中國儲能網(wǎng)訊：以能源多元化、清潔化為方向，以優(yōu)化能源結構、推進能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為目標，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。
一、新能源微電網(wǎng)
1.新能源微電網(wǎng)的含義
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、長距離傳輸能效低、損耗大、設備利用率低、系統(tǒng)增容投資邊際效率差等挑戰(zhàn)越來越大。傳統(tǒng)能源電力行業(yè)的高度壟斷技術構架體系、管理體系，不適應高滲透率的可再生能源及分布式能源的接入。
新能源微網(wǎng)利用了風、光、生物質(zhì)、天然氣等多種可再生能源，通過能量存儲和優(yōu)化配置實現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負荷基本平衡，通過冷、熱、電等多能融合，實現(xiàn)可再生能源的充分消納，構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)變能源結構，提高能源綜合利用效率，提升大眾參與程度，提升能源綜合價值，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，帶動產(chǎn)業(yè)升級。
新能源微網(wǎng)有并網(wǎng)、獨立兩種運行模式。聯(lián)網(wǎng)型微網(wǎng)一般與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行，互為支撐，實現(xiàn)能量的雙向交換。對電網(wǎng)來說，可以作為可控負荷進行管理。外部電網(wǎng)故障時，可轉(zhuǎn)為獨立運行模式。通過先進的控制策略和控制手段，可保證新能源微網(wǎng)內(nèi)高可靠的能源供給，可實現(xiàn)兩種運行模式的無縫切換。獨立型微網(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)負荷的需求。當網(wǎng)內(nèi)存在可再生分布式能源時，常常需要配置儲能系統(tǒng)以保持能源與負荷間的功率平衡，并充分利用可再生能源，適合在海島、邊遠地區(qū)等地為用戶供能。
2.新能源微電網(wǎng)的基本理念
新能源微電網(wǎng)是在新理念下構建的綜合能源系統(tǒng)。其基本理念如下：
①一個多重融合：能源系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的有機融合；分布式能源、可再生能源與大系統(tǒng)能源的融合等。
②兩個提高：提高資產(chǎn)效率；提高能源生產(chǎn)效率。
③三個平衡：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)能源跨時空平衡；荷—荷之間的協(xié)調(diào)平衡，即可控負荷、隨機負荷、熱負荷、電負荷等的時空平衡；源—網(wǎng)—荷之間基于負荷側的協(xié)調(diào)平衡。
④四個基本約束：可靠性保證的約束；經(jīng)濟性的約束；環(huán)境保護的約束；可持續(xù)發(fā)展的約束。
⑤五個基本要素：源、網(wǎng)、荷、儲、控。
⑥六個關鍵指標：系統(tǒng)總效率指標；供能可靠性指標；新能源滲透率指標；能量、功率交換率指標；能量自給率指標；綠色環(huán)境指標。
⑦七類關鍵技術：新能源的高效轉(zhuǎn)換及發(fā)電技術；電力電子技術；信息技術及低成本的傳感技術；大規(guī)模低成本高效率的儲能技術；基于總能量理論的能量控制技術；新能源汽車的V2G技術；在大系統(tǒng)理論構架下的能源系統(tǒng)重構技術。
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、光、生物質(zhì)、天然氣等多種分布式能源，通過能量存儲和優(yōu)化配置實現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負荷基本平衡，通過冷、熱、電等多能融合，實現(xiàn)可再生能源的充分消納，構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?shù)仉娏w制改革，形成具有本地特色且易于復制的模式。
2）新能源微電網(wǎng)的范圍要求
應具有明確的范圍，與外部相關系統(tǒng)有清晰的接口，承擔區(qū)域內(nèi)供電、供冷、供熱等綜合能源服務，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）指標要求
供電范圍內(nèi)的供電安全和電能質(zhì)量應符合相關電力標準，最高電壓等級目前不超過110千伏，可再生能源功率滲透率（微電網(wǎng)額定裝機功率與峰值負荷功率的比值）不低于70%，新能源微網(wǎng)電量自給率不低于50%；微網(wǎng)與公共電網(wǎng)連接點（PCC）的交換功率不大于微網(wǎng)最大負荷的25%或按國能新能[2015]265號文件要求；示范區(qū)域內(nèi)可再生能源和清潔能源供熱（冷）達到100%；在一定的政策支持下，具有經(jīng)濟可行性。
