本书较为全面地介绍了智能微电网应用中所涉及的关键技术，重点阐述了智能微电网的定义、组成结构、运行与控制、过电流保护与接地技术、储能技术及应用、通信与监控、能量管理、规划与设计等方面的原理和应用。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介绍。
本书适合作为能源类相关专业专科生和本科生的教材，也可供从事分布式发电及智能微电网研究与工程应用的工程人员参考。

前  言

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、并网较难等特点，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，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。而储能装置作为智能微电网系统中的一个重要组成部分，近年来，在相关政策和市场的推动下，得到了广泛应用，商业运营盈利的模式越来越多、也越来越成熟，间接带动了智能微电网系统的推广和应用，为了将市场上最新的智能微电网系统的相关应用技术、规划与设计方法、实际运营的模式和经验加以及时地推广和应用，本书内容在第一版的基础上进行了一定程度的修改，将第一版中理论性较强的第6章智能微电网的规划与设计部分删除，改为了典型的智能微电网系统的规划设计案例，并借助实际的用户侧带储能装置的智能微电网系统、工商业并离网型智能微电网系统及光储充一体化智能微电网系统的规划设计这三种典型智能微电网系统应用案例来介绍智能微电网系统的规划设计方法，增强了智能微电网规划设计知识的针对性及方法的时效性。
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、检测与保护等方面来组织内容。全书共分7章，第１章主要介绍了智能微电网的定义、分类、结构、特点、相关关键技术等内容；第2章介绍了智能微电网的运行方式、控制方法及相关应用案例；第３章讨论了智能微电网中储能技术的分类和特点；第4章讨论了智能微电网中的过流保护和接地保护的相关技术；第5章对智能微电网中的通信技术及监控与能量管理系统的组成、结构、功能和工作原理进行了详细叙述；第6章介绍了用户侧带储能装置的智能微电网系统的规划设计方法、原则、流程，并通过三种典型的智能微电网系统的规划设计案例，讲解了用户侧带储能装置的智能微电网系统规划设计的步骤及应重点关注的事项；第7章进一步讨论了能源互联网的定义、组成结构、工作原理及能源互联网的发展现状和发展趋势；附录部分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介绍。
本书由张清小、葛庆任主编，由张要锋、卢绍群、章小庆、滕东任副主编，其中，第1、2章由湖南理工职业技术学院张清小编写；第3、4章由湖南理工职业技术学院葛庆编写；第5章由湖南理工职业技术学院张要锋编写；第6章由湖南理工职业技术学院滕东编写；第7章由湖南理工职业技术学院卢绍群编写；附录部分由江西新能源科技职业学院章小庆编写，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，由李毅斌主审。
本书在编写过程中得到了浙江瑞亚教育科技有限公司陆胜洁总经理、王水钟经理、浙江瑞亚能源科技有限公司易潮总经理、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书籍和论文，在此对相关书籍和论文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，书中不足与疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
 编 者
 2020年8月

