微電網是實現主動配電網的有效方式，能夠促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，使傳統電網向智能網絡過渡。此外，中科院院士周孝信曾指出：第三代電網將采用骨干電網和地方電網、微電網相結合的模式。智能化是電力系統發展的方向。在此背景之下，科學家和工程師們首先將目光聚焦在了智能化、柔性化的微電網。微電網既可孤島運行，也可并網運行，黑啟動、電壓穩定、頻率穩定、潮流控制、有源濾波、能量管理……，這些都是微電網應具備的基本功能，只有這樣才能實現在負荷端就近發電、儲能，省去了大容量、長距離的輸電環節，從而顯著地減小了輸電線路上的損耗，提高了電網的可靠性。本文對智能微電網的拓撲結構、控制策略以及能量管理等問題進行了綜述。l微網是分布式發電并網的關鍵途徑
智能微電網是將分布式發電（Distributed Generation，DG）、分布式儲能（Distributed Storage，DS）、分布式負載（DispersedLoads，DL）進行系統集成的最佳方案。在大電網集中供電體制下，大型電廠通常遠離負荷中心，因此需要大容量、長距離輸電。但通過這些小容量的微電網就可實現在負荷端就近發電、就近儲能，從而省去大量的輸配電線路以及由此導致的輸配電損耗。總的來說，傳統的集中供電配電模式有很多缺陷：線路損耗太大導致了系統效率低，高壓長距離輸電線的容升效應導致了電壓穩定性差，多發的單點故障以及其他偶發的網絡故障導致了可靠性低。
微電網主要有兩種發展方向，一是將微電網與公共大電網相連；二是將多個鄰近的微電網互聯，形成微電網群（microgrid clusters）。因此，未來的電力網絡將包含一次能源、原動機、電力電子變流器、DS裝置以及本地的DL，而微電網只是其中的一部分。微電網既可獨立地自主運行，也可接入大電網。可在并網模式與離網模式之間進行無縫切換是微電網的主要特征。通過微電網之間的聯絡線即可實現在多個微電網之間進行能量調度，以同時實現各個微電網的實時功率平衡。這種微電網之間的相互支援，起到了此消彼長的作用，減小了微電網從公共大電網上吸收的能量，進一步減少了不必要的長距離輸電損耗。此外，微網是一種全新的低壓配電網，其中的發電機組不僅包括小型的發電機，還包括小型的原動機，例如：光伏電池組件、小型的風力發電機、生物燃料電池等等，這些發電單元都需要AC/AC或者DC/AC變流器作為接口電路。這些電力電子接口電路的動態響應十分迅速。但與傳統的同步發電機相比，電力電子變流器自身的慣量水平非常低，而充足的慣量是系統穩定性的保障，是實現各個單元之間保持穩態同步性的關鍵因素。
為了提升系統穩定性，學者們提出了在控制環路中引入下垂控制，通過測量有功、無功來線性地調節逆變器輸出的頻率、電壓。經過下垂控制之后，微電網就能自動地實現功率平衡了，同時避免了交直流母線電壓失穩。此外，低電壓穿越、有源濾波、不間斷供電、黑啟動、孤島運行，以及與主電網保持同步、有功無功潮流獨立控制、系統能量優化管理等也是微電網必須具備的核心功能。
下圖給出了一個典型的微電網結構圖，包含了風電、光伏、儲能以及若干負載。
微電網通過智能旁路開關（Intelligent BypassSwitch，IBS）并入大電網的公共連接點（Pointof Common Coupling，PCC），系統中包含了大量的以電力電子變流器作為接口電路的DG和DS。因此，微電網中的絕大部分元件都是以電流型逆變器（Current-SourceInverters，CSI）或電壓型逆變器（Voltage-SourceInverters，VSI）的形式運行。
1）CSI：DG單元經常工作在CSI模式，以實現最大功率追蹤；若不需要進行最大功率追蹤，那么這些發電單元也可以根據系統需要工作在VSI模式。
2）VSI：這種工作模式常用于儲能裝置，在孤島運行時為微電網提供頻率、電壓支撐；如果有多個VSI單元并聯時，就必須增加適當的控制策略，以使各個單元協調工作。
