伴随着人类社会、经济持续发展，我们对于能源的需求量正逐步增大，能源危机日益严峻，环境污染问题日益加剧。在这一情况下，可再生能源技术不断成熟，采用可再生能源的分布式发电技术逐渐成为未来能源发展的主要方向。
传统大电网是基于火电体系建立起来的，微电网实质上是个小电网，他将分布式发电与配电网连接起来而起到“桥梁”作用，这样有利于可再生能源电力的并网消纳，不但能促进分布式发电的更快发展，而且也提高清洁能源利用效率。
在当前的产业背景之下，从中央到各级政府都出台了相关的补贴政策和扶持政策来促进我国的微电网事业发展。民间新能源产业也准确把握时机，深入探讨研究微电网系统建设的相关关键技术，研发了可以投入实际应用的微电网相关产品。从整体上来看，我国的微电网发展事业非常光明，令人期待。
如何节约微电网 成本
近来，微电网的发展吸引了许多公用事业单位的注意。随着人们的环保意识日益增强、能源价格不断上涨，越来越多的可再生能源（如风能、太阳能、水能等）以分布式发电或分布式能源资源的形式被纳入电网。
微电网功能多样、能量密度高、效率高，其电池储能系统的集成程度较高。一般来说，电池储能系统是并网系统，可以快速调整功率。然而，在单机模式下，电池储能系统无法在本地电压源下运行。为确保微电网在公用电网停电或间歇性停电期间发挥作用，使用本地电压源的电池储能系统来分配存储能量至关重要。研究微电网的学者在并网模式和孤岛模式两种状态下，协调控制微电网中的电压源和电池储能系统，使用 Matlab/Simulink等软件对其进行了全面的模拟和分析研究，得出研究结果：将电池储能系统与电子变流系统相结合，可以快速调节电压响应频率和负载。
由于可再生能源具有“间歇性”，分布式能源微电网面临的首要挑战就是可再生能源管理的间歇性。风能“有风有电、无风无电”，电源的功率输出会随着外界能量的变化而涨落，可再生能源的这种性质被称为“间歇性”。微电网有助于整合不同资源，在紧急情况下提供负载。可再生能源管理可以提高系统的效率和可靠性，减少温室气体等环境不利因素的排放，最大程度上避免系统运行损失。考虑到上述因素，基于多智能体系孤岛模式下的智能微电网能源管理实时测试框架可以极大解决电力系统孤岛模式下的运行问题，为国家微电网能源管理方式方法选用提供参考。
分布式能源资源渗透率的增加给电网带来了新的问题和挑战。在依赖于网络规划运行的情况下，会造成电压瞬变增加、可靠性损失增加和电能质量降低的后果。我们可以选用大规模的电池储能系统集成能弥补分布式能源资源缺陷，其内在优势包括提高分布式能源资源的渗透范围、增加电网灵活性、增强系统可靠性等。
同时，微电网是智能电网组成部分，而智能电网的发展也得益于锂离子电池的技术发展。锂电池有利于提高智能电网的功率和放点效率，延长电池使用寿命。除了体积小、重量轻等优势之外，锂离子电池还可以提供高能量密度和存储效率。电池储能系统的布局合理性和规模直接影响分布式能源资源的主动管理能力和主动配电网运营的经济收益。
综上所述，智能微电网实时管理框架、电池储能系统以及锂电池技术的发展降低了电力成本，大大推动了微电网的发展。
微电网对热能市场的影响
微电网包括家庭微电网、消费者和零售商等实体。在与其他家庭微电网进行电力和热交换时，每个实体都是独立的，有时甚至相互矛盾。为应对这种新情况，研究者们提出了一种双级层次结构模型，以设计规划分布式能源资源和存储在家庭微电网中的能量。
双级层次结构模型可以通过建模解决家庭微电网在独立或联合操作中遇到的问题。家庭微电网遇到的问题可分为上层问题和下层问题两大类。上层问题侧重于家庭微电网利润的最大化：在满足上层约束的条件下，人们会优先使用家庭微电网。上层约束包括：限制分布式能源资源的数量；供应投标、市场监管机构可获取的最小电力容量；家庭微电网和零售商的采购销售数量。下层问题通过市场出清价格（市场出清价格即市场中实现供给与需求双方平衡时的价格，即均衡价格）来最大限度地提高家庭微电网的利润。若消费者数量满足需求侧管理计划，在满足发电/消费限制的前提下，人们不会优先考虑使用家庭微电网。
该双层模型的层次结构适用于每个家庭微电网。每家微电网的使用情况会影响其他家庭微电网的行为、决策以及供应投标状态。结合电力市场环境监管下的发电量问题，研究者发现，在家庭微电网之间形成联盟后，它们的利润、供应负载的需求价值以及这些家庭微电网的分布式能源产生的功率都可能会发生变化。
