中國儲能網(wǎng)訊：8月24-26日，由深圳市發(fā)展和改革委員會指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會與南方科技大學碳中和能源研究院聯(lián)合主辦，100余家機構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應用大會與新型儲能技術(shù)青年科學家論壇在深圳召開。此次大會主題是“開拓新質(zhì)生產(chǎn)力，推動儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”。
大會主辦方邀請6位院士及100位行業(yè)專家分別從新型儲能系統(tǒng)集成解決方案、長時儲能技術(shù)及應用、虛擬電廠、工商業(yè)儲能專場、新型儲能電池、新型儲能與電力市場、智能微電網(wǎng)、儲能標準宣貫、新型儲能技術(shù)青年科學家論壇等12個專場進行充分討論交流。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的500余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1012位嘉賓參加了本屆大會，其中21家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品解決方案，在線觀眾超過4萬余人觀看了開幕盛況。
本次大會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會和中國儲能網(wǎng)、中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會專家委員會提供學術(shù)支持！
8月25日下午，浙江大學教授李祖毅教授受邀在“智能微電網(wǎng)專場”分享主題報告，報告題目《微電網(wǎng)助力新型電力系統(tǒng)的建設(shè)》。
李祖毅：大家好！我是來自浙江大學的李祖毅，今天要和大家分享的是《微電網(wǎng)助力新型電力系統(tǒng)的建設(shè)》。
和大家交流的提綱包括幾個部分：什么是新型電力系統(tǒng)，什么是微電網(wǎng)，還有微電網(wǎng)如何助力新型電梯系統(tǒng)的建設(shè)，然后是我們在微電網(wǎng)的研究方面20多年的案例，最后是結(jié)束語。
首先新型電力系統(tǒng)是非常具有中國特色的創(chuàng)新。在咱們國家，看國家能源局、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)對新型電力系統(tǒng)都稍微有不同的定義，但是比較核心的兩塊，就是安全保供以及清潔低碳。我們所說的微電網(wǎng)，主要也是從這兩個方面去幫助新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，促進新能源消納，確保電源的安全供應。
建設(shè)新型電力系統(tǒng)是咱們的國家意志。在剛剛結(jié)束的2024年的7月，中共中央國務(wù)院印發(fā)了這么一個意見，這是從中央層面首次對加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型進行了系統(tǒng)部署。剛才也說了，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是咱們國家綠色轉(zhuǎn)型一個很重要的方面，微電網(wǎng)的建設(shè)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)一個很重要的方式。
配電網(wǎng)是新型電力系統(tǒng)建設(shè)一個重要的組成部分。也是在剛剛過去的2024年8月初，國家能源局印發(fā)了這么一個配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的行動實施方案，之前很多專家也提到這個。它著重強調(diào)了兩方面：建設(shè)一批滿足新型主體接入的項目，特別是一些分布式能源，包括儲能，以及創(chuàng)建探索一批分布式的智能電網(wǎng)項目。我覺得這個微網(wǎng)的建設(shè)是和這兩個非常相關(guān)的。
什么是微電網(wǎng)？要從最初的智能電網(wǎng)的建設(shè)說起。智能電網(wǎng)據(jù)我了解最早是歐洲在做，美國是奧巴馬政府在第一個任期，通過經(jīng)濟復蘇計劃把微電網(wǎng)的建設(shè)推向了一個高潮。在美國發(fā)展智能電網(wǎng)重點是在配電和用電側(cè)，做商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。值得注意的是，咱們的智能電網(wǎng)建設(shè)，或者新型電力系統(tǒng)建設(shè)也在包含更多配電網(wǎng)的成分。
微電網(wǎng)過去有差不多20多年，如果問一百個人，可能一百個人對微電網(wǎng)都有不同的定義，之前咱們也看到了各種各樣的定義。美國能源部對微電網(wǎng)的定義，就是在明確定義的電氣邊界內(nèi)的相互連接的負荷和分布式能源，對電網(wǎng)而言是單個可控實體。這是非常重要的，就是對電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)是單獨可控的實體。微電網(wǎng)可以和電網(wǎng)連接，也可以從電網(wǎng)斷開，它有兩種運行模式，一個是并網(wǎng)，一個是孤島。
