1 新能源微電網(wǎng)
1.1 新能源微電網(wǎng)的含義
以能源多元化、清潔化為方向，以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為目標(biāo)，以清潔 能源和智能電網(wǎng)為特征的新一輪能源革命正在推進(jìn)。隨著可再生能源滲透率的日益提高， 可再生能源存在并網(wǎng)難、消納難、長(zhǎng)距離傳輸能效低、損耗大、設(shè)備利用率低、系統(tǒng)增容 投資邊際效率差等挑戰(zhàn)越來(lái)越大。傳統(tǒng)能源電力行業(yè)多年形成的高度壟斷技術(shù)構(gòu)架體系， 管理體系，現(xiàn)有系統(tǒng)體系和結(jié)構(gòu)不適應(yīng)高滲透率的可再生能源及分布式能源的接入。很有 必要研究新能源微電網(wǎng)技術(shù)的研究與示范。新能源微電網(wǎng)是利用風(fēng)、光、生物質(zhì)、天然氣 等多中可再生能源，通過(guò)能量存儲(chǔ)和優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負(fù)荷基本平衡，通 過(guò)冷、熱、電等多能融合，實(shí)現(xiàn)可再生能源的充分消納，構(gòu)建智慧型能源綜合利用局域網(wǎng)。 新能源微電網(wǎng)利用互聯(lián)網(wǎng)思維和手段，構(gòu)建新型區(qū)域能源生態(tài)系統(tǒng)，提高可再生能源比重， 轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，提高能源綜合利用效率，提升大眾參與程度，提升能源綜合價(jià)值，轉(zhuǎn)變經(jīng) 濟(jì)增長(zhǎng)方式，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
新能源微電網(wǎng)具有并網(wǎng)和獨(dú)立兩種運(yùn)行模式。聯(lián)網(wǎng)型新能源微電網(wǎng)一般與配電網(wǎng)并網(wǎng) 運(yùn)行，互為支撐，實(shí)現(xiàn)能量的雙向交換。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，可以作為可控負(fù)荷來(lái)進(jìn)行管理。在 外部電網(wǎng)故障情況下，可轉(zhuǎn)為獨(dú)立運(yùn)行模式。通過(guò)采取先進(jìn)的控制策略和控制手段，可保 證新能源微電網(wǎng)內(nèi)高可靠的能源供供給。也可以實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)行模式的無(wú)縫切換。獨(dú)立型新 能源微電網(wǎng)不和常規(guī)電網(wǎng)相連接，利用自身的分布式能源滿足微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的需求。當(dāng)網(wǎng)內(nèi) 存在可再生分布式能源時(shí)，常常需要配置儲(chǔ)能系統(tǒng)以保持能源與負(fù)荷間的功率平衡，并充 分利用可再生能源，更加適合在海島、邊遠(yuǎn)地區(qū)等地為用戶供能。
1.2 新能源微電網(wǎng)的基本理念
新能源微電網(wǎng)是在新理念下的構(gòu)建的綜合能源系統(tǒng)。其基本理念如下：①一個(gè)多重融 合：能源系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的有機(jī)融合；分布式能源、可再生能源與大系統(tǒng)能源的融合等。② 兩個(gè)提高：提高資產(chǎn)效率；提高能源生產(chǎn)效率。③三個(gè)平衡：源—源之間的協(xié)調(diào)平衡，即 多種一次能源、二次能源、分布式能源及可再生能源等與大系統(tǒng)能源跨時(shí)空平衡；荷—荷 之間的協(xié)調(diào)平衡，即可控負(fù)荷、隨機(jī)負(fù)荷、熱負(fù)荷、電負(fù)荷等的時(shí)空平衡；源—網(wǎng)—荷之 間基于負(fù)荷側(cè)的協(xié)調(diào)平衡。④四個(gè)基本約束：可靠性保證的約束；經(jīng)濟(jì)性的約束；環(huán)境保 護(hù)的約束；可持續(xù)發(fā)展的約束。⑤五個(gè)基本要素：源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、控。⑥六個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)： 系統(tǒng)總效率指標(biāo)；供能可靠性指標(biāo)；新能源滲透率指標(biāo)；能量、功率交換率指標(biāo)；能量自 給率指標(biāo)；綠色環(huán)境指標(biāo)。⑦七類關(guān)鍵技術(shù)：新能源的高效轉(zhuǎn)換及發(fā)電技術(shù)；電力電子技 術(shù)；信息技術(shù)及低成本的傳感技術(shù)；大規(guī)模低成本高效率的儲(chǔ)能技術(shù)；基于總能理論的能 量控制技術(shù)；新能源汽車的 V2G 技術(shù)；在大系統(tǒng)理論構(gòu)架下的能源系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)。
