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第1章 微电网的概念1

1.1 引言1

1.2 微电网是分布式电源接入的工具3

1.3 微电网含义的澄清3

1.3.1 什么是微电网3

1.3.2 什么不是微电网4

1.3.3 微电网与虚拟发电厂7

1.4 微电网的运行与控制8

1.4.1 微电网中的可控元素8

1.4.2 微电网的运行策略10

1.5 微电网的市场模型11

1.5.1 简介11

1.5.2 微电网的内部市场与商务模型14

1.5.3 微电网的外部市场与监管17

1.6 微电网的应用现状与展望20

参考文献22

第2章 微电网控制23

2.1 引言23

2.2 控制功能23

2.3 信息与通信技术的作用24

2.4 微电网控制架构26

2.4.1 分层控制26

2.4.2 微电网运营商27

2.5 集中控制与分散控制29

2.6 预测33

2.6.1 简介33

2.6.2 负荷预测34

2.6.3 风电与光伏发电预测35

2.6.4 热需求预测35

2.6.5 电价预测36

2.6.6 预测的不确定性评价37

2.7 集中控制37

2.7.1 经济运行38

2.7.2 电能市场的参与38

2.7.3 数学模型41

2.7.4 求解方法42

2.7.5 研究案例43

2.7.6 案例结果43

2.8 分散控制47

2.8.1 多代理系统理论48

2.8.2 代理通信与发展50

2.8.3 代理通信语言55

2.8.4 代理本体与数据模型55

2.8.5 微电网控制的协调算法56

2.8.6 博弈论与市场规则的算法63

2.8.7 可扩展性与先进架构64

2.9 状态估计66

2.9.1 简介66

2.9.2 微电网状态估计67

2.9.3 模糊状态估计68

2.10小结70

附录2.A微电网案例研究70

参考文献72

第3章 智能本地控制器75

3.1 引言75

3.2 微电网逆变器控制75

3.2.1 有功功率控制75

3.2.2 电压调节76

3.3 多逆变器的控制策略76

3.3.1 主从控制76

3.3.2 多主逆变器控制76

3.3.3 VSI的下垂控制78

3.3.4 辅助服务81

3.3.5 二次控制（可选）84

3.4 线路参数对频率和电压下垂控制的影响85

3.4.1 低压电网的功率传输85

3.4.2 低压电网中下垂控制的比较86

3.4.3 下垂控制的间接实现87

3.5 提高稳定性的新型本地控制方法的发展与评价91

3.5.1 控制算法91

3.5.2 孤岛模式的稳定性93

3.5.3 互联运行的稳定性100

3.6 小结107

参考文献107

第4章 微电网保护108

4.1 引言108

4.2 微电网保护所面临的挑战109

4.2.1 配电系统保护109

4.2.2 配电网馈线过电流保护110

4.2.3 配电网馈线过电流保护和分布式电源111

4.2.4 并网模式下的微电网外部故障113

4.2.5 并网模式下的微电网内部故障113

4.2.6 并网模式下的用户终端故障114

4.2.7 孤岛模式下的微电网内部故障114

4.2.8 孤岛模式下的用户端故障115

4.3 微电网自适应保护115

4.3.1 简介115

4.3.2 基于提前计算整定值的自适应保护116

4.3.3 并网模式下不含分布式电源的微电网保护120

4.3.4 并网和孤岛模式下有同步型分布式电源接入的微电网126

4.3.5 基于实时计算整定值的自适应保护系统129

4.3.6 自适应保护的通信体系和协议133

4.4 利用故障电流源实现孤岛模式下的有效保护135

4.5 微电网故障电流限制139

4.6 小结142

附录4.A.1 中压/低压微电网集中式自适应保护系统142

附录4.A.2 FCS样机的描述148

参考文献151

第5章 多微电网的协调运行152

5.1 引言152

5.2 多微电网控制与管理架构153

5.3 电压/无功协调控制155

5.3.1 简述155

5.3.2 数学模型156

5.3.3 推荐方法157

5.3.4 微电网稳态等值158

5.3.5 工具的开发159

5.3.6 主要成果160

5.4 频率协调控制164

5.4.1 分层控制概述164

5.4.2 分层控制细节166

5.4.3 主要成果168

5.5 紧急功能（黑启动）171

5.5.1 恢复规则172

5.5.2 黑启动程序案例174

5.6 动态等值177

5.6.1 微电网动态等值方法177

5.6.2 微电网系统的定义178

5.6.3 微电网动态等值方法的发展179

5.6.4 仿真主要结果184

5.7 小结186

参考文献187

第6章 典型试点：成功案例与经验教训189

6.1 引言189

6.2 欧洲微电网项目综述189

6.2.1 在Gaidouromandra的Kythnos岛微电网（希腊）现场试验：孤岛系统的分散、智能负荷控制192

6.2.2 在曼海姆（Mannheim）市的现场试验：从并网模式切换为孤岛模式200

6.2.3 Bronsbergen微电网（荷兰）：孤岛运行和智能储能204

参考文献212

6.3 美国的智能电网项目概述212

6.3.1 研发项目和示范项目213

6.3.2 项目总结217

参考文献229

6.4 日本微电网项目概述230

6.4.1 区域电网项目230

6.4.2 电网技术项目236

6.4.3 新墨西哥州的示范项目239

6.5 中国微电网项目概述242

6.5.1 岛屿上的微电网242

6.5.2 工业、商业和住宅区的微电网244

6.5.3 偏远地区的微电网248

参考文献249

6.6 智利的离网微电网250

6.6.1 项目描述250

6.6.2 需求侧管理252

参考文献254

第7章 微电网的技术、经济、环境与社会效益量化255

7.1 微电网潜在效益概述255

7.1.1 微电网经济效益255

7.1.2 微电网技术效益256

7.1.3 微电网环境和社会效益256

7.2 效益量化研究方案257

7.2.1 仿真与分析方法257

7.2.2 欧洲微电网研究案例258

7.3 标准测试条件下的微电网效益量化263

7.3.1 标准测试条件定义263

7.3.2 能量平衡结果264

7.3.3 技术效益266

7.3.4 经济效益268

7.3.5 环境效益270

7.3.6 提高可靠性272

7.3.7 微电网发展的社会效益274

7.4 外部市场价格和定价策略的影响274

7.4.1 灵敏度分析274

7.4.2 能量平衡对外部市场价格和定价策略的灵敏度275

7.4.3 技术效益（损耗）对外部市场价格和定价策略的灵敏度279

7.4.4 经济效益对外部市场价格和定价策略的灵敏度280

7.4.5 环境效益对外部市场价格和定价策略的灵敏度281

7.5 微电网运行策略的影响283

7.6 欧洲微电网效益量化286

7.7 小结289

参考文献290