中國儲能網訊：作為一種智能局域電網，微電網具有雙重身份：對于電力企業(yè)而言，微電網被視為電力系統(tǒng)中的可控負荷，它可以在數秒內作出響應滿足傳輸系統(tǒng)的需要;對于用戶而言，微電網作為一種可定制電源，以滿足用戶多樣化的需求。由于微電網靈活的可調度性和良好的供給能力，業(yè)界形象地稱之為電力系統(tǒng)的“好市民”。
雖然我國尚未提出明確的微電網概念，但微電網的特點值得我國未來電力發(fā)展借鑒。一方面微電網作為智能電網的有效補充形式，向用戶側提供可靠、優(yōu)質電能，同時與大電網并列運行起到削峰平谷的作用，從而減輕電能損耗，降低輸配電運營成本，實現(xiàn)經濟運行。另一方面，微電網可以接入多種形式的分布式電源，為我國發(fā)展太陽能、風能、生物質能等可再生能源敞開入口。此外，在資源配置、環(huán)境保護與經濟優(yōu)化方面，微電網為我國熱電聯(lián)供發(fā)展提供了新的研究思路。
基于微電網適合我國電力發(fā)展的需求和方向，國家能源局在2010年確立了第一批微電網示范項目。示范項目主要集中在太陽能、風能等新能源豐富以及電力供應不足地區(qū)，大多以實現(xiàn)“自發(fā)自用、余量上網、電網調劑”為主要目標。近幾年在國家政策推動下，我國已經建成一批典型微電網試點工程。據不完全統(tǒng)計，目前我國在建和已建成的微電網試點項目已超過20個。
不同電力負荷下的微電網供電模型
以電力負荷密度劃分，國內微電網工程已經形成幾個典型的供電模型，這些模型為日后商業(yè)化推廣奠定了基礎。
城市微電網模型
城市電網是電力負荷中心，具有負荷密度高、供電可靠和電能質量平穩(wěn)等特點。與傳統(tǒng)的城市電力系統(tǒng)相比，城市微電網加入了靈活控制、雙向計量等智能化功能。與此同時，隨著分布式發(fā)電和儲能技術的快速發(fā)展，微電網為太陽能、風能等新能源發(fā)電提供了“即插即用”的接口。因此，對于人口密集、商業(yè)化程度高的城市而言，構建分布式電源、儲能和輸配電網絡一體化的微電網模型，有利于包括建筑、交通、能源在內的城市整體規(guī)劃建設和發(fā)展。
新疆吐魯番城市微電網項目是我國首個商業(yè)化運行的微電網示范項目。該項目根據當地自然條件和產業(yè)結構類型，以利用太陽能發(fā)電優(yōu)勢，整合了發(fā)電端和用電端的電網結構，采用“自發(fā)自用、余量上網、電網調劑、雙向計量”運行模式，使光伏屋頂、電動汽車充電設施及配套儲能裝置與電力網絡形成一體化。最終，近6萬名吐魯番城市用戶享受了該項目提供的優(yōu)質電能。
農村微電網模型
農村電網是電力負荷乃至電力系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)之一，尤其是在偏遠地區(qū)的供電系統(tǒng)。目前國內一些農村地區(qū)生活用資源仍主要依靠秸稈、薪柴等低效生物質能或燃氣、煤氣等傳統(tǒng)能源，然而隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快，農村能源緊缺的矛盾將進一步凸顯。于是我國開始利用農村地區(qū)新能源資源，加緊農村電網改造及配電網建設，以解決農村供需矛盾，緩解環(huán)境壓力。
在已建的微電網試點項目中，河北承德率先在農網與微電網接入方面進行了嘗試。試點工程重點研究分布式發(fā)電、儲能及微電網如何實現(xiàn)平滑切換并網與離網狀態(tài)，以及探討村莊與單戶兩種新型農網供電模式。
目前該項目利用太陽能、風能發(fā)電替代傳統(tǒng)生活資源，構建“風光儲一體化”微電網模型，提高了農村電網的供電可靠性和電能質量，滿足農戶用電需求，拓展了農村清潔能源的利用方式。據了解，該項目驗收后，將達到風力發(fā)電規(guī)模60千瓦、光伏發(fā)電50千瓦、儲能80千瓦。
與此同時，該項目的核心技術——分布式發(fā)電/儲能與微電網接入控制系統(tǒng)由國電南瑞承擔開發(fā)，成功實現(xiàn)了分布式發(fā)電/儲能及微電網與主網協(xié)調并行，滿足并網、離網和并/離網等多種運行下的控制要求，為我國分布式電源接入技術提供參考。
