中國儲能網(wǎng)訊：2014年末，廣東電網(wǎng)公司成功完成我國首例直流微網(wǎng)系統(tǒng)測試?！氨敬螠y試是國內(nèi)首例針對直流微網(wǎng)系統(tǒng)的測試，為開展微電網(wǎng)研究積累了寶貴經(jīng)驗?！睆V東電網(wǎng)公司電力科學研究院(以下簡稱“廣東電科院”)副院長鄭曉光評價，這次測試為微網(wǎng)技術(shù)標準制定提供了可靠數(shù)據(jù)和實踐依據(jù)，是廣東電網(wǎng)公司在微網(wǎng)研究領(lǐng)域邁出的堅實一步。
近年來，微電網(wǎng)因其接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點開始被重視。廣東電網(wǎng)公司也成為“嘗鮮”新技術(shù)的一員，并在微電網(wǎng)探索之路上取得了不少成果。
“微”是“大”的有益補充
我國，微網(wǎng)的發(fā)展與政策變化息息相關(guān)，前途清晰但發(fā)展速度尚不好判斷?！痹苷f，在微網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展之前，我們必須研究充分，在理論、實驗層面做足應(yīng)對準備。近年來，廣東電網(wǎng)公司圍繞建設(shè)規(guī)劃、行業(yè)標準、應(yīng)對策略等方面開展微網(wǎng)研究，并取得了一定成果。
規(guī)劃方面，根據(jù)廣東的資源稟賦和地域特點，廣東電科院直流輸電及新能源所開展了廣東微網(wǎng)供電模式研究，分析不同地區(qū)供電的需求，提出了適合廣東省城市、農(nóng)村及海島的微電網(wǎng)供電模式，建立了微網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟評價體系;標準層面，參與制定了微網(wǎng)工程建設(shè)國標《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)試與驗收規(guī)范》，去年12月通過審查;實驗方面，于2013年建成了既可研究微電網(wǎng)又可研究智能電網(wǎng)分布式發(fā)電的聯(lián)合一體化仿真實驗室，并在實驗室內(nèi)多次完成可再生能源涉網(wǎng)設(shè)備測試等實驗;市場方面，開展了微網(wǎng)接入對電網(wǎng)影響的策略研究，研究微網(wǎng)市場行為特性，分析其對電網(wǎng)經(jīng)營層面帶來的影響，積極探索電網(wǎng)公司傳統(tǒng)業(yè)務(wù)補充和延伸的可行途徑。
克服困難不斷前行
微電網(wǎng)的概念最早由美國學者于2005年提出。按微網(wǎng)主網(wǎng)絡(luò)供電形式不同可分為直流型微電網(wǎng)、交流型微電網(wǎng)和交直流混合型微電網(wǎng)，按運行模式不同又可分為離網(wǎng)型微電網(wǎng)和并網(wǎng)型微電網(wǎng)。
“跟大電網(wǎng)相比，微電網(wǎng)規(guī)模小、電壓等級與中低壓配網(wǎng)相當，具有就地消納的特性。”廣東電科院直流輸電及新能源所副所長陳曉科說。
隨著技術(shù)的進步與發(fā)展，具有穩(wěn)定運行能力的小型電網(wǎng)優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)?！拔⒕W(wǎng)適應(yīng)了加大可再生能源利用力度的大勢?！睆V東電科院直流輸電及新能源所高級工程師曾杰說，“解決可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定的問題，目前較有效的技術(shù)手段就是將分布式電源和儲能系統(tǒng)結(jié)合，構(gòu)建不同規(guī)模的微電網(wǎng)?！?
