1.3　微电网建模研究概述

1.3.1　微电网建模难点

电力系统建模是电力系统仿真计算的基础，合理的模型是电力系统调度和安全稳定控制的保障。近年来，国际上发生的各种大停电事故很多是由于模型不合理导致调度策略失误造成的。随着国家智能电网的建设，大电网互联将成为能源互联网建设的重要支撑。在电力市场的背景下，电力网络往往在极限状态运行，此时，准确的电力系统模型将是保证电力系统安全稳定运行、提高系统传输能力和社会经济效益的保证。

微电网一般由三部分组成：新能源分布式发电系统（风力发电系统、光伏发电系统、燃气轮机发电系统）、基于电力电子设备的储能系统、用电负荷（电动机负荷、普通阻抗型负荷）。各类新能源分布式发电系统和电力电子设备结构多变，使得运行过程中它们之间的作用机理非常复杂，因此如何有效化简微电网并对其进行等效化简是微电网仿真分析的基础。随着大量基于分布式发电的微电网的接入，在研究微电网接入影响和配电网动态仿真时，必须研究微电网总体外部特性即微电网并网等效模型，而目前关于这方面的研究基本上还处于探索阶段，还需要更多的理论和实验支撑。与传统大电网相比，微电网具有以下特点[13-16]。

（1）微电网相对网络物理空间尺度小、线路短，线路电阻大于电抗，由此造成元件间的关联更加紧密。

（2）微电网中可再生能源分布式发电容量占比较大，负荷和可再生能源分布式发电系统的运行具有间歇性和随机性，使得微电网的控制策略和运行方式复杂多变。

（3）微电网结构和形式多样（直流型、交流型和交直流混合型），每种类型的微电网包含的元件及动态特性各不相同，使得不同类型微电网的并网动态特性各异。

（4）微电网作为电力大系统的末端电力系统，在并网运行时表现出整体性（微电网并网的整体接入）和分散性（多个微电网的位置分散）。

微电网的上述特点对其建模研究提出了新的要求。利用微电网内部元件的详细模型及相互作用机理来分析研究微电网对电力系统的影响非常困难。另外，随着大量高电压等级微电网的并网接入，电力系统网络拓扑结构变得更加复杂。此时，如何更加快速、有效地进行微电网建模对于电力系统动态仿真分析显得尤为重要。

1.3.2　微电网建模趋势

微电网建模主要有基于机理的动态等值建模和基于非机理的等效建模。基于机理的动态等值建模从微电网内部元件详细模型、网络结构出发，分析元件之间的共有特性，进而等效化简，由此得到的微电网模型能够很好地描述微电网的物理电气特性。与传统电网的动态等值方法（同调等值法）类似，机理建模方法严格从元件数学模型出发，因此建模过程需要完整的系统结构和参数[17]。

然而，单纯从元件机理的角度对微电网内部元件进行动态等值建模可能导致等值元件过多，带来等值模型复杂及模型参数难以辨识的困难。基于非机理的等效建模方法主要从微电网系统动态特性出发，利用黑箱理论来描述系统的输入输出关系，以此来表征系统的动态特性。非机理建模方法从微电网并网接入点的扰动响应曲线中寻找系统动态特征，从而确定系统模型，建模过程中不需要过多关注元件本身的参数和系统的结构。

微电网并网接入的动态特性是微电网内部元件相互作用的整体体现，由内部元件的动态特性决定。从大电网的角度，微电网内部元件的控制策略和调度方式使得微电网整体具有可控性（或具有负荷特性，或具有电源特性）。因此，可以从微电网整体动态特性入手，建立微电网并网的通用等效模型来研究微电网并网运行时与大电网的相互作用。

本书从微电网运行特性出发，以微电网整体为研究对象，构建微电网并网等效建模的理论与方法，为大规模微电网群并网接入配电网乃至大电网仿真提供低阶、合理的微电网等效模型。