能源高效利用篇之—微電網(wǎng)

微電網(wǎng)的試點狀況

2015年7月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》，鼓勵新能源微電網(wǎng)建設(shè)，推動形成分布式能源系統(tǒng)創(chuàng)新管理模式和先進(jìn)技術(shù)體系。2017年5月，《關(guān)于新能源微電網(wǎng)示范項目名單的通知》發(fā)布，首批28個項目獲批。2017年7月，《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》正式發(fā)布，促進(jìn)并規(guī)范微電網(wǎng)健康發(fā)展。

國內(nèi)微電網(wǎng)起步相對較晚，但發(fā)展迅猛，已經(jīng)初步建立了關(guān)鍵技術(shù)研究體系及一些示范工程，如：河南鄭州財專分布式電源接入及微電網(wǎng)控制智能電網(wǎng)試點項目，電壓等級為380V，容量規(guī)模為光伏350KW，電池儲能200KW/200KWh。浙江分布式發(fā)電/儲能及微電網(wǎng)接入控制試點項目，電壓等級為380V，容量規(guī)模為光伏60KW、風(fēng)電10kKW、雙饋模擬系統(tǒng)30KW、柴油機(jī)250KW、蓄電池儲能60KW/60KWH、飛輪儲能250KW。河北承德圍場縣御道口村莊微電網(wǎng)試點項目，電壓等級為380V，容量規(guī)模為光伏50KW、風(fēng)電60KW、鋰電池儲能100KW/128KWH;中新天津生態(tài)城分布式電源接入及微電網(wǎng)建設(shè)項目，電壓等級為380V，容量規(guī)模為光伏30KW、風(fēng)電6KW、鋰電池儲能15KW/60KWH;陜西世園會微電網(wǎng)試點項目，電壓等級為380V，容量規(guī)模為光伏50KW、風(fēng)電12KW、鋰電池儲能25KW/50KWH。

未來微電網(wǎng)將向綜合能源網(wǎng)發(fā)展，將電力、燃?xì)?、水?wù)、熱力、儲能等資源捆綁為整體資源，實現(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)、熱網(wǎng)絡(luò)與冷網(wǎng)絡(luò)三個彼此耦合，統(tǒng)一解決有關(guān)能源的有效利用和調(diào)峰問題。相較熱網(wǎng)絡(luò)和冷網(wǎng)絡(luò)，電網(wǎng)絡(luò)具有易互聯(lián)、損耗小、傳輸快等特點，將成為來綜合能源網(wǎng)的核心，也給電網(wǎng)發(fā)展帶來機(jī)遇。

微電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的障礙

目前，微電網(wǎng)的發(fā)展面臨一個行業(yè)痛點，就是沒有成熟的通用可拓展解決方案。單一可再生能源并網(wǎng)發(fā)電在消納方面遇到較大障礙，難以支撐目前可再生能源的井噴式發(fā)展，需采用多種能源互補(bǔ)和相互轉(zhuǎn)化，提升綜合能源效率與供能質(zhì)量及可靠性，這是未來的發(fā)展趨勢;集中管理方案不夠靈活，往往屬于開發(fā)定制、不能適應(yīng)多樣性的能源接入、更不利于升級和拓展，運維復(fù)雜，智能化程度不高;目前各微網(wǎng)系統(tǒng)方案獨立、不便形成合力，缺乏足夠開放、靈活，拓展和兼容性足夠強(qiáng)大的信息化平臺出現(xiàn)，提升運維效率;缺乏統(tǒng)一、組態(tài)化、適應(yīng)性強(qiáng)的能量綜合管理算法和策略。

我國的微電網(wǎng)技術(shù)處于起步階段，還不夠成熟，涉及的先進(jìn)的電力電子技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)等在微電網(wǎng)中的應(yīng)用水平不高，且我國尚無統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，尤其對微電網(wǎng)接入、規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)運行和設(shè)備制造等環(huán)節(jié)，都缺乏相應(yīng)的國家層面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范。微電網(wǎng)建設(shè)的投資成本較高成為了制約微電網(wǎng)發(fā)展的主要因素，微電網(wǎng)控制系統(tǒng)價格不菲，其儲能系統(tǒng)投資成本較高，而儲能系統(tǒng)僅占到整個微電網(wǎng)控制系統(tǒng)成本的三分之一，加上變配電設(shè)置和控制系統(tǒng)，以及后期的運營維護(hù)，都導(dǎo)致微電網(wǎng)成本居高不下。

