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摘要：微电网作为分布式发电的有效利用形式，已经受到越来越多的关注。随着对微电网研究的不断深入，对微电网的经济效益分析已经成为关键问题，它直接关系到微电网的投资在经济上是否可行。本文总结了微电网不同形式的经济性分析。首先介绍了微电网经济性分析的意义；其次，总结了微电网经济性分析的发展概况和研究进展，对微电网进行经济性分析的方法；最后，结合微电网的发展现状，对微电网经济性分析的未来研究趋势进行了探讨。
关键词：微电网，经济性分析，分布式电源
1 前言
随着电力需求的日益增大，开发新能源，大力发展以风力发电、光伏发电等可再生能源的发电已成为电力产业发展的必然趋势。分布式电源利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源（太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和附近方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电。但是分布式电源不可调度，不利于系统的安全性和稳定性。所以，将分布式发电供能系统以微电网的形式接入大电网并网运行，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。
微电网解决了多分布式电源大规模接入电网的问题，实现了不同的分布式电源优势的互补，优化利用了各种分布式电源；并且其运行模式灵活，一般采用一个公共连接点（PCC）与大电网连接，可以通过静态开关转为孤岛运行模式，保证了局部供电可靠性；分布式电源就近向负荷供电，这样可以大大减少线损，节省输配电建设投资缩短了与负荷间的距离，降低了输电损耗。 然而建设微电网先期投资大，分布式电源发电具有不确定性，所以微电网的收益受地点、环境、天气等影响很大。这样如果没有一个合适的投资收益分析，就给建设微电网增加了挑战。微电网是否具有经济性取决于在微电网的运行时间内，收益是否能大于投资。对微电网进行经济性分析，评估其综合效益，可以为微电网的投资者提供合理的依据，对微电网的未来发展具有重要意义。
2 微电网概述
目前国内外学者对微电网进行了大量的研究。以欧盟、美国和日本为代表，在推广微电网技术方面，已经取得了一定的发展。欧洲已形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。接下来将集中研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等为分布式电源与可再生能源的大规模接人及传统电网向智能电网。基于美国电网的现代化，美国发展微电网研究的重点在提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、实现智能化上面。CERTS 微电网中电力电子装置与众多新能源的使用与控制，为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
常见的微电网应用于商业建筑群体、校园、酒店、住宅区等。因此，微电网内部最常见的电力负荷包括：照明、办公设备、制冷。有些微电网除了电力需求外，也有制冷和供暖的需求。从各国微网研究可以看出，微电网是电力行业在服务、能源利用、环保等方面的一种提高与改善，是对大电网的有利补充。
目前对微电网的研究主要集中在两个方面，成本和控制。也就是对微电网经济性的研究和控制策略的研究。
微电网有两种运行模式：孤网运行和并网运行，控制方法和策略也不尽相同。并网模式下，一般采用传统的PQ控制方法。孤网运行模式下，有下垂控制、单主和多主控制、多代理控制等。
3 微电网的经济性及研究概况
微电网的经济性研究，就是通过对投资、收入之间关系的研究，在不同条件下（如自然条件、控制策略等）经济的质量，以求得微电网和社会最佳经济效益。
微电网的经济性研究主要有三个基本问题：
1） 微电网最优容量的确定
综合考虑当地风能、光照条件等可再生资源和负荷的具体情况，建设适合容量的微电网，保证微电网的经济性。
2） 分布式电源最优占比的确定
为了保证供电的可靠性，减少停电补偿等，微网内部可加入稳定的发电设备，如柴油发电机等保证为重要负荷供电。
3） 微网运行的社会经济效益分析
微电网不但减少了化石燃料的使用，而且减少了SO2、NOX、CO2 的排放，环境效益明显。
通过对微电网的经济性研究的总结，有以下几类研究方法：
1）在规划建设阶段，研究微电网资源结构的经济性
文献《风力-生物质能联合发电系统在微电网中的扩展规划》利用适应性权重和方法，运用改进遗传算法计算，得到微电网中微电源成本最低最优容量配置和最优安装地点。文献《低碳经济下的微电网电源规划研究》加入了低碳作为约束，考虑了微电网建设的投资费用，微电网发电运行，低碳经济的总费用以及微电网与大电网的交互费用，运用改进的矩阵实数编码遗传得出了微电网电源建设成本最低的设计方案。文献《基于多目标的独立微电网优化设计方法》综合考虑经济性、环保性、可再生能源利用率、供电可靠性对分布式电源的额定功率和储能系统容量进行了优化设计。