1.3 新能源微電網(wǎng)的基本要求
1）新能源微電網(wǎng)的功能定位。利用風(fēng)、光、生物質(zhì)、天然氣等多種分布式能源，通 過(guò)能量存儲(chǔ)和優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負(fù)荷基本平衡，通過(guò)冷、熱、電等多能融 合，實(shí)現(xiàn)可再生能源的充分消納，構(gòu)建智慧型能源綜合利用局域網(wǎng)。創(chuàng)新管理體制和商業(yè) 模式，整合各類政策，以新能源微電網(wǎng)為載體，參與當(dāng)?shù)仉娏w制改革，形成具有本地特 色且易于復(fù)制的模式。
2）新能源微電網(wǎng)的范圍要求。各新能源微電網(wǎng)項(xiàng)目應(yīng)具有明確的范圍，與外部相關(guān) 系統(tǒng)有清晰的接口，項(xiàng)目承擔(dān)區(qū)域內(nèi)供電、供冷、供熱等綜合能源服務(wù)，形成以可再生能 源為主的高效一體化分布式能源系統(tǒng)。
3）指標(biāo)要求：各項(xiàng)目供電范圍內(nèi)的供電安全和電能質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)電力標(biāo)準(zhǔn)，最高 電壓等級(jí)不目前超過(guò) 110 千伏，可再生能源功率滲透率（微電網(wǎng)額定裝機(jī)功率與峰值負(fù)荷 功率的比值）不低于 70%，新能源微電網(wǎng)電量自給率不低于 50%；微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)連接 點(diǎn)（PCC）的交換功率不大于微電網(wǎng)最大負(fù)荷的 25%或按國(guó)能新能[2015]265 號(hào)文件要求； 示范區(qū)域內(nèi)可再生能源和清潔能源供熱（冷）達(dá)到 100%；在一定的政策支持下，具有經(jīng) 濟(jì)可行性。
1.4 新能源微電網(wǎng)的基本判據(jù)、功能
新能源微電網(wǎng)的基本判據(jù)并非電壓等級(jí)與容量，而是以下幾點(diǎn)：①與外部系統(tǒng)有明確 的連接點(diǎn)（即插即用）；②新能源滲透率大于 50%；③與外部系統(tǒng)的交換功率比率小于 25%；④ 內(nèi)部能源自給率需要平衡。
新能源微電網(wǎng)有很多功能：可使風(fēng)、光、氣、水、生物質(zhì)、地?zé)岫喾N能源，以及冷、 熱、電多種用能形式融合，使新能源就地充分消納、能量就地分層平衡，降低傳輸損耗， 提高系統(tǒng)綜合能效。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)功率與能量的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同形式的能量時(shí)間、空間的 匹配，提高系統(tǒng)設(shè)備利用率，與外部系統(tǒng)的能量交換、功率交換可調(diào)可控。
新能源微電網(wǎng)涉及很多關(guān)鍵技術(shù)，如主動(dòng)配電網(wǎng)、智能用能、電動(dòng)汽車 V2G、儲(chǔ)能、 協(xié)同優(yōu)化、能源大數(shù)據(jù)等等。
1.5 新能源微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)的關(guān)系
1）新能源微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)的關(guān)系是網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)系。正常情況下，跟據(jù)兩網(wǎng)系統(tǒng)需求 可調(diào)可控的進(jìn)行功率交換和能量交換；事故情況下可以快速無(wú)縫解列，以保證微電網(wǎng)和大 電網(wǎng)各自獨(dú)立運(yùn)行，最大限度保證用戶及電網(wǎng)的穩(wěn)定性及可靠性。
2）新能源微電網(wǎng)是公共電網(wǎng)的可調(diào)度負(fù)荷。作為大系統(tǒng)的一個(gè)資源，根據(jù)大系統(tǒng)的 需要，對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度，也可作為純負(fù)荷來(lái)進(jìn)行管理，提高系統(tǒng)效率和設(shè)備利用率。
3）相對(duì)獨(dú)立、相互支援、即插即用。
2、新能源微電網(wǎng)的潛在價(jià)值
新能源微電網(wǎng)是容納高比例波動(dòng)性可再生能源電力的發(fā)輸（配）儲(chǔ)用一體化的局域能 源系統(tǒng)，是探索能源服務(wù)新型商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式和新業(yè)態(tài)的重要載體，是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要元 素。
2.1、實(shí)現(xiàn)新能源充分利用，改善能源結(jié)構(gòu)