剛才說到美國能源部在2007年資助了七個和微電網(wǎng)相關(guān)的項目。我們的項目當時美國政府的投資大概700萬美元，加上我們自己的配套，一共1200萬美元左右。
20多年前提出了微電網(wǎng)的概念，它怎么樣助力我們現(xiàn)在所說的新型電力系統(tǒng)的建設(shè)呢？我覺得這里頭有幾個關(guān)鍵詞：機遇挑戰(zhàn)并存，功能性微電網(wǎng)，還有配微融合，促進新能源消納，保證能源供應。
在中國，政府政策上的支持對微電網(wǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。除了政策上支持之外，為了實現(xiàn)咱們國家的雙碳目標，總的趨勢應該是集中式的電源和分布式的電源相結(jié)合，從電網(wǎng)的角度來說，應該是大電網(wǎng)長距離的高壓直流輸電和微電網(wǎng)的建設(shè)相結(jié)合。海量分布式能源的出現(xiàn)，也是為微網(wǎng)的建設(shè)提供了很好的機遇，以虛擬電廠為代表的新的商業(yè)模式的出現(xiàn)就是佐證。
微電網(wǎng)在發(fā)展過程中也面臨了非常多的挑戰(zhàn)，我們自己的觀察有兩個方面：一個是成本上的挑戰(zhàn)，一個是技術(shù)上的挑戰(zhàn)。針對成本上的挑戰(zhàn)，我們提出了一個功能性微電網(wǎng)的概念；針對新能源高不確定性的挑戰(zhàn)，我們從運行調(diào)度的角度提出一個非保守性魯棒優(yōu)化的概念；針對極端條件帶來的挑戰(zhàn)，我們提出了完全分散式的控制策略。
針對微電網(wǎng)大家討論比較多的問題就是微電網(wǎng)的成本太高，我們這里所提出的功能性微電網(wǎng)就是針對這個問題而提出來的，主要的意思簡單來說就是有多少資金，要想達到什么目的，就建設(shè)什么樣的微電網(wǎng)。功能性微電網(wǎng)總的來說是具有特定功能目標的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，它可以是一個簡單的提升新能源消納的樓宇級微電網(wǎng)，也可以是為了提升供電可靠性的園區(qū)級的多個樓宇組成的微電網(wǎng)，也可以是為了提升電網(wǎng)供電韌性的，在物理上相互連接的多個微電網(wǎng)，以及為了提升負荷靈活性，不一定是在物理上連接，而是邏輯上互聯(lián)的微電網(wǎng)?？偟膩碚f，它就是通過對配電網(wǎng)絡(luò)進行物理結(jié)構(gòu)和邏輯控制改造，可以就地消納分布式能源。
剛才所說的互聯(lián)微電網(wǎng)，就是相鄰電網(wǎng)的集群，它們在物理上是相互連接的，功能上互相協(xié)調(diào)。多個微電網(wǎng)可以通過公共耦合節(jié)點PCC連接到配電網(wǎng)，從而保證在并網(wǎng)、孤島以及集群模式下的運行。極端條件下，一個微電網(wǎng)可以為這個集群的其他微電網(wǎng)供電，確保關(guān)鍵負荷的持續(xù)供電。
再往小一點說，所謂的納微電網(wǎng)是更小，而且自給自足的系統(tǒng)，部署起來更快更容易，成本上也更容易接受。納微電網(wǎng)和微電網(wǎng)一樣，可以連接到更大規(guī)模的電網(wǎng)，納微電網(wǎng)旨在滿足非常具體的目標，所以在實施過程中遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)比微電網(wǎng)更少。大家可能會問到一個問題，所謂的納微電網(wǎng)和微電網(wǎng)有什么區(qū)別？他們之間沒有太明確的界限，區(qū)分這兩者的主要因素是它的面積或者容量的大小。納微電網(wǎng)我們自己認為一般是在單個樓宇，而微電網(wǎng)通常覆蓋多個樓宇。
這是我們自己設(shè)想的，未來配電系統(tǒng)的架構(gòu)。在底層是各種分布式的能源，這些分布式的能源通過一定的方式，可能組成納微電網(wǎng)，幾個納微電網(wǎng)組成一個微電網(wǎng)，多個微電網(wǎng)又組成互聯(lián)微電網(wǎng)，互聯(lián)微電網(wǎng)可以連接到配電網(wǎng)。
中國電科院的呂廣憲老師在最近一篇文章里提出了這么一個觀點：配微融合，助力構(gòu)建新型配電系統(tǒng)。我覺得這是非常好的文章，提出了多個有見地的意見，其中一點就是“配微的融合發(fā)展是推動配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段”。如果要在這上面再加一點是配微融合發(fā)展是推動微電網(wǎng)落地的重要途徑。因為在我們國家，電網(wǎng)公司控制了配電網(wǎng)，要想建微電網(wǎng)必須要和運營電網(wǎng)的電網(wǎng)公司打好交道。他還提出了為了助力構(gòu)建新型配電系統(tǒng)，微電網(wǎng)可以在這四個方面發(fā)揮作用，提高微電網(wǎng)的供電可靠性、優(yōu)化配電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)、增強配電網(wǎng)的柔性調(diào)控能力以及提升配電網(wǎng)經(jīng)濟性和資源互動性。進而他也指出了配微融合面臨的一些挑戰(zhàn)以及面對配微融合發(fā)展的一些思路。