2）对微电网经济运行优化
文献《基于储能单元运行方式优化的微电网经济运行》通过对储能设备合理运行方式的选择，利用时段电价差异，使微电网更好的参与到电力市场竞价中，以提高微电网运行的经济效益。 文献《含微型燃气轮机的微电网系统的优化规划研究》研究了含微型燃气轮机的微电网系统的优化规划，实现了微型燃气轮机以电定热和以热定电两种不同运行模式，并进行了比较分析，得出含有热电联产计划的微电网设计合适的热负荷水平，才能获得更大的热电联产经济性。文献《微网系统的动态经济调度》把随机规划引入微电网系统，通过分析可再生能源输出功率波动、负荷预测误差以及机组故障停运等不确定因素，建立了微电网动态经济调度模型，分析了微电网运行的经济性和可靠性之间的平衡关系。
3）通过定量的研究方法进行微电网经济性分析
文献《微网的成本效益分析》通过以常规大型燃煤发电为参考，考虑了微电网的建设成本、可靠性效益、降损效益、节能效益、环境效益、延缓电网投资的效益、从全社会的角度出发，对微电网经济性进行了定量评估，提出了微电网的综合效益评估模型。文献《以光伏发电为代表的微电网的经济运行评估》通过对案例项目成本回收模式進行分析，总结了微电网的主要收益情况，对微电网进行了财务盈利能力分析，提出了适合微电网发展的成本回收模式并对其经济性进行了评估。文献《包含电动汽车的风/光/储微电网经济性分析》对微电网中加入电动汽车的经济性进行了分析，由于电动汽车具有能量双向流动的特性，使电动汽车在接入微电网时具有双重角色，充电时看作负载，在电池电量多的时候对微电网负载进行供电。对比加入电动汽车和没有电动汽车两种情况的经济效益，结果显示加入电动汽车不但可以减小储能设备投资，而且还减小了微电网的运行费用。
4 微电网经济性研究展望
尽管对微电网的建设经济性和运行的最优化进行相关研究的文献很大，但随着微电网的发展与成熟，对微电网经济性应继续加强深入研究分析。
今后关于微电网经济分析，大致可从以下三方面扩展：
1） 综合考虑分布式电源发电带来的益处，不同角度全面的计算微电网的经济效益。
2） 综合全面的考虑微电网建设、运行所需费用，还要考虑这些费用在微电网的运行年限内，是否有价格的变化等。
3）将静态投资、系统回收等与微电网动态经济运行两方面结合到一起，考虑离并网两种运行模式与微电网的经济性是否有关。
5 结语
微电网的经济性研究不但可以为微电网的建设者提供准确的可行性分析，还可以为微电网提供更具经济性的运行策略，为此，研究微电网投资、运行的经济性方法具有重要意义。本文总结了国内外对微电网的研究情况，分析了关于微电网经济性分析研究情况，提出了今后微电网经济的研究方向。
关键词：微电网，经济性分析，分布式电源
1 前言
随着电力需求的日益增大，开发新能源，大力发展以风力发电、光伏发电等可再生能源的发电已成为电力产业发展的必然趋势。分布式电源利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源（太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和附近方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电。但是分布式电源不可调度，不利于系统的安全性和稳定性。所以，将分布式发电供能系统以微电网的形式接入大电网并网运行，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。
微电网解决了多分布式电源大规模接入电网的问题，实现了不同的分布式电源优势的互补，优化利用了各种分布式电源；并且其运行模式灵活，一般采用一个公共连接点（PCC）与大电网连接，可以通过静态开关转为孤岛运行模式，保证了局部供电可靠性；分布式电源就近向负荷供电，这样可以大大减少线损，节省输配电建设投资缩短了与负荷间的距离，降低了输电损耗。 然而建设微电网先期投资大，分布式电源发电具有不确定性，所以微电网的收益受地点、环境、天气等影响很大。这样如果没有一个合适的投资收益分析，就给建设微电网增加了挑战。微电网是否具有经济性取决于在微电网的运行时间内，收益是否能大于投资。对微电网进行经济性分析，评估其综合效益，可以为微电网的投资者提供合理的依据，对微电网的未来发展具有重要意义。
2 微电网概述
目前国内外学者对微电网进行了大量的研究。以欧盟、美国和日本为代表，在推广微电网技术方面，已经取得了一定的发展。欧洲已形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。接下来将集中研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等为分布式电源与可再生能源的大规模接人及传统电网向智能电网。基于美国电网的现代化，美国发展微电网研究的重点在提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、实现智能化上面。CERTS 微电网中电力电子装置与众多新能源的使用与控制，为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
