综述：自然灾害下偏远与岛屿社区的微电网能源供应——以印度尼西亚龙目岛为例

这篇综述深入探讨了微电网（MGs）在自然灾害（NDs）中为偏远岛屿社区（如印尼龙目岛）提供能源弹性的解决方案，重点分析了可再生能源（RE）与储能系统（ESS）的协同作用。研究提出低功率、可移动的临时微电网（ad-hoc MGs）能快速响应地震、洪水等极端事件，保障关键负载（如医院）供电，同时减少对化石燃料的依赖。文章还对比了交流/直流混合微电网（AC/DC MGs）、社区微电网和联网微电网的拓扑结构，为提升电力系统韧性（resilience）提供了技术路径。

　　

引言

自然灾害（NDs）如地震、洪水和海啸导致的大规模停电严重威胁偏远岛屿社区的生存与发展。印度尼西亚作为群岛国家，其龙目岛因地理位置特殊，面临能源贫困与灾害频发的双重挑战。本文以龙目岛为案例，探讨微电网（MGs）如何通过可再生能源（RE）和储能系统（ESS）构建韧性电力系统。

背景

龙目岛电力系统严重依赖化石燃料，2018年供电覆盖率仅87.69%。岛上现有306 MW装机容量，包括燃煤电厂、柴油机组和小型水电站，但东部地区仍依赖单一配电线路。2019年传输系统故障导致900万用户停电9小时，凸显系统脆弱性。印尼国家能源计划（NEP）目标到2025年可再生能源占比23%，为微电网部署提供政策支持。

电力系统韧性

韧性（resilience）指系统抵御高影响低概率（HILP）事件的能力，区别于高概率低影响（LIHP）的可靠性。美国国家基础设施咨询委员会（NIAC）提出韧性四要素：鲁棒性、冗余性、资源性和快速恢复性。龙目岛的韧性曲线分析显示，灾害后系统性能需从最低点R_pe
恢复至常态R₀
，而微电网可将恢复时间缩短50%以上。

微电网拓扑结构

1. 混合微电网：AC/DC混合架构通过双向变流器平衡负载，在台风期间实现光伏（PV）与电池储能（BESS）无缝切换。
2. 临时微电网：集装箱式低功率系统（如日本仙台案例）在2011年海啸中为医院持续供电72小时，采用PV（1 MW）+燃料电池+燃气轮机的多能源组合。
3. 社区微电网：龙目岛南部旅游区通过柴油-PV-风电混合系统实现离网运行，优先保障酒店和医疗设施。
4. 联网微电网：多个微电网通过软件定义网络（SDN）互联，在单点故障时通过功率共享维持关键负载，如德州冬季风暴中的医院群。

韧性增强技术

• 主动调度：灾害预警阶段限制ESS放电阈值，预留30%容量应对突发停电。
• 可行孤岛化：龙目岛医院微电网在2019年地震中通过BESS（18.015 kWh）和PV（8.346 kW）独立运行3天，保障394.15 kW关键负载。
• 通信韧性：基于SDN的多层架构抵御了洪水对光纤网络的破坏，事件触发通信机制使微电网群延迟低于50ms。

案例验证

HOMER仿真显示，龙目岛医院微电网的年运营成本为75.9万美元，平准化能源成本（LCOE）0.1514美元/kWh。在8月模拟停电期间，系统通过PV-BESS满足7 MWh/天的需求，无关键负载中断。

挑战与展望

当前研究缺乏对跨网络（如交通-电力-通信）耦合失效的分析。未来需结合深度学习预测灾害路径，开发自适应ESS模型。临时微电网的即插即用（plug-and-play）功能仍需标准化接口支持，而高保真数字孪生技术可提升系统预演准确性。

结论

微电网通过模块化设计和可再生能源整合，成为岛屿社区对抗自然灾害的核心解决方案。印尼龙目岛的实践表明，混合微电网与临时部署策略可降低90%的燃料进口依赖，为全球类似地区提供可复制的韧性能源框架。