第1章  概述 ..............................................................................................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 .................................6
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 .....................................................7
1.3.2 并网型智能微电网和孤岛型智能微电网  ............................................8
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 ...............................................................19
1.6.3 智能微电网的发展趋势 .......................................................................20
习题 ........................................................................................................................20
第2章  智能微电网的运行与控制 ............................................................21
2.1 智能微电网的运行模式 ......................................................................21
2.1.1 智能微电网的启动 ...............................................................................22
2.1.2 智能微电网的孤岛运行 .......................................................................22
2.1.3 智能微电网的并网运行 .......................................................................23
2.2 智能微电网的控制方法 ......................................................................23
2.2.1 智能微电网内分布式电源的控制方法 ...............................................23
2.2.2 智能微电网系统的控制方法 ...............................................................25
2.3 智能微电网的稳定性控制方法 ............................................................28
2.3.1 单主或多主控制法 ...............................................................................29
2.3.2 孤岛下垂控制法 ...................................................................................29
2.3.3 采用储能装置平滑控制法 ...................................................................29
2.3.4 甩负荷控制法 .......................................................................................29
2.3.5 再并网控制法 .......................................................................................29
2.4 智能微电网运行与控制的应用案例 ....................................................30
2.4.1 运行模式设定 .......................................................................................31
2.4.2 运行控制测试 .......................................................................................31
习题 ........................................................................................................................41
第3章  智能微电网的储能技术 ...............................................................42
3.1 智能微电网中储能技术的定义、分类和特点 ......................................42
3.1.1 储能技术及设备的定义和分类 ...........................................................42
3.1.2 各种储能技术的特点 ...........................................................................45
3.2 储能技术的实际应用领域 ...................................................................46
3.2.1 储能技术在电力系统中的应用 ...........................................................46
3.2.2 储能技术在智能建筑领域中的应用 ...................................................48
3.2.3 储能技术在智能交通领域中的应用 ...................................................49
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 ........................49
3.3.1 储能技术在智能微电网中的作用 .......................................................49
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 .......................51
3.3.3 储能技术在青海光储项目中的应用 ...................................................52
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 ...................54
习题 ........................................................................................................................54
第4章  智能微电网的过电流保护与接地技术 ..........................................55
4.1 智能微电网的接入对配电网的影响 ....................................................55
4.1.1 智能微电网接入对配电网潮流分布的影响 .......................................55
4.1.2 智能微电网接入对配电网电流保护的影响 .......................................60
4.1.3 智能微电网接入对配电网自动重合闸的影响 ...................................70
4.2 智能微电网的纵联过电流保护方案 ....................................................72
4.2.1 含智能微电网的配电网闭环运行原理 ...............................................72
4.2.2 智能微电网纵联过电流保护方案组成结构及原理 ...........................73
4.3 智能微电网的接地保护 ......................................................................74
4.3.1 低压配电网的接地保护系统 ...............................................................74
4.3.2 智能微电网的接地保护系统 ...............................................................80
4.4 智能微电网的保护与接地的应用案例 .................................................81
习题 ........................................................................................................................81
第5章  智能微电网的通信与管理技术 .....................................................82
5.1 智能微电网的通信技术 ......................................................................82
5.1.1 智能微电网通信的特殊性 ...................................................................82
5.1.2 智能微电网中常用的通信技术 ...........................................................83
5.1.3 智能微电网中通信网络的基本架构 ...................................................87
5.2 智能微电网的监控系统 ......................................................................89
5.2.1 智能微电网监控系统的结构及特点 ...................................................90
5.2.2 智能微电网监控系统的功能 ...............................................................91
5.3 智能微电网监控和能量管理系统的应用案例 ......................................96
习题 ......................................................................................................................102
第6章  典型智能微电网系统的规划设计案例 ........................................103
6.1 用户侧带储能装置的智能微电网系统的规划设计案例 ......................103
6.1.1 储能装置的应用类型和运营模式 .....................................................104
6.1.2 用户侧带储能装置的智能微电网系统的规划设计流程 .................107
6.1.3 用户侧带储能装置的智能微电网系统的设计原则 .........................109
6.1.4 用户侧带储能装置的智能微电网系统的规划设计案例 .................110
6.2 工商业并离网型智能微电网的规划设计案例 ....................................113
6.2.1 工商业并离型智能微电网系统组成结构和工作原理 .....................113
6.2.2 工商业并离型智能微电网系统方案设计 .........................................114
6.3 光储充一体化智能微电网系统的设计案例 ........................................118
6.3.1 光储充一体化智能微电网系统简介 .................................................118
6.3.2 光储充一体化智能微电网系统的规划设计 .....................................120
习题 ......................................................................................................................126
第7章  能源互联网 ...............................................................................127
7.1　全球能源发展的现状和挑战 .............................................................127
7.1.1　全球能源发展的现状 .........................................................................127
7.1.2　全球能源发展的挑战 .........................................................................129
7.2　能源互联网概述 ...............................................................................130
7.2.1　能源互联网的定义及特点 .................................................................130
7.2.2　能源互联网的层次、结构和主要模块 .............................................132
7.3　能源互联网应用案例 ........................................................................136
7.3.1　北京市延庆区智能微电网示范工程 .................................................136
7.3.2　多能互补智能微电网社区示范项目 .................................................143
习题 ......................................................................................................................145
附录  智能微电网应用案例 .................................................................146
附录A 新大陆智能微电网应用实训系统 ..................................................146
附录B　海南三沙市永兴岛智能微电网工程 ..............................................154
附录C　浙江鹿西岛离网型智能微电网综合示范工程 ...............................155
附录D　浙江南鹿岛离网型智能微电网综合示范工程 ...............................156
附录E　珠海东澳岛智能微电网示范工程 .................................................157
附录F　高速公路远程智能微电网供电系统 ..............................................163
参考文献  ....................................................................................................168

张清小，湖南理工职业技术学院

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、检测与保护等方面来组织内容。本书内容在第一版的基础上进行了一定程度的修改，将第一版中理论性较强的智能微电网的规划与设计部分删除，改为了典型的智能微电网系统的规划设计案例，并借助实际的用户侧带储能装置的智能微电网系统、工商业并离网型智能微电网系统及光储充一体化智能微电网系统的规划设计这三种典型智能微电网系统应用案例来介绍智能微电网系统的规划设计方法，增强了智能微电网规划设计知识的针对性及方法的时效性。