1. 智能微电网的概念
智能微电网是指由分布式电源、储能设备、能量转换设备、相关负载、监控和保护装置组成的中小型电力系统。它是一个能够实现自我控制、保护和管理的自主系统。它可以与外部电网并联运行或处于隔离状态。

从微观 perspective，一个微电网可以被视为一个小型电力系统。它具有完整的发电、传输和配电功能，可以实现局部电力平衡和能量优化。它与带负荷的分布式发电系统的主要区别在于，它同时具有并网和独立运行的能力。从宏观 perspective，微电网可以被视为配电网络中的“虚拟”电源或负荷。微电网系统的结构如图1所示。

2. 智能微电网的优势
微电网技术是新电力电子技术与分布式发电和储能技术的结合。与传统发电系统相比，微电网的优势主要体现在以下几个方面：

(1) 微电网是多个分布式发电系统（DG）的集成应用，解决了大规模DG接入问题，并继承了单个DG系统的优势：同时，它可以克服单个DG并网的缺点，减少单个分布式电源对电网的影响，并实现不同DG的互补优势，这将有助于优化DG的利用。

（2）微电网的灵活运行模式提高了用户侧的供电可靠性。根据重要程度，用户侧的负荷可以分为普通负荷、二级重要负荷和敏感负荷。当外部电网发生严重的电压闪烁和电压降时，可以根据负荷的重要性水平，通过静态开关将重要负荷隔离，实现孤岛运行，确保局部供电的可靠性。

(3) 它可以减少大型发电厂的发电备用需求，并通过缩短发电厂与负荷之间的距离来减少电网升级带来的传输损耗和增加的总投资成本。

(4) 对于用户来说，微电网的广泛使用可以降低电力价格，并获得最大的经济效益。例如，利用蜂谷电力价格差异，微电网在高峰电力时期向电网供电以延迟电力短缺，并且当电网过剩时，可以以低价直接从电网购买电力。

3. 智能微电网运行模式
微电网有两种基本运行模式，即并网运行和独立运行。在大多数情况下，微电网与主电网连接，微电网中的负载可以从微电网或主电网获取电力。当主电网的各种故障、干扰和电能质量不符合负载要求时，微电网将迅速与主电网断开连接，并平稳地过渡到独立运行，以确保重要负载不受影响。在这两种基本运行模式中，包括以下四个运行阶段。
(1) 微电网连接操作的瞬态阶段（并网的过渡过程）。
(2) 微电网和并网运行的稳态阶段。
(3) 微电网独立运行的瞬态阶段（离网过渡过程）。
(4) 微电网独立运行的稳态阶段。

微电网必须在这些四种运行阶段确保稳定性和可靠性，并且必须符合相应的网络接入要求。IEEE标准委员会近年来一直在致力于微电网标准的制定和改进。该标准涵盖了包含分布式电源的微电网和孤岛系统，并为微电网规划、设计、运行管理以及微电网与主网的并网和离网运行控制提供了技术依据。

4. 智能微电网的关键技术
1). 微电网控制
智能微电网具有灵活的运行方式和高质量的供电服务，这些都离不开一个完整且稳定的控制系统。控制问题是微电网研究中的一个关键问题。
(1) 在并网运行模式下，微电网控制系统可以快速检测主网的干扰和电能质量的变化，并迅速做出响应;
(2) 微电网可以快速且无影响地并入主网或从主网分离;
(3) 有功和无功功率可以实现解耦控制;
(4) 通过相互协调，各种微电源的输出功率可以动态匹配负载需求，并且可以动态实现微电网与大电网之间功率流的方向和定量调整。

目前，有3种经典的智能微电网控制方法。
(1) 基于电力电子技术的“即插即用”控制概念。根据微电网控制要求，该方法灵活选择与传统发电机类似的调压特性曲线进行控制，并动态分配系统的不平衡功率到每个单元。该方法简单、可靠且易于实现。但是，该方法没有考虑系统电压和频率的恢复，类似于传统发电机的二次调整问题。因此，当微电网受到严重干扰时，系统的频率质量可能无法得到保证。此外，该方法仅适用于基于电力电子技术的微电源之间的控制。

(2) 基于电力管理系统控制。该方法使用不同的控制模块分别控制有功功率和无功功率，以满足智能微电网的多种控制需求。特别是在调整功率平衡时，增加了频率恢复算法以满足频率质量要求。此外，针对智能微电网中无功功率的不同需求，电力管理系统采用多种控制方法，大大增加了控制的灵活性并提高了控制性能。类似于第一种方法，该方法仅讨论基于电力电子技术的装置之间的协调控制。没有综合考虑它们与带有调节器的传统发电机之间的协调控制。

(3) 基于多智能体技术的微电网控制方法。该方法将多智能体技术应用于传统电力系统中的微电网控制系统。智能体的自主性、响应性、自发行行为等特性正好满足了智能微电网分散控制的需求，提供了一个可以嵌入各种控制能力的系统，而不需要经理频繁出现。然而，目前多智能体技术在微电网中的应用大多集中在协调市场交易和能源管理上，尚未达到智能微电网控制频率和电压的水平。为了使多智能体技术在微电网控制系统中发挥更大的作用，还有许多研究工作要做。

2). 微电网的保护
微电网的保护与传统电网的保护有很大不同，主要如下：
(1) 双向潮流的循环；

（2）在微电网并网运行和独立运行的两种工作条件下，短路电流是不同的，而且差异非常大。因此，在两种独立和并网运行工况下，如何应对微电网的内部故障，并在并网情况下快速感知大规模的电网故障，同时确保保护的选择性、快速性、灵敏性和可靠性是微电网保护的关键，也是微电网保护的难点。
显然，传统的电流保护不能满足微电网保护的特殊要求。目前，针对单相接地故障和相间故障，一些学者提出了基于对称电流分量检测的保护策略。将其与传统的过流保护相结合，可以取得良好的效果。

3). 集成通信系统
智能微电网集成通信系统至少满足以下五个要求。
(1) 通用性：所有潜在对象都有机会参与。
(2) 开放性：参与者可以平等使用基础设施。
(3) 标准化：所有通信技术都基于统一的技术标准。
(4) 安全性：它可以抵御外部攻击并确保信息安全。
(5) 可扩展性：通信设施具有足够的带宽以支持未来需求。

作为大电网的有效补充和分布式能源的有效利用形式，微电网已经引起了各国科学家的广泛关注。尽管在广泛应用中仍有许多问题需要解决，但毫无疑问，微电网的发展潜力是非常巨大的。