友好運行的微網(wǎng)還是大電網(wǎng)的有益補充。在提高供電可靠性和安全性以及解決偏遠地區(qū)和海島供電問題等方面，微網(wǎng)將扮演越來越重要的角色。面對夏季電網(wǎng)短時尖峰負荷問題越來越凸顯的情況，如果利用智能微網(wǎng)充分調(diào)動分布式能源和負荷參與系統(tǒng)調(diào)峰，則能夠有效緩解峰谷差問題。此外，微網(wǎng)技術(shù)在提高農(nóng)村用電可靠性、解決臺區(qū)電壓偏低等方面的作用也值得探索。
然而，要向微網(wǎng)敞開懷抱，傳統(tǒng)電網(wǎng)必須做好技術(shù)儲備。“微電網(wǎng)中存在較多的間歇式能源，結(jié)構(gòu)也和傳統(tǒng)的配電網(wǎng)有很大區(qū)別?！睆V東電科院直流輸電及新能源所工程師張弛說，“當微網(wǎng)接入電網(wǎng)時，可能對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行、電能質(zhì)量、調(diào)度運行等帶來影響?！?
針對微網(wǎng)供電模式規(guī)?；茝V應(yīng)用后的配電網(wǎng)適應(yīng)性，廣東電科院直流輸電及新能源所研究人員提出了接入分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)及升級改造技術(shù)原則，涵蓋電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運行、通信等領(lǐng)域，全面支撐配電網(wǎng)與微電網(wǎng)之間的優(yōu)化互動。廣東電網(wǎng)公司還組織了“微網(wǎng)接入電網(wǎng)對營銷策略影響研究”“廣東微網(wǎng)供電模式研究”等科研項目，為微網(wǎng)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
理論充分再實踐
2008年，國家“863計劃”——廣東電網(wǎng)佛山供電局“兆瓦級冷熱電聯(lián)供分布式能源微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項目通過國家科技部驗收，吹響了廣東電網(wǎng)公司微網(wǎng)研究的號角。據(jù)介紹，微網(wǎng)在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的定位、微網(wǎng)與電網(wǎng)的相互關(guān)系、交流微網(wǎng)仿真實驗等都是研究的重點。
“雖然現(xiàn)在已經(jīng)有了一些微網(wǎng)示范工程，但從商業(yè)應(yīng)用角度來看，國內(nèi)外都還沒有比較成熟的案例。在
然而，研究之路并非暢通無阻。以直流微網(wǎng)系統(tǒng)測試為例，此前國內(nèi)并沒有先例。為了探尋合理可靠的直流微網(wǎng)測試方法，廣東電科院的工程師們多次前往實驗現(xiàn)場進行調(diào)研，開展全面深入的技術(shù)交流和研討，并廣泛查閱國內(nèi)外微電網(wǎng)相關(guān)文獻資料及技術(shù)標準。在求索路上，曾杰根據(jù)多年的研究經(jīng)驗，提出了圍繞“電壓”開展測試的觀點?！盀榱司S持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，并提供較高的供電品質(zhì)，必需控制好直流母線電壓，使其保持在一定的范圍內(nèi)?！痹苷f，在直流系統(tǒng)中，電壓就是反映系統(tǒng)內(nèi)功率情況的唯一指標，只要把握好電壓這個最關(guān)鍵的量進行測試即可。曾杰的觀點讓測試團隊豁然開朗。經(jīng)過近3個月的準備，工程師們成功完成了直流微網(wǎng)電能質(zhì)量測試。
