《Energy Strategy Reviews》：Technologies and approaches for grid integration of distributed and decentralized energy resources
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利用适当技术实现分布式与分散式能源资源并网是全球能源转型的战略路径，因为它促进了可再生能源的更多发电和利用，而这些可再生能源主导了分散式和分布式能源系统。需求快速增长以及分布式与分散式能源资源（其中大部分是可再生能源）的并网，要求采取更有效的措施和技术来增强并
利用适当技术实现分布式与分散式能源资源并网是全球能源转型的战略路径，因为它促进了可再生能源的更多发电和利用，而这些可再生能源主导了分散式和分布式能源系统。需求快速增长以及分布式与分散式能源资源（其中大部分是可再生能源）的并网，要求采取更有效的措施和技术来增强并网能力。用于分布式与分散式能源资源的并网技术和工艺包括智能电网（Smart Grid）、储能直流（DC）系统、车辆到电网（Vehicle-to-Grid, V2G）与交通电气化、优化工具、交流（AC）微电网、车辆电气化、虚拟电厂（Virtual Power Plant, VPP）以及直流（DC）微电网等。将分布式能源资源（Distributed Energy Resources, DERs）集成到传统电网中的措施包括使用快速馈线（Express Feeders）、功率因数控制、变电站电压调节、分布式储能以及备用可调度发电机等。将传统电网改造为智能电网将显著增强分布式能源资源向电网的并网，此外还将带来其他相关益处。
1. Introduction
本章介绍全球电力需求快速增长、清洁能源转型及电气化趋势，指出分布式与分散式发电在满足能源需求、减少温室气体排放和提升能源可及性方面的重要性。同时讨论了能源与可持续发展目标（SDGs）的关联，强调分布式能源资源（DERs）并网研究对实现可持续发展目标的关键意义。
2. Methodology, novelty and contribution of the study
本章阐述采用系统性文献综述方法，从Scopus、Web of Science等数据库检索并筛选2008至2024年相关文献。研究重点在于综合审视从传统电网到智能电网和微电网的并网技术演变，指出已有研究多集中于特定技术或单一电网类型，而本研究创新性地将传统电网、智能电网和微电网纳入统一框架，并涵盖储能、需求侧管理、虚拟电厂等新兴技术。
3. The evolution of grid integration of energy sources
本章回顾能源并网从早期集中式系统向现代智能电网演进的历程。智能电网的诞生受益于传感、通信和控制技术的发展，如无线传感器网络（WSN）和智能电表的应用。标准化方面，IEEE 1547系列标准为DERs并网提供了统一准则，促进了分布式资源的互联和安全运行，为高比例可再生能源集成奠定了基础。
4. Energy sources for distributed/decentralized generation
本章列举了分布式发电可用的多种能源，包括水电、太阳能、风能、氢能、沼气、生物质、地热能、核能、海洋能以及化石燃料等。可再生能源如风能和太阳能具有巨大潜力但存在间歇性，而化石燃料虽为不可再生能源但具有可调度性，可在能源转型中发挥补充作用。
5. Conversion technologies for decentralized distribution
本章介绍了分布式发电的多种转换技术，包括内燃机、燃气轮机、微型涡轮机、斯特林发动机、燃料电池、太阳能光伏（PV）、小型水电等，并根据容量将分布式发电系统分为微型、小型、中型和大型。不同技术适用于不同规模和应用场景，选择时需综合考虑效率、成本、可靠性和环境因素。
6. Grid integration of DERs in traditional grids
本章分析了传统电网的单向潮流、集中式发电和有限通信等特点及局限性。针对传统电网的DERs集成，提出了多种措施，如变电站电压调节、改进电网拓扑结构、使用备用发电机组、无功功率控制、建设快速馈线（Express Feeders）、储能系统部署、智能电网改造、高级配电管理系统（ADMS）、分布式能源资源管理系统（DERMS）以及智能逆变器等。这些措施有助于提升传统电网对分布式电源的接纳能力。
7. Energy integration in SMART grids