可再生能源發(fā)電采用直接并網(wǎng)方式，電網(wǎng)依靠常規(guī)備用發(fā)電容量來(lái)平抑可再生能源的 間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性，為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，可再生能源發(fā)電采用直接并網(wǎng)方式，對(duì) 可再生能源發(fā)電的滲透率不可能很高。
新能源微電網(wǎng)通過(guò)新能源發(fā)電、儲(chǔ)能及用能綜合控制，使可再生能源滲透率超過(guò) 100%， 徹底消除“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)可再生能源的充分消納，提高可再生能源在能源總消耗的 占比，降低化石能源消耗，改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源安全，減少碳排放和環(huán)境污染。
通過(guò)新能源微電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)可再生能源的充分消納，提高可再生能源設(shè)備利用率，使可 再生能源開(kāi)發(fā)商獲取最大利益。
2.2、提高能源綜合利用效率，降低用能成本
目前電力系統(tǒng)采用集中大規(guī)模的以化石燃料為一次能源發(fā)電廠通過(guò)規(guī)模巨大的覆蓋全 供電地域的不同電壓等級(jí)的輸配電網(wǎng)絡(luò)向分散于全網(wǎng)的不同類型的隨機(jī)的不受控的負(fù)荷輸 送電能的方式。一次能源通過(guò)轉(zhuǎn)換、傳輸傳遞到用戶端的系統(tǒng)效率低于 20%。
新能源微電網(wǎng)在區(qū)域內(nèi)將新能源發(fā)電、儲(chǔ)能和用戶負(fù)荷優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)能源的就地利 用，減少能量長(zhǎng)距離傳輸環(huán)節(jié)，降低傳輸能耗不低于 6%。
同時(shí)在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，能量的梯次利用，實(shí)現(xiàn)能源充分利用，提高能源綜合利 用效率。以微燃機(jī)冷、熱、電三聯(lián)供為例，一次能源到用戶端能效能達(dá) 70%以上。
在能源消費(fèi)環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)用戶用能行為、習(xí)慣的引導(dǎo)、干預(yù)，將有效減少能源浪費(fèi)， 提高用能效率不低于 1
新能源微電網(wǎng)從能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等環(huán)節(jié)降低損耗，提高能源綜合利用效率，將 大幅降低用能成本，具備及其優(yōu)良的潛在商業(yè)價(jià)值。通過(guò)新能源微電網(wǎng)，我們可以以較低 的成本挖掘其價(jià)值。
2.3、提高設(shè)備利用率，延緩?fù)顿Y
新能源微電網(wǎng)可以通過(guò)內(nèi)部調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)與公共電網(wǎng)能量交換可調(diào)可控，是公共電網(wǎng)的可 調(diào)度負(fù)荷。新能源微電網(wǎng)響應(yīng)公共電網(wǎng)調(diào)控，輔助平滑負(fù)荷曲線，降低電網(wǎng)設(shè)備備用容量， 提高設(shè)備利用率，延緩電網(wǎng)增容投資。 新能源微電網(wǎng)具有即插即用、擴(kuò)容方便的特點(diǎn)，不同于公共電網(wǎng)的“適度超前”規(guī)劃建 設(shè)原則，一般按當(dāng)前需求，當(dāng)期規(guī)劃、當(dāng)期建設(shè)，節(jié)約投資，設(shè)備利用率高。
2.4、電動(dòng)汽車綜合利用
近年來(lái)，電動(dòng)汽車發(fā)展迅速，其無(wú)序的移動(dòng)負(fù)荷，給配電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 以電動(dòng)汽車可以新能源微電網(wǎng)的重要元素，通過(guò)新能源微電網(wǎng)的調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽 車充電的電量和功率的平衡。100 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的年耗電量約 36 億度，當(dāng)前北京市年耗 電量約 1000 億度，供電量?jī)H提高 5%左右配電網(wǎng)基本無(wú)需增容，即可滿足電動(dòng)汽車充電需 求，又能提高系統(tǒng)的設(shè)備利用率，同時(shí)保障電網(wǎng)的運(yùn)行安全。 100 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，可存儲(chǔ)約 3500 萬(wàn)度電量，形成巨大的儲(chǔ)能資源。 