中國儲能網(wǎng)訊：作為一種智能局域電網(wǎng)，微電網(wǎng)具有雙重身份：對于電力企業(yè)而言，微電網(wǎng)被視為電力系統(tǒng)中的可控負(fù)荷，它可以在數(shù)秒內(nèi)作出響應(yīng)滿足傳輸系統(tǒng)的需要;對于用戶而言，微電網(wǎng)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(wǎng)靈活的可調(diào)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(wǎng)概念，但微電網(wǎng)的特點值得我國未來電力發(fā)展借鑒。一方面微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的有效補充形式，向用戶側(cè)提供可靠、優(yōu)質(zhì)電能，同時與大電網(wǎng)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(jīng)濟運行。另一方面，微電網(wǎng)可以接入多種形式的分布式電源，為我國發(fā)展太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源敞開入口。此外，在資源配置、環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟優(yōu)化方面，微電網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)示范項目。示范項目主要集中在太陽能、風(fēng)能等新能源豐富以及電力供應(yīng)不足地區(qū)，大多以實現(xiàn)“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)劑”為主要目標(biāo)。近幾年在國家政策推動下，我國已經(jīng)建成一批典型微電網(wǎng)試點工程。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國在建和已建成的微電網(wǎng)試點項目已超過20個。
不同電力負(fù)荷下的微電網(wǎng)供電模型
以電力負(fù)荷密度劃分，國內(nèi)微電網(wǎng)工程已經(jīng)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(chǔ)。
城市微電網(wǎng)模型
城市電網(wǎng)是電力負(fù)荷中心，具有負(fù)荷密度高、供電可靠和電能質(zhì)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(wǎng)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(shù)的快速發(fā)展，微電網(wǎng)為太陽能、風(fēng)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(gòu)建分布式電源、儲能和輸配電網(wǎng)絡(luò)一體化的微電網(wǎng)模型，有利于包括建筑、交通、能源在內(nèi)的城市整體規(guī)劃建設(shè)和發(fā)展。
新疆吐魯番城市微電網(wǎng)項目是我國首個商業(yè)化運行的微電網(wǎng)示范項目。該項目根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)劑、雙向計量”運行模式，使光伏屋頂、電動汽車充電設(shè)施及配套儲能裝置與電力網(wǎng)絡(luò)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(zhì)電能。
農(nóng)村微電網(wǎng)模型
農(nóng)村電網(wǎng)是電力負(fù)荷乃至電力系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)之一，尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電系統(tǒng)。目前國內(nèi)一些農(nóng)村地區(qū)生活用資源仍主要依靠秸稈、薪柴等低效生物質(zhì)能或燃?xì)?、煤氣等傳統(tǒng)能源，然而隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，農(nóng)村能源緊缺的矛盾將進(jìn)一步凸顯。于是我國開始利用農(nóng)村地區(qū)新能源資源，加緊農(nóng)村電網(wǎng)改造及配電網(wǎng)建設(shè)，以解決農(nóng)村供需矛盾，緩解環(huán)境壓力。
在已建的微電網(wǎng)試點項目中，河北承德率先在農(nóng)網(wǎng)與微電網(wǎng)接入方面進(jìn)行了嘗試。試點工程重點研究分布式發(fā)電、儲能及微電網(wǎng)如何實現(xiàn)平滑切換并網(wǎng)與離網(wǎng)狀態(tài)，以及探討村莊與單戶兩種新型農(nóng)網(wǎng)供電模式。
目前該項目利用太陽能、風(fēng)能發(fā)電替代傳統(tǒng)生活資源，構(gòu)建“風(fēng)光儲一體化”微電網(wǎng)模型，提高了農(nóng)村電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量，滿足農(nóng)戶用電需求，拓展了農(nóng)村清潔能源的利用方式。據(jù)了解，該項目驗收后，將達(dá)到風(fēng)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(shù)——分布式發(fā)電/儲能與微電網(wǎng)接入控制系統(tǒng)由國電南瑞承擔(dān)開發(fā)，成功實現(xiàn)了分布式發(fā)電/儲能及微電網(wǎng)與主網(wǎng)協(xié)調(diào)并行，滿足并網(wǎng)、離網(wǎng)和并/離網(wǎng)等多種運行下的控制要求，為我國分布式電源接入技術(shù)提供參考。