微電網(wǎng)的發(fā)展與面臨的挑戰(zhàn)

隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的分布式發(fā)電/微網(wǎng)，儲能，電動汽車，智能終端接入到其中，配電網(wǎng)已轉(zhuǎn)變?yōu)榧娔艿氖占?、傳輸、存儲與分配等多種功能于一體的新型能源系統(tǒng)，未來配電網(wǎng)需要主動地對這些接入設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與控制。

風(fēng)、光等可再生能源所具有的隨機(jī)性、間歇性要求配電網(wǎng)能夠進(jìn)行快速響應(yīng)、及時調(diào)整，同時電動汽車的大量接入加劇了不同饋線負(fù)荷的不均衡;然而常規(guī)配電網(wǎng)依靠變壓器分接頭調(diào)整、開關(guān)操作等方式，其響應(yīng)速度難以應(yīng)對出力的突變，效果有限，在實際應(yīng)用過程中，還涉及倒閘操作、合環(huán)電流沖擊、安全性可靠性等問題，配電網(wǎng)缺乏對有功/無功以及電壓快速、精準(zhǔn)的調(diào)控手段，亟需新型的調(diào)控裝置與技術(shù)。

為此2017年國家智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備重點專項，設(shè)立了關(guān)于智能配電柔性多狀態(tài)開關(guān)技術(shù)、裝備及示范應(yīng)用項目。項目共有5個課題，包括智能配電交流電力電子柔性多狀態(tài)開關(guān)裝置研究、柔性多狀態(tài)開關(guān)調(diào)控技術(shù)研究、柔性多狀態(tài)開關(guān)接入模式研究、柔性多狀態(tài)開關(guān)試驗測試技術(shù)研究、柔性多狀態(tài)開關(guān)系統(tǒng)集成技術(shù)研究與示范應(yīng)用，目前項目正處于在研階段，目標(biāo)建成智能配電交流電力電子柔性多狀態(tài)開關(guān)裝置以及滿足配電網(wǎng)分布式電源消納、電能質(zhì)量改善、運行優(yōu)化與自愈控制技術(shù)要求的柔性多狀態(tài)開關(guān)調(diào)控技術(shù)的示范工程。

我國微電網(wǎng)的發(fā)展前景

“十二五”期間，智能電網(wǎng)的重點任務(wù)是發(fā)展大規(guī)模間歇式新能源并網(wǎng)技術(shù)，突破大規(guī)模間歇式新能源電源并網(wǎng)與儲能、智能配用電、大電網(wǎng)智能調(diào)度與控制、智能裝備等智能電網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)。微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分，隨著國家加大對智能電網(wǎng)的投資力度，微電網(wǎng)也面臨良好的發(fā)展機(jī)遇。未來隨著微電網(wǎng)技術(shù)不斷成熟、可再生能源成本下降、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及未來化石能源價格的持續(xù)上漲，微電網(wǎng)將得到爆發(fā)式增長。

微電網(wǎng)在全球能源轉(zhuǎn)型中作用漸顯。任何國家，穩(wěn)定的電力供應(yīng)都是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ畹淖罨颈Ｕ?。雖然暫時性的停電對家庭生活只會帶來些許不便，但對于醫(yī)院和軍事基地等關(guān)鍵設(shè)施而言，斷電很可能會造成重要服務(wù)或軍事任務(wù)的中斷，繼而危及人類生命安全。為本地需求提供電力的小型網(wǎng)絡(luò)——微電網(wǎng)，是規(guī)避這一風(fēng)險的有效途徑之一。目前在全球有數(shù)以百計的微電網(wǎng)正在運行，并且它們的數(shù)量仍在增長。在包括并網(wǎng)型和獨立型系統(tǒng)的各種微電網(wǎng)配置實踐中，我們可以有機(jī)會洞察微電網(wǎng)整合高比例波動的可再生能源的能力。近年來，太陽能和風(fēng)能發(fā)電成本大幅下降，這意味著太陽能和風(fēng)能發(fā)電已經(jīng)具備了與傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電技術(shù)相當(dāng)?shù)某杀靖偁幜Α＿@使得微電網(wǎng)能夠在完成穩(wěn)定電力供應(yīng)這一主要任務(wù)的同時，以經(jīng)濟(jì)可行的方式實現(xiàn)清潔能源目標(biāo)。