智能电网采用双向通信和先进控制技术，能够优化能源分配、增强可靠性和稳定性，并支持微电网运行。其核心使能技术包括高级量测基础设施（AMI）、相量测量单元（PMU）、电网级储能、智能逆变器等。集成方法涵盖分布式能源资源管理系统（DERMS）、需求响应（DR）、微电网以及车辆到电网（V2G）等，从而实现高比例可再生能源的灵活集成。
8. AC microgrids
交流微电网是由分布式电源、储能系统和可控负荷组成的局部电力网络，可并网或孤岛运行。微电网设计需考虑电源组合、控制策略和能量管理。控制层级分为主控制、二次控制和三次控制，分别负责局部调节、能量管理和电网交互。智能微电网通过数字化和自动化技术实现实时监控和自愈，增强DERs集成能力。
9. V2G technologies and electrification of transport
电动汽车（EV）通过车辆到电网（V2G）技术可作为移动储能单元，与电网进行双向能量交换。本章介绍了电动汽车的结构和V2G生态系统，指出V2G可提供调频、电压支持、削峰填谷等辅助服务，并通过需求侧管理优化负荷曲线，促进可再生能源消纳。
10. Demand side management
需求侧管理（DSM）通过激励用户调整用电行为来实现供需平衡，主要包括能源效率、分时电价（ToU）、旋转备用和需求响应（DR）。DSM可降低峰值负荷、提高系统可靠性、延缓电网扩容投资，但也面临计量基础设施不足、用户参与度低、市场机制不完善等挑战。
11. Cellular approach in generation and consumption
蜂窝方法将能源系统划分为若干自平衡的“能量单元”（Energy Cell），每个单元通过能量单元管理（ECM）系统协调本地发电、储能和消费，并与相邻单元互通。该方法基于辅助性原则，增强系统弹性、降低传输损耗，并促进分布式能源的就地消纳和跨部门集成。
12. Virtual power plants
虚拟电厂（VPP）通过数字平台聚合大量分布式能源资源、储能和可控负荷，作为一个统一可调度的电源参与电力市场。VPP利用能量管理系统（EMS）和物联网（IoT）实时协调资源，提供调峰、调频等辅助服务，提高电网稳定性和经济性，同时减少碳排放。
13. Energy storage systems (ESS)
储能系统是DERs并网的关键支撑，可平抑可再生能源波动、提供备用容量、优化电价成本。常见的储能技术包括锂离子电池、抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮、超导磁储能和热储能等。储能分为集中式和分布式，分布式储能直接集成于配电网络，可提高局部可靠性和电能质量。
14. DC micro grids
直流微电网采用直流母线连接分布式电源和储能，避免了交流系统中多次交直流转换的损耗。其设计包括单向或双向DC-DC变换器、电压源变换器（VSC）等核心部件。直流微电网在数据中心、电动汽车充电站等直流负载场景具有显著优势，但需要改进保护机制和电压控制策略以应对低惯量问题。
15. Energy management and optimization tools and techniques
能量管理和优化工具利用人工智能（AI）、机器学习（ML）和物联网（IoT）技术，实现可再生能源出力预测、储能调度、需求响应和电网运行优化。这些工具支持可持续设计、运行规划和控制，提高系统效率和经济效益，并降低对备用电源的依赖。
16. Summary, findings and discussion
本章总结了分布式发电的多种效益，包括减少线路损耗、提高电网可靠性、推迟网络升级投资、提供辅助服务等。同时指出DERs并网带来的问题，如电压波动、谐波畸变、电网稳定性下降和保护系统复杂性增加。集成策略包括智能电网、储能、需求侧管理、虚拟电厂、直流微电网和蜂窝方法等。
17. Challenges and opportunities of grid integrating DERS
本章深入讨论了DERs并网的挑战，包括电网稳定性、电能质量、通信控制复杂性、网络规划与设计以及网络安全风险。机遇方面，DERs并网可增强电网弹性和可靠性，降低能源成本，减少温室气体排放，并促进农村地区经济发展。未来研究应聚焦于智能电网集成、先进储能技术、智能交易能源、网格规划优化和网络安全韧性。
18. Conclusions
结论指出，分布式与分散式能源资源的并网需依靠智能电网、微电网、储能系统和能量管理技术的协同发展。传统电网向智能电网的转型将显著提升可再生能源的接纳能力，而先进的控制、预测和优化工具是克服间歇性和不确定性的关键。政策制定者应建立支持电网现代化和DERs部署的框架，以加速可持续能源转型并实现全球气候目标。
