微電網(wǎng)有以下優(yōu)勢(shì)：
能源可靠性：微電網(wǎng)能夠獨(dú)立于主電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自給自足，從而實(shí)現(xiàn)彈性供電
能源易獲?。涸跓o法接入主電網(wǎng)的情況下，以合理的成本獲得能源
能源獨(dú)立：通過整合更多可再生發(fā)電方式來減少化石燃料消耗
能源成本優(yōu)化：利用能源靈活性優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)平衡
本文探討了微電網(wǎng)能夠帶來的優(yōu)勢(shì)，并提供了相關(guān)微電網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)例。
能源可靠性
微電網(wǎng)能夠獨(dú)立于主電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自給自足，從而實(shí)現(xiàn)彈性供電。
在一些地區(qū)，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(guó)東北部和加拿大東部地區(qū)大約5500萬人斷電。而2012年7月，印度發(fā)生的世界上最大的斷電事故影響的范圍更大，造成該國(guó)一半人口斷電。不久之后，颶風(fēng)“桑迪”襲擊了美國(guó)東部，導(dǎo)致800萬客戶斷電。
美國(guó)列克星敦研究所（LexingtonInstitute）稱，由于美國(guó)電網(wǎng)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(dá)1190億美元。
微電網(wǎng)能夠獨(dú)立于主電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自給自足，從而提高了供電彈性。當(dāng)主電網(wǎng)遇到重大問題時(shí)，微電網(wǎng)能夠快速解耦，并仍然可以繼續(xù)從地方電源供電。由于地方生產(chǎn)、儲(chǔ)電容量和瞬時(shí)狀態(tài)的影響，這種自主供應(yīng)可能受到限制。然而，借助微電網(wǎng)的地方管理系統(tǒng)，可以對(duì)負(fù)載優(yōu)先級(jí)進(jìn)行優(yōu)化管理，控制策略也可以得到相應(yīng)調(diào)整。
此外，在問題風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)測(cè)的情況下（比如預(yù)報(bào)有強(qiáng)風(fēng)暴），可以通過有意采取預(yù)防策略為微電網(wǎng)做好準(zhǔn)備，例如減少非重要負(fù)載、準(zhǔn)備進(jìn)行待調(diào)度的地方發(fā)電，以及為電池充電以提高系統(tǒng)未來的彈性。
當(dāng)微電網(wǎng)本身出現(xiàn)問題時(shí)（例如，其中之一的電源遇到問題或正在進(jìn)行維護(hù)），微電網(wǎng)能夠進(jìn)行備份，并自動(dòng)進(jìn)行重新配置。
圖1 Oncor校園微電網(wǎng)
參考一個(gè)校園微電網(wǎng)的實(shí)例：
概況：超過100英畝的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)設(shè)施
挑戰(zhàn)：
1.提升電網(wǎng)容量和可靠性
2.利用現(xiàn)有資源
3.利用靈活的動(dòng)態(tài)微電網(wǎng)技術(shù)
4.監(jiān)測(cè)和優(yōu)化分布式能源（DER）
5.運(yùn)營(yíng)兩組太陽能光伏陣列、一臺(tái)微型渦輪機(jī)、兩個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)以及四臺(tái)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)
解決方案：Oncor的創(chuàng)新型系統(tǒng)包括四個(gè)相互連接的微電網(wǎng)，并使用九個(gè)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(wǎng)斷開，也可以重新連接到主公用電網(wǎng)上。微電網(wǎng)控制器和運(yùn)營(yíng)軟件可以提供信息、通信和控制，通過優(yōu)化協(xié)調(diào)負(fù)載、發(fā)電和存儲(chǔ)，將能源靈活性的價(jià)值轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
結(jié)果：
在從并網(wǎng)模式切換到離網(wǎng)模式時(shí)，控制器可以保護(hù)操作，并方便切換，以確保關(guān)鍵負(fù)載能夠獲得可靠的電源。
它能夠根據(jù)需要，實(shí)現(xiàn)從單微電網(wǎng)到多微電網(wǎng)協(xié)同工作配置的無縫過渡。
通過采用容錯(cuò)方法，設(shè)備可以儲(chǔ)存來自電網(wǎng)饋電或設(shè)施的任一發(fā)電來源的電力。
