鉴于微网系统的复杂性，无论是研究其与大电网相互作用的机理，还是研究在各种扰动下的复杂动态行为；无论是研究其保护与控制问题，还是研究其规划设计问题，都需要强有力的仿真手段，需要构建兼容微网分析的配电系统仿真实验平台。研究微网及含微网配电系统的能量优化管理方法，有助于提高系统运行的经济性，为分布式能源的高效利用创造条件。在这一方面，重点将开展如下研究工作。
（1）分布式发电供能微网系统综合仿真
在分布式发电供能系统中，既有同步发电机等具有较大时间常数的旋转设备，也有响应快速的电力电子装臵。在系统发生扰动时，既有在微秒级快速变化的电磁暂态过程，也有毫秒级变化的机电暂态过程和以秒级变化的慢动态过程。综合考虑它们之间的相互影响，实现动态全过程的数字仿真是一项极具挑战性的研究课题。而将数字仿真系统与物理模拟仿真平台加以有机结合，形成数字/模拟混合仿真系统，对于微网运行特性的研究、保护与控制器的设计等将更加具有实际价值。目前，混合仿真技术也是常规电力系统研究的热点领域，尽管一些仿真思路可供借鉴，但因微网中的物理设备更加多样化，模型更为复杂，不同设备暂态响应的时间尺度更加分散，必须有针对性地发展相关的混合仿真理论和方法。
重点研究内容：微网元件稳态与动态建模方法，包括微型燃气轮机、内燃机、燃料电池、光伏电池等分布式电源以及储能装臵的数值仿真和物理仿真模型建立方法；集稳态分析、电磁暂态仿真、机电暂态仿真为一体的微网动态全过程数字仿真理论与方法；含微网的新型电力交换系统的动态物理模拟仿真方法及实验验证理论。在此基础上，构建物理模拟和数字仿真相结合的含微网配电系统的综合仿真实验平台。
（2）微网经济运行理论与能量优化管理方法
正如在常规的电力系统中可以通过对发电机的节能调度实现节能降损一样，通过微网经济运行理论与能量优化管理方法的研究，也可以实现微网的高效经济运行。同常规的电力系统相比，微网中的可调节变量更加丰富，如分布式电源的有功出力、电压型逆变器接口母线的电压、电流型逆变器接口的电流、储能系统的有功输出、可调电容器组投入的无功补偿量、热/电联供机组的热负荷和电负荷的比例等。通过对这些变量的控制调节，可以在满足系统运行约束的条件下，实现微网的优化运行与能量的合理分配，最大限度地利用可再生能源，保证整个
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微网运行的经济性。同时，当微网并网运行时，尤其是在微网高渗透率情况下，还可以通过对微网输出的有效控制，降低配电系统中的配电变压器损耗和馈线损耗。以全系统能源利用效率的最大化为目标，研究微网的优化控制与调度理论与方法，正是这一研究领域重点关注的问题。
重点研究内容：微网经济运行理论与分布式电源优化调度方法；微网高渗透率下的大规模配电系统经济调度理论。在此基础上，开发出微网能量优化管理系统，构建微网高渗透率下的配电系统综合能量管理支持平台。 6
二、预期目标
1.总体目标
结合我国经济和社会可持续发展对清洁、高效、持久电能的重大需求，根据国际电力技术的最新发展动向，密切围绕分布发电供能系统安全高效运行的科学问题，开展多方面的基础理论和系统性的关键技术研究，建立分布式发电供能系统完整的理论体系和系统的分析方法，为分布发电供能技术在电力系统中的广泛应用提供科学保证，为解决我国能源紧缺、环境污染问题和保障我国能源供应提供科学依据。 2.项目五年预期目标
本项目五年内将在以下几个方面取得创新性的成果： 在理论方面：
? 系统地建立分布式发电供能系统的建模、分析、仿真和控制的完整理论
体系，为分布式发电供能系统的科学发展和广泛应用提供理论依据； ? 建立分布式发电供能系统经济性、电能质量和可靠性评估的理论体系和
评价指标体系，以促进“绿色电力”的发展，为缓解我国能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间的矛盾提供保障；
? 揭示分布式发电供能系统与大电网相互作用的机理，提出分布式发电供
能系统与大电网协调运行和控制策略,提高电力系统运行可靠性，为我国科学应对灾害性突发事件提供保障；