微電網的運行模式
1 并網運行模式
微電網的能量管理系統必須同時考慮離網、并網條件下的系統潮流分布以及儲能系統的可用容量和運行方式。微電網必須具備靈活快速的功率控制能力，通過從電網中吸收或者送出必要的功率來實現微電網內部的實時功率平衡，同時滿足儲能裝置的能量需求。由于微電網的容量相較于主電網來說非常小，因此微電網在并網模式下的動態特性主要取決于主電網。此外，當輸出功率發生變化時系統響應很慢；如果微電網交流母線沒有同步發電機，那么電力電子變流器的控制系統中需要增加虛擬慣量控制環節；暫態過程中需要蓄電池、超級電容、飛輪等來保證動態功率平衡。發生停電事故之后，微電網需要自行建立電壓頻率條件，同時在一系列預設指令下逐步恢復各個層級的DL和DG單元，即黑啟動。在并網模式下，所有的DG都應該在能量管理系統的調度下輸出指定的功率，以最大化地減少從主電網吸收的電量，即削峰。此外，每一個DG單元均可通過公共通訊線來實現輸出功率調節，與其它單元實現協調工作。總的來說，當微電網處于并網狀態時，需要根據用戶的需要，與主電網以及本地的DG一起，為負載提供優質的電力。
2 孤島運行模式
在下述條件下，微電網將脫離主電網自主運行：1）計劃性的孤島運行模式：當主電網發生長時間電壓跌落或其它一般性故障時，微電網可以主動地脫離大電網，進入孤島運行狀態；2）非計劃性的孤島運行模式：當主電網發生停電時，微電網必須通過孤島檢測算法來自動識別主電網的停電狀態，并通過IBS進入孤島運行模式。
在孤島運行模式下，系統的動態特性主要取決于其中的DG單元，這些DG單元將自動地調整微電網的電壓、頻率。此時，系統的頻率、電壓一般會出現小范圍的偏移。因此，需要啟動DS來平衡微電網功率，通常是讓DS根據頻率偏移量成比例地吸收或者釋放有功功率。在該模式下，IBS處于斷開狀態，微電網脫離大電網獨立運行，DG單元必須承擔起穩定微電網電壓、頻率的重要責任，確保各個變流器不過載，確保負載在一定范圍內變化時系統依然能夠保持穩定運行。為了達到上述目標，微電網通常采用有通訊線的主從控制模式，尤其是基于公共交流母線的微電網。通常來講，低帶寬通訊方法更加經濟、可靠、穩定，因此在實際的工程項目中應用較多。
在孤島運行模式下，微電網需要實現下述技術指標：1）電壓、頻率控制：微電網必須工作在電壓源模式，通過電壓、頻率調整策略來控制微電網的潮流，確保微電網的關鍵物理參數都在規定的誤差范圍內。2）實時功率平衡：并網模式下，DG單元的頻率由大電網決定；離網模式下的系統頻率需要根據功率平衡的原則進行調節；改變DG的輸出頻率，使微電網內部保持功率平衡。3）電能質量治理：微電網電能質量控制可從兩個層次分別展開，首先必須要滿足微網內部的無功平衡和諧波電流補償；其次是對PCC處的無功和諧波進行治理，向大電網提供電能質量支撐。
孤島運行模式下，所有的DG單元均工作在恒功率源模式，向微電網提供預期的功率。
3 并離網切換模式
如前文所述，IBS始終實時在線地監測主電網與微電網的狀態。當IBS及時檢測到孤島信號之后，微電網必須立即與主電網斷開連接，盡快進入到孤島運行模式。通常來說，電網頻率偏移需小于2%，電壓幅值偏移需小于5%。若微電網沒有超出最大允許偏移范圍，微電網即可根據網內負荷的實際需求，在下垂控制的作用下輸出有功功率和無功功率，確保系統電壓、頻率穩定，并實現多個DG單元之間的功率合理分配。
孤島運行模式下，微電網和大電網之間的電壓和相位會出現偏差，在不恰當的時刻并網會引起較大的沖擊電流，因此需要設計預并列單元來實現并網運行。當微電網中央控制系統發出并網指令時，將微電網相應的DG由孤島運行模式切換到預并列控制模式，將DG單元的輸入參考值切換為大電網的電壓和頻率。
在并離網切換過程中，中央控制系統必須實時檢測微電網與大電網的電壓差、頻率差和相位差，當其均滿足合閘條件時，啟動合閘信號，閉合IBS，并將孤島控制策略切換到并網控制策略，實現并網運行。