常见的微电网应用于商业建筑群体、校园、酒店、住宅区等。因此，微电网内部最常见的电力负荷包括：照明、办公设备、制冷。有些微电网除了电力需求外，也有制冷和供暖的需求。从各国微网研究可以看出，微电网是电力行业在服务、能源利用、环保等方面的一种提高与改善，是对大电网的有利补充。
目前对微电网的研究主要集中在两个方面，成本和控制。也就是对微电网经济性的研究和控制策略的研究。
微电网有两种运行模式：孤网运行和并网运行，控制方法和策略也不尽相同。并网模式下，一般采用传统的PQ控制方法。孤网运行模式下，有下垂控制、单主和多主控制、多代理控制等。
3 微电网的经济性及研究概况
微电网的经济性研究，就是通过对投资、收入之间关系的研究，在不同条件下（如自然条件、控制策略等）经济的质量，以求得微电网和社会最佳经济效益。
微电网的经济性研究主要有三个基本问题：
1） 微电网最优容量的确定
综合考虑当地风能、光照条件等可再生资源和负荷的具体情况，建设适合容量的微电网，保证微电网的经济性。
2） 分布式电源最优占比的确定
为了保证供电的可靠性，减少停电补偿等，微网内部可加入稳定的发电设备，如柴油发电机等保证为重要负荷供电。
3） 微网运行的社会经济效益分析
微电网不但减少了化石燃料的使用，而且减少了SO2、NOX、CO2 的排放，环境效益明显。
通过对微电网的经济性研究的总结，有以下几类研究方法：
1）在规划建设阶段，研究微电网资源结构的经济性
文献《风力-生物质能联合发电系统在微电网中的扩展规划》利用适应性权重和方法，运用改进遗传算法计算，得到微电网中微电源成本最低最优容量配置和最优安装地点。文献《低碳经济下的微电网电源规划研究》加入了低碳作为约束，考虑了微电网建设的投资费用，微电网发电运行，低碳经济的总费用以及微电网与大电网的交互费用，运用改进的矩阵实数编码遗传得出了微电网电源建设成本最低的设计方案。文献《基于多目标的独立微电网优化设计方法》综合考虑经济性、环保性、可再生能源利用率、供电可靠性对分布式电源的额定功率和储能系统容量进行了优化设计。
2）对微电网经济运行优化
文献《基于储能单元运行方式优化的微电网经济运行》通过对储能设备合理运行方式的选择，利用时段电价差异，使微电网更好的参与到电力市场竞价中，以提高微电网运行的经济效益。 文献《含微型燃气轮机的微电网系统的优化规划研究》研究了含微型燃气轮机的微电网系统的优化规划，实现了微型燃气轮机以电定热和以热定电两种不同运行模式，并进行了比较分析，得出含有热电联产计划的微电网设计合适的热负荷水平，才能获得更大的热电联产经济性。文献《微网系统的动态经济调度》把随机规划引入微电网系统，通过分析可再生能源输出功率波动、负荷预测误差以及机组故障停运等不确定因素，建立了微电网动态经济调度模型，分析了微电网运行的经济性和可靠性之间的平衡关系。
3）通过定量的研究方法进行微电网经济性分析
文献《微网的成本效益分析》通过以常规大型燃煤发电为参考，考虑了微电网的建设成本、可靠性效益、降损效益、节能效益、环境效益、延缓电网投资的效益、从全社会的角度出发，对微电网经济性进行了定量评估，提出了微电网的综合效益评估模型。文献《以光伏发电为代表的微电网的经济运行评估》通过对案例项目成本回收模式進行分析，总结了微电网的主要收益情况，对微电网进行了财务盈利能力分析，提出了适合微电网发展的成本回收模式并对其经济性进行了评估。文献《包含电动汽车的风/光/储微电网经济性分析》对微电网中加入电动汽车的经济性进行了分析，由于电动汽车具有能量双向流动的特性，使电动汽车在接入微电网时具有双重角色，充电时看作负载，在电池电量多的时候对微电网负载进行供电。对比加入电动汽车和没有电动汽车两种情况的经济效益，结果显示加入电动汽车不但可以减小储能设备投资，而且还减小了微电网的运行费用。
4 微电网经济性研究展望
尽管对微电网的建设经济性和运行的最优化进行相关研究的文献很大，但随着微电网的发展与成熟，对微电网经济性应继续加强深入研究分析。
今后关于微电网经济分析，大致可从以下三方面扩展：
1） 综合考虑分布式电源发电带来的益处，不同角度全面的计算微电网的经济效益。
2） 综合全面的考虑微电网建设、运行所需费用，还要考虑这些费用在微电网的运行年限内，是否有价格的变化等。
3）将静态投资、系统回收等与微电网动态经济运行两方面结合到一起，考虑离并网两种运行模式与微电网的经济性是否有关。
5 结语
微电网的经济性研究不但可以为微电网的建设者提供准确的可行性分析，还可以为微电网提供更具经济性的运行策略，为此，研究微电网投资、运行的经济性方法具有重要意义。本文总结了国内外对微电网的研究情况，分析了关于微电网经济性分析研究情况，提出了今后微电网经济的研究方向。