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)并非電壓等級與容量，而是以下幾點：
①與外部系統(tǒng)有明確的連接點（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。
新能源微網(wǎng)有很多功能：可使多種能源、多種用能形式（冷、熱、電）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，可實現(xiàn)功率與能量的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同形式的能量時間、空間的匹配，提高系統(tǒng)設備利用率，與外部系統(tǒng)的能量交換可調(diào)可控。新能源微網(wǎng)涉及很多關鍵技術，如主動配電網(wǎng)、智能用能、電動汽車V2G、儲能、協(xié)同優(yōu)化、能源大數(shù)據(jù)等等。
5.新能源微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)的關系
1）新能源微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)的關系是網(wǎng)與網(wǎng)關系。
2）新能源微電網(wǎng)是公共電網(wǎng)的可調(diào)度負荷。
3）相對獨立、相互支援、即插即用。
二、新能源微電網(wǎng)的潛在價值
新能源微網(wǎng)是容納高比例波動性可再生能源電力的發(fā)輸（配）儲用一體化的局域能源系統(tǒng)，是探索能源服務新型商業(yè)運營模式和新業(yè)態(tài)的重要載體，是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要元素。
1.實現(xiàn)新能源充分利用，改善能源結構
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)電容量來平抑可再生能源的間歇性、隨機性和波動性，為保障電網(wǎng)安全運行，可再生能源發(fā)電采用直接并網(wǎng)方式，對可再生能源發(fā)電的滲透率不可能很高。
新能源微電網(wǎng)通過新能源發(fā)電、儲能及用能綜合控制，使可再生能源滲透率超過100%，徹底消除“棄風棄光”現(xiàn)象，實現(xiàn)可再生能源的充分消納，提高可再生能源在能源總消耗中的占比，降低化石能源消耗，改善能源結構，提高能源安全，減少碳排放和環(huán)境污染。
通過新能源微電網(wǎng)可實現(xiàn)可再生能源的充分消納，提高可再生能源設備利用率，使可再生能源開發(fā)商獲取最大利益。
2.提高能源綜合利用效率，降低用能成本
目前電力系統(tǒng)的生產(chǎn)方式，一次能源的利用率低于20%。新能源微網(wǎng)在區(qū)域內(nèi)將新能源發(fā)電、儲能和用戶負荷優(yōu)化配置，實現(xiàn)能源的就地利用，減少能量長距離傳輸環(huán)節(jié)，降低傳輸能耗不低于6%。
同時在區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多能互補，能量的梯次利用，實現(xiàn)能源充分利用。以微燃機冷、熱、電三聯(lián)供為例，一次能源到用戶端能效能達70%以上。
在能源消費環(huán)節(jié)，通過對用戶用能習慣的引導、干預，將有效減少能源浪費，提高用能效率不低于10%。
新能源微網(wǎng)從能源生產(chǎn)、傳輸、消費等環(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。
3.提高設備利用率，延緩投資
新能源微網(wǎng)可以通過內(nèi)部調(diào)節(jié)實現(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)度負荷。新能源微電網(wǎng)響應公共電網(wǎng)調(diào)控，輔助平滑負荷曲線，降低電網(wǎng)設備備用容量，提高設備利用率，延緩電網(wǎng)增容投資。
新能源微電網(wǎng)具有即插即用、擴容方便的特點，不同于公共電網(wǎng)的“適度超前”規(guī)劃建設原則，一般按當前需求，當期規(guī)劃、當期建設，節(jié)約投資，設備利用率高。
4.電動汽車綜合利用
近年來，電動汽車發(fā)展迅速，其無序的移動負荷，給配電網(wǎng)帶來嚴峻挑戰(zhàn)。
通過新能源微網(wǎng)的調(diào)控，可實現(xiàn)電動汽車充電的電量和功率的平衡。100萬輛電動汽車的年耗電量約36億度，當前北京市年耗電量約1000億度，供電量僅提高5%左右，配電網(wǎng)基本無需增容，即可滿足電動汽車充電需求，又能提高系統(tǒng)的設備利用率，同時保障電網(wǎng)的運行安全。
100萬輛電動汽車，可存儲約3500萬度電量，形成巨大的儲能資源。
新能源微網(wǎng)利用電動汽車動力電池作為分布式移動儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，利用V2G技術參與新能源微電網(wǎng)運行。據(jù)有關統(tǒng)計，汽車的平均行駛時間僅為4%，96%的時間處于停駛狀態(tài)。其可以作為微電網(wǎng)的儲能要素，大幅度降低微網(wǎng)的投資成本，提高微網(wǎng)經(jīng)濟性，降低電網(wǎng)峰谷差，實現(xiàn)能源輔助服務，降低系統(tǒng)損耗，提高設備利用率。
