中國儲能網(wǎng)訊：2022 年大西洋颶風(fēng)極為強勁，今年還會產(chǎn)生多少次高于正常水平的風(fēng)暴還有待觀察。同樣，今年十月還是史上破壞力最強的颶風(fēng)桑迪發(fā)生十周年的日子，它是晚季颶風(fēng)及其嚴(yán)重破壞能力的典型。
從電網(wǎng)的角度來看，桑迪颶風(fēng)是微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)端。在桑迪之前，普通人對微電網(wǎng)知之甚少。桑迪對電網(wǎng)造成了廣泛破壞，導(dǎo)致許多地區(qū)長時間停電，由此導(dǎo)致行業(yè)對微電網(wǎng)的認(rèn)識發(fā)生了變化。據(jù)報道，在停電發(fā)生期間，還有一些能夠保持供電光明和舒適生活的孤島。
事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，那些“綠洲”就來自微電網(wǎng)。很快全社會的注意力就集中到了微電網(wǎng)技術(shù)，以及為什么沒有部署更多微電網(wǎng)的疑問。突然間，微電網(wǎng)從電網(wǎng)邊緣來到了“中心舞臺”！
01
電網(wǎng)邊緣的能量
在桑迪之后的十年里，微電網(wǎng)和分布式能源 (DER) 技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。他們甚至已經(jīng)成為電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的首選技術(shù)，這對我們的行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響——從用戶側(cè)采用屋頂光伏開始，到配電網(wǎng)廣泛采用微電網(wǎng)結(jié)束。屋頂光伏的接受度超出了我們的預(yù)期。據(jù)估計，到 2021 年，全球屋頂太陽能裝置的容量約為 59 GW.
然后，另一個意想不到的技術(shù)引起了大家的注意，那就是儲能。最終電力用戶在日落之后，為他們的綠色光伏發(fā)電設(shè)施增加了儲能；可再生能源生產(chǎn)商使用儲能他們的電力更加可靠；在電表后的用戶側(cè)，光伏加儲能改變了電網(wǎng)的形態(tài)。然而，還有一點點不足，光儲并沒有幫助客戶應(yīng)對越來越多的停電事件，因為目前它們中的大部分還需要跟隨電網(wǎng)工作。
供應(yīng)商的技術(shù)發(fā)展更快，通過轉(zhuǎn)換套件，太陽能+儲能應(yīng)用可以立即轉(zhuǎn)變?yōu)闊o碳的微電網(wǎng)。新技術(shù)的采用改變了能源格局并重新定義了電網(wǎng)邊緣的邊界。雙向電力流動變得司空見慣，工業(yè)、商業(yè)和住宅客戶現(xiàn)在可以使用自己的能源。
02
不僅僅是備用電源
微電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代微電網(wǎng)不僅僅是作為備用電源。根據(jù)其設(shè)計，現(xiàn)代微電網(wǎng)可以在需要時將自己從主電網(wǎng)中分離出來，但它們也可以與電網(wǎng)并行運行。在這樣的模式下，這些更智能的微電網(wǎng)使供電系統(tǒng)更加靈活、可靠和有彈性。
它們的并網(wǎng)能力是電網(wǎng)在或大、或小的運行波動期間針對電網(wǎng)控制和管理的有力工具。對于客戶而言，他們可以提供額外收入，同時消除停電帶來的痛苦。這些更智能的設(shè)備為公用事業(yè)提供動態(tài)能源管理，通過電壓和無功功率控制以及頻率支持確保系統(tǒng)穩(wěn)定。
根據(jù)美國能源部電力辦公室最近的一份報告，下一代微電網(wǎng)將作為整合分布式能源的有效平臺。這些設(shè)備既實現(xiàn)了降低成本降低排放，同時也增強了國家電力系統(tǒng)的彈性，從而實現(xiàn)分布式能源的最佳性能。
多種分布式能源的多電源混聯(lián)為單個微電網(wǎng)供電似乎是合乎邏輯的下一項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步，但要實現(xiàn)這一目標(biāo)還需要克服一些主要障礙。不同分布式能源的運作方式大相徑庭，這意味著制造商需要采取更多創(chuàng)新方法實現(xiàn)控制和管理。這項技術(shù)進(jìn)步有時也被描述為不同技術(shù)優(yōu)勢的權(quán)衡，許多人也認(rèn)為它是不斷完善中的、向新型電網(wǎng)架構(gòu)的轉(zhuǎn)型。
03
現(xiàn)實世界的應(yīng)用
美國西北部華盛頓州 Snohomish 縣公用事業(yè)區(qū) (SnoPUD) 和日立能源已經(jīng)在微電網(wǎng)領(lǐng)域合作了五年。今年年初，他們成功完成了該公用事業(yè)的新阿靈頓微電網(wǎng)調(diào)試。在與 Snohomish 公用事業(yè)總工程師 Scott Gibson 和日立能源電網(wǎng)邊緣解決方案高級顧問 John Glassmire 交談時，他們揭示了下一代微電網(wǎng)的一些有趣特征。
Gibson 在討論開始時說：“阿靈頓微電網(wǎng)使用太陽能系統(tǒng)作為主要能源。它還擁有 PowerStore 電池儲能系統(tǒng) (BESS)、電動汽車 (EV) 和先進(jìn)的微電網(wǎng)控制器技術(shù)。所有這些組件協(xié)同工作，以提高電網(wǎng)的可靠性、彈性和改進(jìn)的救災(zāi)能力。您可能會說這是一個先進(jìn)的微電網(wǎng)測試實驗室，將為公用事業(yè)公司的清潔能源中心、本地數(shù)據(jù)中心以及建成后的北縣社區(qū)辦公大樓供電。我更喜歡把它想象成一個日常工作的應(yīng)急太陽能電源。”