要推動微網(wǎng)發(fā)展，除了打通技術(shù)關(guān)，還得闖過成本關(guān)?！皣鴥?nèi)外已有的微網(wǎng)技術(shù)驗證、示范和商業(yè)化項目，已經(jīng)充分證明了微網(wǎng)的技術(shù)可行性?！痹苷f。而目前制約微網(wǎng)發(fā)展的一大因素是經(jīng)濟性，除了分布式能源成本居高不下外，設(shè)備投資和運維成本也很高，在現(xiàn)有電價水平下，大多數(shù)微網(wǎng)模式都很難盈利。
對于這項技術(shù)的前景，廣東電科院直流輸電及新能源所高級工程師楊汾艷認為，微網(wǎng)技術(shù)或?qū)⒂瓉硇碌陌l(fā)展契機?！叭羰垭妭?cè)市場放開，微網(wǎng)將具備較強的生命力，特別是采用光伏的并網(wǎng)型經(jīng)濟園區(qū)式微網(wǎng)將有大規(guī)模發(fā)展的可能。”(王媛媛 李梓)
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可再生能源及微電網(wǎng)實驗室
在廣東電科院辦公大樓頂層，兩臺白色風機正迎風轉(zhuǎn)動，風機下方是一排太陽能板。這套風光互補系統(tǒng)能提供照明用電，是該院可再生能源及微電網(wǎng)實驗室的關(guān)鍵組成部分。
可再生能源及微電網(wǎng)實驗室是南方電網(wǎng)公司第一個具備電力一次及二次系統(tǒng)數(shù)字物理綜合仿真能力的實驗室，包括數(shù)字仿真、物理動態(tài)模擬和數(shù)模連接三大系統(tǒng)，能夠滿足各種新能源發(fā)電運行與控制技術(shù)研究、微電網(wǎng)能量管理策略研究、機網(wǎng)協(xié)調(diào)技術(shù)研究的需要，順應(yīng)當前綠色能源發(fā)展的趨勢。
實驗室最大特點在于能充分發(fā)揮實時數(shù)字仿真和新能源物理模擬各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)拓撲結(jié)構(gòu)多變換的數(shù)字物理混合仿真，平臺開放，可實現(xiàn)多專業(yè)合作。
目前，實驗室已成功申報為“風電控制與并網(wǎng)技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室”以及“廣東省智能電網(wǎng)新技術(shù)企業(yè)重點實驗室”。
截至目前，該實驗室已陸續(xù)開始在系統(tǒng)故障再現(xiàn)分析、設(shè)備檢測領(lǐng)域中發(fā)揮作用，成功應(yīng)用于微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)測試、系統(tǒng)故障再現(xiàn)、光伏逆變器測試、風電及光伏功率預(yù)測系統(tǒng)測試等方面。
未來該實驗室將主要發(fā)揮3個方面的作用：一是利用豐富的對外接口開展科研，研究解決主網(wǎng)和配網(wǎng)中出現(xiàn)的問題;二是對電網(wǎng)一次、二次設(shè)備的性能進行檢測，指出其存在的問題，并為其提供一個真實的改造環(huán)境，使設(shè)備更能符合電網(wǎng)的實際需求;三是對風電場低電壓穿越和無功補償設(shè)備開展測試，協(xié)助進行風電規(guī)范化管理。此外，風電控制器、智能電網(wǎng)的保護等測試也可借助該平臺開展。(張弛)
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國外微網(wǎng)怎么建
國際能源署(IEA)2012年發(fā)布的分析報告指出，在現(xiàn)有發(fā)展模式下，全球缺電人口比例將從2010年的19%降至2030年的12%，這意味著到2030年仍將有近10億人生活在黑暗中。微電網(wǎng)技術(shù)可能成為點亮偏遠地區(qū)的一種新手段。
