3. 微网基本概念
微网（Microgrid）是分布式发电、储能、负荷与能量管理系统按一定电气边界组合而成的小型发配电系统。它既能与上级配电网并网运行，也能在上级电网故障或计划检修时解列为孤岛独立运行。理解微网，关键不是记住“小电网”三个字，而是抓住三个要点：有明确的电气边界、内部源—储—荷可协调控制、并网与孤岛两种模式可平滑切换。这三者共同决定了微网与普通分布式电源、普通配电馈线的本质区别。
一、微网的定义与边界
微网可以定义为：由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成，通过一个公共连接点（PCC）与上级电网相连，能够实现自我控制、保护和管理的自治电力系统。定义中有两个关键词容易被忽略：公共连接点和自治。PCC 是微网与外部电网的物理和电气分界，也是并网/孤岛切换的操作点；自治则意味着微网内部具备独立的功率平衡和电压频率支撑能力，而不是单纯依赖上级电网。
从边界角度看，微网可以是一个园区、一栋楼宇、一个海岛或一段馈线。边界一旦确定，内部的源、储、荷、保护和控制装置就构成一个整体，对外表现为一个可控单元。这也是微网与“分布式电源简单并联”最大的区别：前者有统一的管理和切换逻辑，后者往往各自为政。
二、组成结构与各单元职责
微网的典型组成可以按功能分为四层：
- 电源层：光伏、风电、微型燃气轮机、燃料电池等分布式发电单元，负责提供电能。
- 储能层：电池储能、超级电容、飞轮等，负责功率缓冲、能量搬移和暂态支撑。
- 负荷层：分为敏感负荷、可中断负荷和一般负荷，用于分级保障供电。
- 控制与保护层：EMS、逆变器控制器、继电保护、通信网络，负责调度、切换和保护协调。
其中，储能和 EMS 是微网能否稳定运行的核心。储能决定了孤岛模式下能否维持功率平衡，EMS 决定了并网模式下能否优化经济运行、在故障时能否快速决策。
三、并网与孤岛模式
并网模式下，PCC 开关闭合，微网与上级配电网并联运行。此时微网的电压和频率主要由上级电网支撑，分布式电源通常采用 PQ 控制，按调度指令输出有功和无功。微网既可以从电网购电，也可以向电网售电，储能则根据电价和负荷曲线进行充放电套利。
孤岛模式下，PCC 开关断开，微网与上级电网解列。此时微网必须依靠内部电源和储能维持电压和频率稳定，通常由主控单元采用 V/f 控制提供参考，其余单元采用 PQ 控制跟随。孤岛模式的核心挑战是功率平衡：当新能源出力波动或负荷突变时，储能需要快速响应，否则电压和频率会越限。
四、运行特性与关键技术指标
微网的运行特性可以概括为“三性”：不确定性（新能源出力和负荷波动）、弱惯性（电力电子设备占比高，缺少同步机惯量）、双向性（功率可正可反，潮流方向不固定）。这些特性决定了微网控制不能照搬大电网思路，必须更依赖快速通信、储能支撑和灵活的控制策略。
| 指标类别 | 具体指标 | 典型要求/说明 |
|---|---|---|
| 供电可靠性 | 孤岛持续供电时间、负荷保障率 | 敏感负荷不间断，一般负荷可分级切除 |
| 电能质量 | 电压偏差、频率偏差、谐波畸变率 | 电压 ±7%，频率 ±0.5Hz，THD < 5% |
| 切换性能 | 并离网切换时间、冲击电流 | 切换时间通常 < 20ms~100ms，无大冲击 |
| 新能源消纳 | 弃光率、弃风率、自消纳比例 | 尽量就地消纳，减少反送电 |
| 运行经济性 | 度电成本、储能循环寿命 | 结合峰谷电价优化充放电策略 |
| 保护选择性 | 故障隔离范围、动作时间 | 并网/孤岛定值不同，需自适应调整 |
五、典型场景与常见误区
以一个工业园区微网为例：白天光伏出力大，优先供负荷，多余电量给储能充电或上网；傍晚光伏减弱，储能放电补缺口；夜间电价低时储能充电。若上级电网突然失电，PCC 断开，微网转入孤岛，储能和燃气轮机共同支撑敏感负荷，非关键负荷按优先级切除。整个过程考验的是 EMS 的预判能力和储能的响应速度。
理解微网，最终要落到“边界、模式、指标”三个词上：边界决定范围，模式决定控制策略，指标决定运行水平。后续的并离网切换、微网控制策略，都是在这三个基础上展开的。