海島微電網(wǎng)模型
與農(nóng)村電網(wǎng)一樣，海島電網(wǎng)也是我國電力傳輸?shù)谋∪醐h(huán)節(jié)。由于海島周邊環(huán)境復(fù)雜、自然干擾因素較大，導(dǎo)致輸電線路無法敷設(shè)，電力信號接收不到等問題出現(xiàn)，因此制約大電網(wǎng)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(yán)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(wǎng)示范項目隨即落地。
作為第一批微電網(wǎng)示范項目，東澳島智能微電網(wǎng)項目于2010年籌建，該項目落地投產(chǎn)為我國建設(shè)海島微電網(wǎng)提供了有力支撐：一、大力推廣太陽能、風(fēng)能發(fā)電，建設(shè)成包括1000KWp的光伏(太陽能)發(fā)電、50KW的風(fēng)力發(fā)電和蓄電池儲能系統(tǒng)在內(nèi)的分布式供電系統(tǒng)，使全島可再生能源發(fā)電利用率達(dá)到70%;二、通過利用太陽能和風(fēng)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(fēng)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(wǎng)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(zhuǎn)換效率。
時隔三年，包括東澳島、桂山島和大萬山島在內(nèi)的珠海萬山海島新能源微電網(wǎng)示范項目投入運行。新微電網(wǎng)示范項目計劃建成發(fā)、輸、配、用一體化智能微電網(wǎng)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(wǎng)供電和島嶼與陸地聯(lián)網(wǎng)供電，其中桂山風(fēng)電場成為聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵單元。據(jù)了解，桂山風(fēng)電場是廣東省首個海上風(fēng)電場示范項目，20萬千瓦海上風(fēng)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(fēng)能之外，還將海洋潮汐能納入微電網(wǎng)系統(tǒng);溫州鹿西島項目則傾向研究微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制、管理及運維體系，并在單戶型微電網(wǎng)方面取得突破;即將建設(shè)的福建湄洲島微電網(wǎng)項目在儲能方面具有良好的基礎(chǔ)，擁有國內(nèi)首個直接接入10千伏配電網(wǎng)的海島儲能電站，可存儲電能2000千瓦時。
當(dāng)然不止海島微電網(wǎng)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(fù)荷下的微電網(wǎng)規(guī)劃側(cè)重點也不盡相同。與此同時，一個區(qū)域電網(wǎng)大多存在用電需求不同、電力負(fù)荷結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，往往需要接入多種不同類型的微電網(wǎng)模型。在這方面，國家已敲定在天津建設(shè)智能微電網(wǎng)項目，通過綜合應(yīng)用風(fēng)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(wǎng)建設(shè)和推廣模式。
推廣微電網(wǎng)商業(yè)化面臨的幾個問題
盡管近幾年國內(nèi)積極推進(jìn)微電網(wǎng)試點工程，在規(guī)劃、建設(shè)、運營方面總結(jié)了一些經(jīng)驗，初步建立起幾個典型的推廣模型，但根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報告顯示，未來三年我國微電網(wǎng)建設(shè)仍處于實驗和試點階段。在業(yè)內(nèi)人士看來，制約微電網(wǎng)商業(yè)化推廣的關(guān)鍵仍在國家層面上。
頂層規(guī)劃不明確
與早早試水微電網(wǎng)的歐美國家相比，我國微電網(wǎng)仍處在起步階段，現(xiàn)階段的主要任務(wù)是評估微電網(wǎng)的可行性及經(jīng)濟效益，并集中力量解決偏遠(yuǎn)地區(qū)及無電地區(qū)的電力供應(yīng)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(fēng)機的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和配電網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等以外，包括微電網(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)，國家尚未出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范。
北京北變微電網(wǎng)技術(shù)有限公司總經(jīng)理杜宏認(rèn)為，“微電網(wǎng)發(fā)展缺乏國家層面統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，政策的不確定性是微電網(wǎng)未來發(fā)展的最大障礙?！?