從過去5年的數(shù)據(jù)看，全球微電網(wǎng)市場規(guī)模穩(wěn)步增長。美國、印度等在微網(wǎng)應(yīng)用方面進行了許多嘗試，并積累了不少經(jīng)驗。
印度 用稻谷殼發(fā)電
2007年，印度年輕的企業(yè)家賈奈什˙潘迪和拉特奈什˙亞達夫采用稻米谷殼作為生物質(zhì)原料，為一個擁有2000人口的印度偏遠農(nóng)業(yè)小鎮(zhèn)德姆古哈供電，幫助當?shù)貙崿F(xiàn)了電氣化。最初，他們了解到太陽能光伏板成本太高，同時當?shù)仫L力資源也很匱乏，但德姆古哈所在的比哈爾邦盛產(chǎn)水稻，具有豐富的生物質(zhì)原料資源。
谷殼發(fā)電的項目獲得了印度新能源和可再生能源部約1.2萬美元撥款，同時他們又自掏4萬美元，購買了氣化爐并進行改造，用于將稻殼轉(zhuǎn)化為生物燃料，同時還購置了一臺32千瓦的發(fā)電機，搭建了覆蓋全村的輸電線路。
項目運行不到5個月，德姆古哈的居民不但已經(jīng)擁有了足夠的電力為手機充電，并且每家每戶都安裝了兩盞節(jié)能熒光燈，每晚可以照明6-8個小時。潘迪和亞達夫與曾在弗吉尼亞大學學習工商管理的馬諾伊˙辛哈聯(lián)合成立了谷殼電力系統(tǒng)公司。目前，該公司已經(jīng)有80多個微型發(fā)電廠，為印度、烏干達和坦桑尼亞的約20萬居民提供電力。
托克勞 探索光伏發(fā)電模式
太平洋島國托克勞，被認為是全球首個利用可再生能源取代化石燃料的國家。在此之前，托克勞和其他小島嶼國家一樣，依靠柴油發(fā)電機為其1400名居民提供電力。光伏發(fā)電的出現(xiàn)，讓這里的居民有了新的用能選擇。
在光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的第一年，這套1兆瓦太陽能發(fā)電系統(tǒng)就已經(jīng)滿足了托克勞約93%的電力需求。目前，托克勞每年可以節(jié)省約80萬美元的燃油費用，這足以支付托克勞向新西蘭政府申請的微電網(wǎng)項目貸款。
美國包括紐約州在內(nèi)的一些地方，正在探索如何將主電網(wǎng)劃分成電力“島嶼”。在面對大范圍停電事故時，相對分立的“島嶼”可以正常運行。托克勞的實踐有助于讓人相信，全部使用可再生能源也可以建立可靠的電力系統(tǒng)。
加拿大 以小水電滿足用電需求
阿特林位于加拿大不列顛哥倫比亞省西北角的老礦區(qū)，這個礦業(yè)小鎮(zhèn)有大約400名居民。多年以來，該鎮(zhèn)唯一的電力來源就是柴油發(fā)電機。占全村25%人口的特林吉特人決心找到替代方法。2002年至2003年的冬天，他們試驗了風力渦輪機，由于無法克服大風和冰凍帶來的問題，他們又修建了一座小型水電站。在投入了1500萬美元后，阿特林水電站項目于2009年4月1日開始發(fā)電，發(fā)電量為2.1兆瓦。
在不列顛哥倫比亞省興起的這一波小水電開發(fā)項目，不但可以實現(xiàn)獨立供電，同時也可以并網(wǎng)運行。但其對生態(tài)環(huán)境有可能產(chǎn)生的潛在影響引起了很大的爭議?？偛课挥跍馗缛A的荒野委員會已表達了擔憂，他們認為小水電項目可能會影響到灰熊棲息地和鮭魚產(chǎn)卵的河流，但是實際情況很難判定。溫哥華的一個環(huán)境保護組織——太平洋鮭魚基金會發(fā)布的一份報告顯示，并未發(fā)現(xiàn)鮭魚受到影響的確鑿證據(jù)。
該省可持續(xù)能源協(xié)會的執(zhí)行主任奈杰爾˙普羅特爾說，如果能夠很好地設(shè)計和運行，現(xiàn)代水力發(fā)電項目也可改善當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)，例如，阿特林水電站就專門建造了一條魚道，用于魚類通過堤壩。
目前來看，阿特林水電站的發(fā)電量可以完全滿足當?shù)匦枨?，他們甚至考慮擴大項目使之與主干電網(wǎng)連接，以便于將電力輸送到其他地區(qū)。 (綜合)