基于云的用于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配和DER預(yù)測(cè)的平臺(tái)，進(jìn)一步優(yōu)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，創(chuàng)建了微電網(wǎng)與公用電網(wǎng)之間的連接。
圖2米拉馬爾海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空站關(guān)鍵任務(wù)微電網(wǎng)
參考一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)微電網(wǎng)的實(shí)例：
概況：占地3,500英畝的米拉馬爾海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空站運(yùn)行和維護(hù)設(shè)施
挑戰(zhàn)：
1.該航空站的關(guān)鍵設(shè)施必須持續(xù)不間斷運(yùn)行，即使公用電網(wǎng)被危害或受損時(shí)也不能受到影響。
2.設(shè)計(jì)必須具有可擴(kuò)展性，以便在用電高峰期間為設(shè)施供電和進(jìn)行電力管理。
3.設(shè)計(jì)必須納入可再生資源、采用先進(jìn)的智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)并具備需求響應(yīng)能力。
4.該航空站努力成為一個(gè)“凈零能源設(shè)施”，也就是說，其在一年中生產(chǎn)的能源要與消耗的能源一樣多。
解決方案：米拉馬爾的創(chuàng)新型系統(tǒng)包括現(xiàn)有的能源資源（如垃圾填埋氣、太陽能光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)）以及一座升級(jí)后的7兆瓦發(fā)電廠（主要使用垃圾填埋氣發(fā)電）。微電網(wǎng)控制器和運(yùn)營(yíng)軟件可以提供態(tài)勢(shì)感知、通信和控制，通過優(yōu)化協(xié)調(diào)負(fù)載、發(fā)電和存儲(chǔ)，將能源靈活性的價(jià)值轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該系統(tǒng)包括對(duì)電力控制系統(tǒng)的升級(jí)和集成。
預(yù)期結(jié)果：
該項(xiàng)目計(jì)劃于2018年7月前完工。
屆時(shí)，微電網(wǎng)將能夠在與電網(wǎng)分離的情況下為設(shè)施供電。在與主電網(wǎng)連接時(shí)，微電網(wǎng)將通過需求響應(yīng)與電網(wǎng)智能交互。
微電網(wǎng)將增強(qiáng)和擴(kuò)展現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)可再生能源的功能：1.6MW太陽能光伏發(fā)電和3.2MW垃圾填埋沼氣發(fā)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(biāo)是到2019年達(dá)到75％，且最終目標(biāo)是達(dá)到凈零能源狀態(tài)。
能源易獲取
在無法接入主電網(wǎng)時(shí)，以合理的成本獲得能源。
微電網(wǎng)可以大大加快智能電網(wǎng)的部署，并增加發(fā)展中國(guó)家民眾獲取能源的機(jī)會(huì)。
實(shí)施智能電網(wǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大量的調(diào)整。這既需要時(shí)間，也需要投入大量的資金。微電網(wǎng)可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的替代方案，用來展示規(guī)模更小但經(jīng)濟(jì)性更好的智能能源系統(tǒng)的潛力。
在沒有能源網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中國(guó)家，實(shí)施大規(guī)模分散化本地可再生能源的靈感，可能來自移動(dòng)電話業(yè)務(wù)，因?yàn)榇藰I(yè)務(wù)克服了大型基礎(chǔ)設(shè)施投資的障礙。與之類似，在短期內(nèi)，低功率微電網(wǎng)可以為生產(chǎn)和輸送能源提供切實(shí)的解決方案。
參考湯加的一個(gè)鄉(xiāng)村電氣化項(xiàng)目的例子：
概況：60個(gè)偏遠(yuǎn)的離網(wǎng)村莊，每個(gè)村莊有80-520戶居民無法獲得電力
挑戰(zhàn)：
1.以可持續(xù)方式獲得電力
2.消除對(duì)柴油的依賴
3.消除燃料和發(fā)電機(jī)維護(hù)帶來的高運(yùn)營(yíng)成本（OPEXcosts）
解決方案：借助離網(wǎng)太陽能和電池存儲(chǔ)系統(tǒng)，可日夜獲取能源
結(jié)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(gè)地點(diǎn)已經(jīng)成為自主發(fā)電廠（15kW至75kW）
圖3湯加群島鄉(xiāng)村電氣化項(xiàng)目
能源獨(dú)立