海島微電網模型
與農村電網一樣，海島電網也是我國電力傳輸的薄弱環(huán)節(jié)。由于海島周邊環(huán)境復雜、自然干擾因素較大，導致輸電線路無法敷設，電力信號接收不到等問題出現(xiàn)，因此制約大電網傳輸能力，甚至無法輸送。與此同時，海島居民大多使用柴油機發(fā)電，存在發(fā)電效率低，粉塵污染嚴重等弊端，故而不能滿足島上居民用電需求。隨著我國沿海地區(qū)開發(fā)海島項目逐漸成熟，海島供電問題將提上日程，多種海島微電網示范項目隨即落地。
作為第一批微電網示范項目，東澳島智能微電網項目于2010年籌建，該項目落地投產為我國建設海島微電網提供了有力支撐：一、大力推廣太陽能、風能發(fā)電，建設成包括1000KWp的光伏(太陽能)發(fā)電、50KW的風力發(fā)電和蓄電池儲能系統(tǒng)在內的分布式供電系統(tǒng)，使全島可再生能源發(fā)電利用率達到70%;二、通過利用太陽能和風能發(fā)電降低柴油機利用率，減少排放近2000噸的二氧化碳、二氧化硫、粉塵等污染物;三、實現(xiàn)“風光柴蓄”高效供電模式，年發(fā)電量約5億千瓦時，使用戶用電成本從每度3元降低至每度1.9元。簡而言之，東澳島微電網項目緩解了海島用電、環(huán)境及用電成本矛盾，提高了整體投資效益及能源轉換效率。
時隔三年，包括東澳島、桂山島和大萬山島在內的珠海萬山海島新能源微電網示范項目投入運行。新微電網示范項目計劃建成發(fā)、輸、配、用一體化智能微電網系統(tǒng)，以貼近用戶，徹底解決海島用電問題。與東澳島單一項目相比，該項目需要解決兩大難題：島嶼與島嶼聯(lián)網供電和島嶼與陸地聯(lián)網供電，其中桂山風電場成為聯(lián)網關鍵單元。據了解，桂山風電場是廣東省首個海上風電場示范項目，20萬千瓦海上風電場建成后，桂山島、東澳島和大萬山島將實現(xiàn)互聯(lián)，同步供電。
此外，河南南麂島項目除了整合太陽能和風能之外，還將海洋潮汐能納入微電網系統(tǒng);溫州鹿西島項目則傾向研究微電網系統(tǒng)的控制、管理及運維體系，并在單戶型微電網方面取得突破;即將建設的福建湄洲島微電網項目在儲能方面具有良好的基礎，擁有國內首個直接接入10千伏配電網的海島儲能電站，可存儲電能2000千瓦時。
當然不止海島微電網試點項目研究方向各有不同，由于我國幅員遼闊，地域形態(tài)差異較大，各種負荷下的微電網規(guī)劃側重點也不盡相同。與此同時，一個區(qū)域電網大多存在用電需求不同、電力負荷結構復雜等特點，往往需要接入多種不同類型的微電網模型。在這方面，國家已敲定在天津建設智能微電網項目，通過綜合應用風電、光伏、儲能、地源熱泵、冰蓄冷等多種類能源，探索適合我國城市商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)的不同微網建設和推廣模式。
推廣微電網商業(yè)化面臨的幾個問題
盡管近幾年國內積極推進微電網試點工程，在規(guī)劃、建設、運營方面總結了一些經驗，初步建立起幾個典型的推廣模型，但根據前瞻產業(yè)研究院發(fā)布的報告顯示，未來三年我國微電網建設仍處于實驗和試點階段。在業(yè)內人士看來，制約微電網商業(yè)化推廣的關鍵仍在國家層面上。
頂層規(guī)劃不明確
與早早試水微電網的歐美國家相比，我國微電網仍處在起步階段，現(xiàn)階段的主要任務是評估微電網的可行性及經濟效益，并集中力量解決偏遠地區(qū)及無電地區(qū)的電力供應問題。在總體規(guī)劃方面，僅國家能源局提出在十二五期間完成30個示范工程。
在國家政策方面，除了光伏和風機的并網標準、電能質量標準和配電網相關標準等以外，包括微電網接入、規(guī)劃設計、建設運行和設備制造等環(huán)節(jié)，國家尚未出臺相關標準與管理規(guī)范。
北京北變微電網技術有限公司總經理杜宏認為，“微電網發(fā)展缺乏國家層面統(tǒng)一標準規(guī)劃，政策的不確定性是微電網未來發(fā)展的最大障礙?！?