將電動汽車由單純的消費品轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)設備，實現(xiàn)電動汽車價值最大化，同時有效地分攤新能源微電網(wǎng)的儲能部分投資，使新能源微電網(wǎng)的經(jīng)濟價值得到充分體現(xiàn)，又可以提高電動汽車的使用價值。
5.提供能源輔助服務，挖掘能源價值
新能源微電網(wǎng)可以提供能源輔助服務，形成調(diào)峰調(diào)頻、無功電壓調(diào)節(jié)、提供低成本高可靠供電需求，滿足用戶個性化的能源需求，提升能源附加值。
支持能源服務模式的轉(zhuǎn)變，使我們從能源的產(chǎn)銷體系向能源的服務體系轉(zhuǎn)變。我們向市場提供的不僅僅是電、氣、熱等能源產(chǎn)品，提供的是光明、是溫暖、是涼爽、是信息等，是日常生活所需的各種能源相關的服務。
新能源微電網(wǎng)可再生能源滲透率超過100%，充分消納，消除“棄風棄光”；可作為大電網(wǎng)的柔性可控有源負荷，平滑負荷曲線，提供輔助服務，降低備用容量，提高設備利用率，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)價值。
三、建設運營商業(yè)模式
新能源微電網(wǎng)投資建設在政府指導下，進行項目的規(guī)劃研究，編制項目規(guī)劃及可研報告，鼓勵社會資本以PPP方式參與項目建設，多方投資建設，以市場化手段激發(fā)市場活力。
在政府指導下，對新能源微電網(wǎng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化社會資源、利用社會投資，引導用能用戶，先示范后推廣，滿足建設目標要求，充分挖掘潛力，實現(xiàn)項目效益最大化。
商業(yè)模式是新能源微電網(wǎng)發(fā)展的原動力，是保證各參與主體合作共贏的紐帶。新能源微電網(wǎng)的運營商業(yè)模式有以下階段：
1）獨立運營商運營模式。
微電網(wǎng)運營商為運營主體，各參與方資本投入，分配利益。
2）產(chǎn)銷聯(lián)盟運營模式。
本地產(chǎn)銷聯(lián)盟為運營主體，共同建設、共同受益，協(xié)商分配，形成有限開放市場。
3）自由交易運營模式。
形成開放市場，各方為獨立市場主體，通過市場進行自由博弈。
推廣的政策環(huán)境
新能源微電網(wǎng)的推廣需要明確基層對口主管部門，確定審批流程；出臺針對微電網(wǎng)的專項扶持政策（冷、熱、新能源發(fā)電、儲能、節(jié)能、用戶響應）。
四、新能源微電網(wǎng)的發(fā)展
新能源微電網(wǎng)的發(fā)展與電力體制改革相關：新能源微電網(wǎng)是電力體制改革的重要載體，是電網(wǎng)配售側向社會主體放開的一種具體方式；
新能源微電網(wǎng)的發(fā)展與能源互聯(lián)網(wǎng)相關：從物理層面，微電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的“終端”，實現(xiàn)能量雙向流動、信息雙向流動以及能源就地綜合利用；從模式層面，微電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要市場主體，電網(wǎng)配售側向社會主體放開的一種具體方式。是實現(xiàn)增量配網(wǎng)改革的重要手段之一。
五、展望
新能源微電網(wǎng)需要進一步研究的課題：
1）技術體系
微電網(wǎng)規(guī)劃、設計、運行、維護；多種能源協(xié)調(diào)優(yōu)化；配電網(wǎng)雙向互動；微電網(wǎng)標準體系。
2）運營模式
微電網(wǎng)投資、建設、運營商業(yè)模式；微電網(wǎng)相關金融及衍生品、價值實現(xiàn)；微電網(wǎng)參與電力市場交易。
3）政策法規(guī)
建設保障；微電網(wǎng)的生態(tài)環(huán)境；市場環(huán)境。
專家介紹
祝振鵬，高級工程師，北京北變微電網(wǎng)技術有限公司副董事長、常務副總裁、首席專家；中國電工技術學會智能電器專業(yè)委員會委員；北京電工技術學會理事；電氣技術雜志編委；北京電工技術學會微電網(wǎng)專業(yè)委員會主任委員；中關村能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟理事。1982年獲得西安交通大學電力系統(tǒng)自動化專業(yè)學士學位，曾擔大型央企動力廠主任，北京四方華能電氣設備有限公司董事長，北京新能匯智微電網(wǎng)技術有限公司首席專家。長期從事配電自動化、微電網(wǎng)領域的工作，在智能電器、永磁斷路器及微電網(wǎng)系統(tǒng)運行等領域有很深造詣。具有深厚的專業(yè)背景和豐富的管理經(jīng)驗。主持制定了北京市新能源產(chǎn)業(yè)基地智能微電網(wǎng)建設工程網(wǎng)架結構，技術方案。參與制定了國網(wǎng)智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)、二連浩特新能源微電網(wǎng)示范項目規(guī)劃報告等多項重大項目的規(guī)劃和技術方案。參與制定了國家智能電器、新能源微電網(wǎng)等領域的多項標準。