Gibson 繼續(xù)說道，“除了 500 kW 的社區(qū)太陽能光伏 (PV) 陣列外，還安裝了一個 1 MW/1.4 MWh 并網(wǎng)的鋰離子電池儲能系統(tǒng)，以平衡光伏陣列輸出的波動。微電網(wǎng)還擁有兩輛 Nissan Leaf 電動工程車 (EV)，為微電網(wǎng)提供移動儲能。它們通過兩個三菱雙向 6 kW 電動汽車充電樁連接到電網(wǎng)，使其成為美國首批 V2G（車輛到電網(wǎng)）裝置之一；系統(tǒng)還有一個 350 kW 應(yīng)急發(fā)電機。”
Glassmire 補充道：“擁有一個光伏陣列、一個固定電池儲能加上移動儲能以及兩個獨立的電動汽車雙向充電系統(tǒng)和一個備用發(fā)電機，為微電網(wǎng)提供了很大的靈活性。它還需要實現(xiàn)更高層次的微電網(wǎng)管理，以使每個單獨的分布式能源作為一個單一的實體運行。采用日立能源最先進(jìn)的 e-mesh 控制系統(tǒng)確?？稍偕茉促Y產(chǎn)與傳統(tǒng)能源資產(chǎn)的無縫集成，與先進(jìn)的 SCADA（監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集）一起，構(gòu)成一個微電網(wǎng)控制器，旨在充分利用連接到微電網(wǎng)的所有分布式能源設(shè)備的潛力。其中互操作性至關(guān)重要?！?
Glassmire 解釋說：“互操作性需要指導(dǎo)方針、標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的建模，以使所有資產(chǎn)都能很好地協(xié)同工作，但該行業(yè)還沒有走得那么遠(yuǎn)。對于此類操作，沒有像 IEC-61850 這樣的成熟標(biāo)準(zhǔn)。畢竟，這是第一次調(diào)試具有多種組件的設(shè)施，每個組件都來自不同的供應(yīng)商，用于單個協(xié)調(diào)的微電網(wǎng)。它需要一個循序漸進(jìn)的過程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時，它就會得到解決。它建立在精心設(shè)計的解決方案組合之上。但即便如此，仍需要對控制和自動化方案進(jìn)行調(diào)整，以使微電網(wǎng)成型?！?
“一旦實現(xiàn)了這一目標(biāo)，微電網(wǎng)的運行就堅如磐石，提供了巨大的收益。負(fù)荷可以無縫地在電網(wǎng)與微電網(wǎng)之間切換，同時微電網(wǎng)本身具備電壓和頻率調(diào)節(jié)。所有這一切都不會導(dǎo)致系統(tǒng)的任何波動?！?
Gibson 補充說：“建立這個微電網(wǎng)是一個接一個的挑戰(zhàn)，也是一個不斷學(xué)習(xí)的過程。構(gòu)網(wǎng)型光伏逆變器和構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器是尖端技術(shù)，但運行起來也相當(dāng)棘手，尤其是與 V2G 等其他創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合使用的時候。Snohomish 公用事業(yè)公司在設(shè)計和構(gòu)建先進(jìn)的微電網(wǎng)方面學(xué)到了很多東西。我們相信，這些知識將在未來幾年中，Snohomish 建設(shè)的所有微電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用?！?
04
微電網(wǎng)的未來形態(tài)
最近，杜克能源公司宣布了一項使用五輛福特 F-150 閃電電動卡車評估 V2G 的計劃。該公告稱，杜克能源將在佛羅里達(dá)州使用這些卡車及其雙向充電設(shè)備。此外，據(jù)聯(lián)合愛迪生公司的報告稱，他們已經(jīng)使用五輛 Lyon 電動校車成功完成了 V2G 試點計劃。該公司表示，他們已從公共汽車向電網(wǎng)注入電力，并直接將其分配給紐約州 White Plains 的客戶。
在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化方面，微電網(wǎng)和分布式能源在應(yīng)用技術(shù)列表中處于優(yōu)先地位。電網(wǎng)邊緣正在顯著改變著供電系統(tǒng)。過去，微電網(wǎng)很容易被忽視且建造成本高昂，但現(xiàn)代微電網(wǎng)已經(jīng)逐步改善。它們已經(jīng)變得用戶友好，甚至我們的客戶自己也可以成功安裝。
將不同類型的分布式能源混合，注入到單一微電網(wǎng)體現(xiàn)了新的技術(shù)優(yōu)勢。借助各種分布式能源以及復(fù)雜的控制，這些下一代微電網(wǎng)甚至可以提供輔助服務(wù)?，F(xiàn)在，這些設(shè)備更像是一個虛擬電廠，而不僅僅是備用電源。
這些非擴容替代方案可以獨立于電網(wǎng)運行，并提供了一種非傳統(tǒng)方法，靈活地提高電網(wǎng)的彈性。我們無法擺脫氣候和電網(wǎng)災(zāi)害，但我們可以通過這些，像下一代微電網(wǎng)這樣的快速行動技術(shù)，將災(zāi)害造成的損失最小化！?