? 建立分布式发电供能系统接入后的电网规划理论体系，给出适合我国国
情的电网规划理论和方法，为分布式发电供能系统和电网的协调发展提供保障。
在技术方面：
? 发展分布式发电供能系统数字与模拟仿真技术，建立适于微网高渗透率
下的大规模配电系统快速仿真分析平台，实现分布式发电供能系统的全过程仿真；
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? 建立具有空间负荷预测、电源优选、网络优化、信息系统规划、能源优
化等功能，适用于含分布式发电供能系统的电网规划计算机决策支持系统，提高我国电网规划的科学性及建设资金的利用效率；
? 发展微网及含微网配电系统的电能质量检测与控制方法，提出微网电能
质量的控制方案和综合治理措施，研制综合电能质量控制系统； ? 提出微网及相关配电系统保护与控制的原理和方法，开发通用并网控制
装臵和新型保护设备，研制微网综合控制系统；
? 建立具有多种能源综合利用的微网并网运行系统的示范工程，达到实际
工程应用的水平。
在人才培养方面：
? 提升合作单位的整体科研水平，培养出在分布式发电供能系统研究领域
能开展高水平研究工作的学术骨干30名左右，其中，培养10名左右在该技术领域与世界同步或走在世界前列的拔尖人才。
? 培养锻炼青年学术骨干20名左右；培养博士30名，硕士50名。 在研究成果方面：
? 开发具有自主知识产权的软件3－5套；
? 研制出具有自主知识产权的硬件装臵5－8套，申请发明专利15－30项； ? 发表SCI 和EI 检索论文300篇以上，出版专著3-5 部； ? 组织2-4次高水平的国际学术会议；
? 研究成果整体达国际先进水平，并在电力系统中获得实际应用。
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三、研究方案
1. 总体思路、技术路线及可行性
1.1 总体思路
本项目将充分考虑分布式能源的多样性、分布性、间歇性和不可预见性等特点，从提高分布式发电供能系统的能源利用率及其在配电系统中的渗透率、提高电力系统供电质量和可靠性、减缓电力系统改造与建设投资的角度出发，系统地构建分布式发电供能系统的建模、分析、规划、仿真、保护和控制的完整理论体系，解决分布式发电供能系统应用中面临的关键技术问题，以期为分布式发电供能系统的广泛应用奠定坚实的理论和技术基础。
（1）分布式电源的接入，改变了电力系统的结构，将配电系统从简单的受电网络变成了复杂的有源网络。如何协调大电网与微网之间的运行，一方面确保绿色、环保可再生能源的充分利用，同时保证系统的电能质量、运行稳定性与供电可靠性，是当前分布式发电供能技术应用中的一个重要难题，是限制分布式电源渗透率进一步提高的主要障碍。本项目将通过对相互作用机理的研究，为提出针对性的解决方案和措施奠定理论基础。
（2）配电系统本身具有结构复杂，设备类型多样，负荷预测困难等特点，其规划问题面临着很多不确定性因素的影响。由于分布式电源的出力以及微网与配电系统间的交换功率受多种不确定性因素影响，同时分布式电源或微网的投资主体具有多样性，致使大量分布式电源的接入，增加了未来配电系统规划工作的复杂性。科学地规划设计好微网的微观结构、微网接入配电系统的模式、配电系统的网架将是提高分布式发电供能系统渗透率的基础。本项目将结合多年来申请者在配电系统规划工作中积累的理论和实践基础，提出系统化的含微网配电系统的规划理论和方法。
（3）先进的保护控制技术是分布式电源、微网及含微网配电系统安全、稳定、灵活、可靠运行的基础和重要支撑。当前配网保护与控制装臵的配臵方案不能适应多分布式电源、多微网接入的方式，已经成为分布式发电供能系统广泛应用的重要技术瓶颈。本项目将根据多微网配电系统的特点和要求，研究基于通信网络的区域纵联保护原理与技术，以及基于通信网络的微网群控技术，解决现有保护控制系统存在的问题。同时，将分布式电源逆变并网装臵控制与微网电能质
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