前瞻產業(yè)研究院微電網行業(yè)首席分析師章誦蘭也強調，目前國內尚無統(tǒng)一、規(guī)范的微電網體系技術標準和規(guī)范，很大程度上影響了微電網技術的研究和示范工程的建設。
實施阻力不小
雖然微電網總體規(guī)劃并不完善，但從近兩年的建設情況來看，這并未影響示范工程推進速度，而且專家預測，今明兩年我國將大力推廣微電網建設，并朝向商業(yè)化方向發(fā)展。然而由于頂層缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，落實到實施層面需要解決的難題更具體、更復雜。
(1)接入端
對于微電網而言，怎樣構建與大電網的友好關系是其面臨的核心問題。具體表現(xiàn)為，微電網與大電網的快速隔離、并網狀態(tài)與孤網狀態(tài)的無縫切換以及微電網內部穩(wěn)定控制。
在微電網接入方面，業(yè)內還有另一種觀點：由于微電網接入不同的配電網對電網經濟性、可靠性、電能質量等影響不同，因此與其考慮微電網怎樣接入配電網，不如確定哪種結構的配電網適合多種微電網接入。
而接入的另一端——分布式電源也值得微電網考慮?；谖覈罅Πl(fā)展可再生能源的前提，微電網消納新能源需要滿足三個基本條件：提升能源利用效率、降低綜合利用成本、滿足用戶不同時段的能源需求。
(2)技術設備
無論是解決微電網與大電網的關系，還是消納可再生能源，或是滿足微電網內部訴求，都離不開先進技術設備的支持。然而不可否認，包括可再生能源發(fā)電技術、儲能技術、平滑切換控制技術以及數據通信技術等先進技術在我國仍不夠成熟。
盡管國電南瑞、許繼電氣等公司在微電網技術方面取得一些突破，但國內尚無統(tǒng)一技術和管理規(guī)范。這也制約了設備企業(yè)無法在微電網領域擴大產能。
(3)投資成本
在國家電網新能源研究所所長李瓊慧看來，政策和技術雖然是制約微電網發(fā)展的因素，但是投資成本才是最大障礙。
以儲能系統(tǒng)為例，其投資成本等同于鋰電池充放電6000次，而這一部分費用僅是由其構成的微電網控制系統(tǒng)成本的1/3。還有配套設備及后期維護費用，顯然微電網是一個“含金量”十足的電網系統(tǒng)。同樣在成本回收方面，據測算僅太陽能并網發(fā)電一項就需要10年時間。
(4)企業(yè)參與度
可想而知，如此消耗人力、物力的微電網工程令多少企業(yè)望而卻步。目前我國微電網建設權大多掌握在國有企業(yè)手中，其中國家電網占主導地位。在30個試點項目中，國家電網包攬了18個，國電南瑞、許繼電氣兩家企業(yè)也借此受益;南方電網則在早期建設了海南三沙永興島項目，近期配合廣東省政府完成萬山海島智能微電網聯(lián)網項目。
反觀民營企業(yè)，僅中天科技在今年4月份接到國家科技部大單，負責研究孤島型智能微電網關鍵技術，獲得經費490萬元。由此可見，由民間資本推動微電網商業(yè)化建設尚需一段時間。
運維市場尚屬空白
由于國家并未全面放開微電網建設權，因此在微電網運營及后期服務方面存在電網企業(yè)自給自足現(xiàn)象，商業(yè)管理模式不夠清晰。與此同時，承建方在長期的建設過程中不但要承擔高額的建設和運行成本，還要獨立支付后期維護費用，對于民營企業(yè)而言，微電網項目存在巨大風險，這將制約微電網商業(yè)化建設全面展開。
更重要的是，國家在政策層面上還沒有從技術標準轉向運維管理規(guī)范。另一方面，盡管我國微電網供電模型已初步成形，但哪種運營模式更適合我國電力未來發(fā)展還尚無定論。
有數據顯示，至2015年我國微電網投資市場將達到31.67億元;國家電網也估算，至2020年微電網市場潛力可突破1000億元以上。
越來越多的能源企業(yè)、電網企業(yè)和相關配套廠商發(fā)現(xiàn)了微電網的驚人效益，但由于為我國微電網商業(yè)化體系框架缺失，很多企業(yè)仍在觀望階段。
關于國家在微電網政策層面上的統(tǒng)籌規(guī)劃問題，國網資深專家解釋，通過試點工程來推動行業(yè)標準制定，更符合現(xiàn)階段我國智能電網以及微電網的發(fā)展情況。換言之，我國微電網商業(yè)化體系的各個方面制度規(guī)范仍在積累當中。
7月30日，中電聯(lián)召開關于微電網國家標準評審會，通過了《微電網接入配電網測試規(guī)范》、《微電網接入配電網系統(tǒng)調試與驗收規(guī)范》、《微電網接入配電網運行控制規(guī)范》意見稿。一旦通過了法律規(guī)范，該三項標準將成為到目前為止我國微電網建設中最重要的技術支撐體系。