通過整合更多可再生發(fā)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(zhàn)外，還必須努力實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立。通過進(jìn)口石油能夠滿足該國(guó)的能源需求，為四個(gè)較大島嶼的15,000個(gè)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(fā)電的柴油量達(dá)到1200萬升。目前，湯加的總發(fā)電量約有97%來自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其余為太陽能發(fā)電。
湯加能源路線圖（TERM）是一個(gè)為期十年的工作計(jì)劃（2010-2020年），旨在減少石油進(jìn)口和石油價(jià)格波動(dòng)對(duì)湯加的嚴(yán)重影響。該計(jì)劃還有一個(gè)目標(biāo)，那就是以環(huán)境可持續(xù)的方式增加獲得現(xiàn)代能源服務(wù)的機(jī)會(huì)，并滿足國(guó)際社會(huì)減少碳排放的要求。
能源成本優(yōu)化
利用能源靈活性優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)平衡。
微電網(wǎng)的一個(gè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)地方可再生綠色能源的自給消費(fèi)，以便能夠部分或全部取代主電網(wǎng)提供的能源，從而有助于減少與能源有關(guān)的溫室氣體排放。增加地方能源儲(chǔ)存量可以進(jìn)一步推進(jìn)最大限度地利用可再生能源。
另一個(gè)目標(biāo)是將現(xiàn)場(chǎng)分布式發(fā)電作為靈活的能源資源，以優(yōu)化需求響應(yīng)程序的參與情況，即使用地方發(fā)電或負(fù)載管理來應(yīng)答負(fù)荷削減請(qǐng)求。在一些地區(qū)，通過實(shí)施電網(wǎng)回購(gòu)，客戶能夠通過將可再生能源饋送回電網(wǎng)而獲得補(bǔ)償，通常無需進(jìn)行自給消費(fèi)。
例如，請(qǐng)參考莫爾比昂省立能源協(xié)（SDEM），法國(guó)布列塔尼地區(qū)的公用事業(yè)公司
圖4 SDEM：法國(guó)莫爾比昂省立能源協(xié)會(huì)
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(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)，以便在用電高峰期優(yōu)化電力需求，以及平滑總部的負(fù)荷曲線。
其微電網(wǎng)與公共低壓配電網(wǎng)絡(luò)相連，因此可作為網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，并增加能源的可用性。在電力需求高，或由于網(wǎng)絡(luò)或發(fā)電故障導(dǎo)致的電網(wǎng)功能降低的情況下，現(xiàn)場(chǎng)可以通過為自身負(fù)載供電來減輕電網(wǎng)的壓力。
其微電網(wǎng)包括以下組成部分：
連接到公共低壓配電網(wǎng)絡(luò)
額定功率為110kW的光伏陣列
額定功率為2kW和3.6kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
由鋰離子電池和電子電源轉(zhuǎn)換器組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)
放置在低壓服務(wù)入口處的UPS可保障電源安全，并且可以在離網(wǎng)模式下，穩(wěn)定建筑電網(wǎng)的電壓和頻率
電氣負(fù)載：某些電負(fù)載是可控的，因此有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和消費(fèi)的均衡
總結(jié)
能源分散化是一個(gè)重要發(fā)展方向，可以幫助應(yīng)對(duì)21世紀(jì)能源挑戰(zhàn)。
在一系列重大技術(shù)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的推動(dòng)下，太陽能和能量?jī)?chǔ)存等分散性能源取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，物聯(lián)網(wǎng)等推動(dòng)新合作和優(yōu)化能力發(fā)展的技術(shù)也取得了重大發(fā)展。
微電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的催化劑。
微電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)包括：彈性更好；通過可以更快實(shí)施的較低資本密度、模塊化、可擴(kuò)展的解決方案，更為輕松地獲取能源；提供更多與電網(wǎng)進(jìn)行交互的時(shí)間和方式選擇；以及優(yōu)化能源成本微電網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，擁有許多成功的交鑰匙解決方案案例。