200平方米，共有大約80名工作人員。

　　SDEM建立了一個微電網系統，以便在用電高峰期優化電力需求，以及平滑總部的負荷曲線。

　　其微電網與公共低壓配電網絡相連，因此可作為網絡的補充，并增加能源的可用性。在電力需求高，或由于網絡或發電故障導致的電網功能降低的情況下，現場可以通過為自身負載供電來減輕電網的壓力。

　　其微電網包括以下組成部分：

　　連接到公共低壓配電網絡

　　額定功率為110kW的光伏陣列

　　額定功率為2kW和3.6kW的風力發電機組

　　由鋰離子電池和電子電源轉換器組成的儲能系統

　　放置在低壓服務入口處的UPS可保障電源安全，并且可以在離網模式下，穩定建筑電網的電壓和頻率

　　電氣負載：某些電負載是可控的，因此有助于實現生產和消費的均衡

　　總結

　　能源分散化是一個重要發展方向，可以幫助應對21世紀能源挑戰。

　　在一系列重大技術和經濟進步的推動下，太陽能和能量儲存等分散性能源取得了實質性的進展，物聯網等推動新合作和優化能力發展的技術也取得了重大發展。

　　微電網是實現能源轉型的催化劑。

　　微電網的優勢包括：彈性更好；通過可以更快實施的較低資本密度、模塊化、可擴展的解決方案，更為輕松地獲取能源；提供更多與電網進行交互的時間和方式選擇；以及優化能源成本微電網已經成為現實，擁有許多成功的交鑰匙解決方案案例。