新能源微電網(wǎng)利用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池作為分布式移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，利用 V2G 技術(shù)參與到新能源微電網(wǎng)的運(yùn)行中、根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，汽車的平均行駛時(shí)間僅為 4%，96% 的時(shí)間處于停駛狀態(tài)。其可以作為新能源微電網(wǎng)的儲(chǔ)能要素，來(lái)參與到新能源微電網(wǎng)的運(yùn) 行中，這樣可以大幅度降低新能源微電網(wǎng)的投資成本，提高新能源微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性，降低電 網(wǎng)峰谷差，實(shí)現(xiàn)能源輔助服務(wù)，降低系統(tǒng)損耗，提高設(shè)備利用率。 將電動(dòng)汽車由單純的消費(fèi)品轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車價(jià)值最大化，同時(shí)有效的 分?jǐn)傂履茉次㈦娋W(wǎng)的儲(chǔ)能部分的投資。使新能源微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到充分體現(xiàn)，又可以 提高電動(dòng)汽車的使用價(jià)值，降低使用成本。
2.5、提供能源輔助服務(wù)，挖掘能源價(jià)值
新能源微電網(wǎng)可以提供能源輔助服務(wù)，形成調(diào)峰調(diào)頻、無(wú)功電壓調(diào)節(jié)、提供低成本高 可靠供電需求，滿足用戶個(gè)性化的能源需求，提升能源附加值；同時(shí)可使能量就地平衡， 多種能源協(xié)同優(yōu)化，調(diào)控對(duì)外系統(tǒng)能量交換。 支持能源產(chǎn)業(yè)的服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變，使我們從能源的產(chǎn)銷體系向能源的服務(wù)體系轉(zhuǎn)變。 我們向市場(chǎng)提供的不僅僅是電、氣、熱等能源產(chǎn)品，提供的是光明、是溫暖、是涼爽、是 信息等，使我們?nèi)粘Ｉ钏璧母鞣N能源相關(guān)的服務(wù)。 新能源微電網(wǎng)可再生能源滲透率超過(guò) 100%，充分消納，消除“棄風(fēng)棄光”；可作為大電 網(wǎng)的柔性可控有源負(fù)荷，平滑負(fù)荷曲線，提供輔助服務(wù)，降低備用容量，提高設(shè)備利用率， 延緩大電網(wǎng)增容投資；還可減少損耗，提高從一次能源到終端用能系統(tǒng)綜合能效，降低用 能成本，具備潛在商業(yè)價(jià)值。
祝振鵬
高級(jí)工程師
中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)智能電器專業(yè)委員會(huì)委員；北京電工技術(shù)學(xué)會(huì)理事；電氣技術(shù)雜志編委；北京電工技術(shù)學(xué)會(huì)微電網(wǎng)專業(yè)委員會(huì)主任委員；中關(guān)村能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事。中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)智能電器專業(yè)委員會(huì)委員。
曾擔(dān)大型央企動(dòng)力廠主任；北京四方華能電氣設(shè)備有限公司：董事長(zhǎng)；北京新能匯智微電網(wǎng)技術(shù)有限公司：首席專家；現(xiàn)任北京北變微電網(wǎng)技術(shù)有限公司：副董事長(zhǎng)、常務(wù)副總裁、首席專家。
畢業(yè)于西安交通大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)。長(zhǎng)期從事配電自動(dòng)化、微電網(wǎng)領(lǐng)域的工作，在智能電器、永磁斷路器及微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行等領(lǐng)域有很深造詣。具有深厚的專業(yè)背景和豐富的管理經(jīng)驗(yàn)。
主持制定了北京市新能源產(chǎn)業(yè)基地智能微電網(wǎng)建設(shè)工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，技術(shù)方案。參與制定了國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)、二連浩特新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目規(guī)劃報(bào)告等多項(xiàng)重大項(xiàng)目的規(guī)劃和技術(shù)方案的制定。參與制定了國(guó)家智能電器、新能源微電網(wǎng)等領(lǐng)域的多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