微电网可以有效地鼓励消费者参与电力市场，影响消费者的电量使用情况。家庭微电网之间的能量交换也有利于平衡负载，减少高峰时段消费者的用电消耗。此外，家庭微电网之间形成的联盟，不仅能调节发电资源的发电价格，还会影响用电总需求以及电量消耗。
展望未来 -基于代理的交互能源（TE)交易平台
实际上，微电网除了对热能市场产生了深远的影响，也为我国能源管理系统更高效更高能的发展打开了新的篇章——基于代理的交互式能源（TE）交易平台，将储能系统（ESS）整合到微电网的能源管理系统中。在交互式能源交易平台的条件下，储能市场的安全性得到了保证，能量传输中的能量失衡问题也得到了解决，微电网未来的发展也是可观的。
微电网研究者们利用这个交互能源交易平台提出了两种不同类型的储能市场模型：本地存储市场模型和全球存储市场模型。这两种储能市场模型相对于单一的模型，能有效地加强本地储能系统与全球储能系统的供需平衡，也使储能系统更好地参与到本地能源市场和全球能源市场。在这两种储能市场模型下，原本在储能系统中、储能系统外部传输的能量，如今也可以在多个能源现货市场进行交易，交易的能源容量额也可以控制在额定容量范围之内。在真实的电网中，储能系统和微电网之间的电力传输存在不可避免的能量的损失，从某些程度上来说，能源存储具体位置的变化会影响储能系统运作的成本。
此外，交互能源交易平台除了两种不同类型的储能市场模型，还拥有三个层次的能源交易平台的架构，即：本地微电网市场、储能市场和全球能源市场。这三种层次各自都与框架中的其他层次互动，具有高度的灵活性。根据相关市场运营商的要求重新安排市场水平后，可以形成一种特定的市场组织结构。
其实，运用基于代理的交互能源交易平台的重要目的之一是为了实现微电网下的能源系统运作成本最小化，利润最大化。基于能源系统运作的竞价策略，SAQL（Simulated-annealing-basedQ-learning）算法应运而生。这是一种强化的学习算法，通过SAQL算法，微电网下拥有储能系统的企业可以学习该竞价策略以超越同期的竞争对手，从而实现利润最大化。市场模拟结果证明，交互能源交易平台和竞价算法在储能系统融入微电网能源管理系统方面是可行的，能促进储能系统在配电系统中的大规模部署。
展望未来 -无缝微电网控制
针对微电网在未来电力系统中的发展趋势，相关研究人员提出了一种新的微电网结构和控制方案——无缝微电网控制。简而言之，就是对储能变流器的控制逻辑进行了改进，使能量转换更适应系统运行模式切换的要求。微电网通过配合中央控制器和模式控制器，切换模式的过程中，减小了功率不匹配带来的暂态冲击，成功实现了运行模式的无缝切换。
为了实现微电网孤岛和并网两种模式的无缝运行，实现可再生能源、储能系统分担微电网电力运输负载，我们可以通过使用AC/DC/AC转换器实现微电网与电网的物理隔离，从而确保上述两种微电网运行模式的安全性、可靠性和无缝运行。这种类似于“缓冲”的结构通过控制缓冲AC/DC/AC转换器，使用转换死区（在一些变电站中有稳压器维持电压在一定的范围内，规格中就会有一个稳压器不会更动电压的电压范围）来减少微电网与电网的能量交换，减少了传输损失。这种将微电网和电网动态分开的缓冲结构有助于更快控制微电网的电压和频率，在一定程度上保护电网和微电网免受任意一方的故障影响。尽管这种结构在AC/DC/AC转换器方面会产生额外的成本，但是这些额外的成本是物超所值的。该结构对微电网外部故障有保护作用，且操作流程简单、无需通信，对无缝微电网的控制起到了至关重要的作用。
现如今，电力部门的未来发展趋势和国家减排的承诺警示我们：对高质量的、高效率、低排放的能源系统的需求已迫在眉睫。无缝微电网作为一种既理想化又有科学根据的控制方案，为我们指明了研究方向。我们相信，微电网，在不远的将来，终会大放异彩，有更高的突破！
END
毋庸置疑，随着清洁能源的发展，微电网被视为可再生能源的有效解决方案、能源互联网不可或缺的组成部分，近年来微店网更是在提高供电可靠性、安全性及消纳可再生能源等方面扮演着越来越重要的角色。但是我们也不可盲目乐观，还需注意微电网在迅速发展过程中需要解决的问题，包括不完善的相关国家政策、不成熟的技术等等。因此，我国的微电网还需随着社会的发展而逐渐完善和成熟。
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撰稿：杨昕妤 唐澜 李佳艺 郭越
排版：郭越
初审：马世昕 刘禹鸶
终审：高霄 储艳 郭喆 金叶 贺梵