從兩個方面來考慮。微電網(wǎng)如何提高能源的安全性，從實現(xiàn)的方式來說，剛才我所說的，它可以通過孤島運行去保證重要負荷的供電；也可以通過微電網(wǎng)之間的互聯(lián)運行，為自己微電網(wǎng)之外的負荷進行供電；或者通過聯(lián)網(wǎng)運行，為主網(wǎng)提供頻率支撐、電壓支撐。實現(xiàn)手段主要是通過優(yōu)化控制微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式資源，儲能、新能源、可控的負荷等等。如果說控制的話，可以是集中式控制，也可以是分布式的，或者分散式的控制。
從促進新能源消納的角度，實現(xiàn)的方式，新能源可以在微電網(wǎng)內(nèi)部消納，如果有余量的話，可以通過微電網(wǎng)去參與市場。實現(xiàn)的手段，從微電網(wǎng)的角度來說，要充分地發(fā)揮儲能的作用。另外需要有更準確的負荷、新能源的預測，以及考慮負荷、新能源不確定性的優(yōu)化運行。
接下來講講我們自己在微電網(wǎng)方面的經(jīng)驗和教訓。我們最早做微電網(wǎng)是2006年，到現(xiàn)在快18年了，主要是從校園微電網(wǎng)、社區(qū)微電網(wǎng)、互聯(lián)微電網(wǎng)的角度和大家進行分享。
這是IIT微電網(wǎng)的現(xiàn)狀，大家看見的圖片是以前我在美國伊利諾伊理工大學辦公室照出去的照片，比較遠的是芝加哥市區(qū)，近處是學校。
這個微電網(wǎng)有幾個特點：首先它對配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進行了改造，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是輻射狀的，我們這里的改造是把它組成一個個的電氣環(huán)，每一個電氣環(huán)開始于一個變電站，經(jīng)過幾個大樓回到同一個變電站，這樣的話可以提升微電網(wǎng)內(nèi)部的可靠性。另外就是這里頭有幾個樓宇級的納微電網(wǎng)，現(xiàn)在有這么三個。
在大概兩年前，這個微電網(wǎng)里頭安裝了兩個飛輪儲能系統(tǒng)，每一個160千瓦，滿功率運行的話可以大概持續(xù)15分鐘。主要的作用就是為了保障移動數(shù)據(jù)中心，在正常情況下運行的話，可以通過參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)來增加收入。
另外一個就是離網(wǎng)、沒有和電網(wǎng)直接相連的，在停車場、體育館外部的風光儲一體化的照明系統(tǒng)。
在IIT微電網(wǎng)旁邊，電力公司自己建了一個大概10兆瓦級的社區(qū)微電網(wǎng)，它從配電網(wǎng)那邊有兩個饋線，這兩個饋線之間由斷路器互相連接。這個微電網(wǎng)又和我們剛才所說的IIT微電網(wǎng)有斷路器連接。正常情況下這些斷路器是打開的，當失去主網(wǎng)供電的時候，這兩個微電網(wǎng)可以相互連接，可以形成微電網(wǎng)的集群。
我們學校的微電網(wǎng)負荷就是教學、科研、學生宿舍，負荷比較單純。而社區(qū)微電網(wǎng)有各種各樣類型的工業(yè)、商業(yè)、居民的，比如這里面有芝加哥警察局總部，另外有一個眼科醫(yī)院、圖書館、學校、居民樓房，所以負荷特性比較多樣化。
從樓宇級的納微電網(wǎng)，我們有一個為體育中心服務(wù)的交直流混聯(lián)的納微電網(wǎng)，以及為數(shù)據(jù)中心供電的近零碳的納微電網(wǎng)。還有學校里有一個美國國家地標建筑，對這個建筑構(gòu)建了一個綠色的納微電網(wǎng)。
浙江大學合作的有兩個項目，一個是江西南昌南磯山國家自然保護區(qū)的零碳微電網(wǎng)。這個就是在這個地方每年汛期的時候有一個島嶼，水會把進島的公路淹沒，形成兩個地理的孤島，是天然微電網(wǎng)的重要應用場景。
另外一個是在廣東肇慶大旺高新區(qū)源網(wǎng)荷儲數(shù)字孿生的微電網(wǎng)。主要考慮這個高新區(qū)有新能源電池以及配套的生產(chǎn)制造企業(yè)，儲能電池產(chǎn)業(yè)在加速發(fā)展，所以在準備構(gòu)建一個新能源+新興儲能的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。
結(jié)語：我們國家經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型要求加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，包括安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合。微電網(wǎng)我覺得它更多是一種理念，簡單地說就是它是可控的實體，從電網(wǎng)的角度。具體的物理形態(tài)可以是非常靈活的，就是剛才所說的功能性微電網(wǎng)的概念。微電網(wǎng)為構(gòu)建新型配電系統(tǒng)，消納分布式新能源，助力雙碳目標的實現(xiàn)提供了一種有效的解決方案。微電網(wǎng)目前的發(fā)展并不盡如人意，遭遇了非常多的挑戰(zhàn)，同時也蘊藏著很大的機遇，不管是政策上還是商業(yè)模式上。微電網(wǎng)助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)，將為新型電力系統(tǒng)的建設(shè)在終端發(fā)揮巨大的支撐作用。
謝謝大家！