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院微電網(wǎng)行業(yè)首席分析師章誦蘭也強調(diào)，目前國內(nèi)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，很大程度上影響了微電網(wǎng)技術(shù)的研究和示范工程的建設(shè)。
實施阻力不小
雖然微電網(wǎng)總體規(guī)劃并不完善，但從近兩年的建設(shè)情況來看，這并未影響示范工程推進(jìn)速度，而且專家預(yù)測，今明兩年我國將大力推廣微電網(wǎng)建設(shè)，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(fù)雜。
(1)接入端
對于微電網(wǎng)而言，怎樣構(gòu)建與大電網(wǎng)的友好關(guān)系是其面臨的核心問題。具體表現(xiàn)為，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的快速隔離、并網(wǎng)狀態(tài)與孤網(wǎng)狀態(tài)的無縫切換以及微電網(wǎng)內(nèi)部穩(wěn)定控制。
在微電網(wǎng)接入方面，業(yè)內(nèi)還有另一種觀點：由于微電網(wǎng)接入不同的配電網(wǎng)對電網(wǎng)經(jīng)濟性、可靠性、電能質(zhì)量等影響不同，因此與其考慮微電網(wǎng)怎樣接入配電網(wǎng)，不如確定哪種結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)適合多種微電網(wǎng)接入。
而接入的另一端——分布式電源也值得微電網(wǎng)考慮?；谖覈罅Πl(fā)展可再生能源的前提，微電網(wǎng)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(shù)設(shè)備
無論是解決微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的關(guān)系，還是消納可再生能源，或是滿足微電網(wǎng)內(nèi)部訴求，都離不開先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的支持。然而不可否認(rèn)，包括可再生能源發(fā)電技術(shù)、儲能技術(shù)、平滑切換控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)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(wǎng)技術(shù)方面取得一些突破，但國內(nèi)尚無統(tǒng)一技術(shù)和管理規(guī)范。這也制約了設(shè)備企業(yè)無法在微電網(wǎng)領(lǐng)域擴大產(chǎn)能。
(3)投資成本
在國家電網(wǎng)新能源研究所所長李瓊慧看來，政策和技術(shù)雖然是制約微電網(wǎng)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(gòu)成的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)成本的1/3。還有配套設(shè)備及后期維護(hù)費用，顯然微電網(wǎng)是一個“含金量”十足的電網(wǎng)系統(tǒng)。同樣在成本回收方面，據(jù)測算僅太陽能并網(wǎng)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(wǎng)工程令多少企業(yè)望而卻步。目前我國微電網(wǎng)建設(shè)權(quán)大多掌握在國有企業(yè)手中，其中國家電網(wǎng)占主導(dǎo)地位。在30個試點項目中，國家電網(wǎng)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(wǎng)則在早期建設(shè)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(wǎng)聯(lián)網(wǎng)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(fù)責(zé)研究孤島型智能微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，獲得經(jīng)費490萬元。由此可見，由民間資本推動微電網(wǎng)商業(yè)化建設(shè)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(wǎng)建設(shè)權(quán)，因此在微電網(wǎng)運營及后期服務(wù)方面存在電網(wǎng)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(shè)過程中不但要承擔(dān)高額的建設(shè)和運行成本，還要獨立支付后期維護(hù)費用，對于民營企業(yè)而言，微電網(wǎng)項目存在巨大風(fēng)險，這將制約微電網(wǎng)商業(yè)化建設(shè)全面展開。
更重要的是，國家在政策層面上還沒有從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向運維管理規(guī)范。另一方面，盡管我國微電網(wǎng)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(shù)據(jù)顯示，至2015年我國微電網(wǎng)投資市場將達(dá)到31.67億元;國家電網(wǎng)也估算，至2020年微電網(wǎng)市場潛力可突破1000億元以上。
越來越多的能源企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和相關(guān)配套廠商發(fā)現(xiàn)了微電網(wǎng)的驚人效益，但由于為我國微電網(wǎng)商業(yè)化體系框架缺失，很多企業(yè)仍在觀望階段。
關(guān)于國家在微電網(wǎng)政策層面上的統(tǒng)籌規(guī)劃問題，國網(wǎng)資深專家解釋，通過試點工程來推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，更符合現(xiàn)階段我國智能電網(wǎng)以及微電網(wǎng)的發(fā)展情況。換言之，我國微電網(wǎng)商業(yè)化體系的各個方面制度規(guī)范仍在積累當(dāng)中。
7月30日，中電聯(lián)召開關(guān)于微電網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)評審會，通過了《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)測試規(guī)范》、《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)試與驗收規(guī)范》、《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)運行控制規(guī)范》意見稿。一旦通過了法律規(guī)范，該三項標(biāo)準(zhǔn)將成為到目前為止我國微電網(wǎng)建設(shè)中最重要的技術(shù)支撐體系。
