中國儲能網訊：2014年末，廣東電網公司成功完成我國首例直流微網系統(tǒng)測試?！氨敬螠y試是國內首例針對直流微網系統(tǒng)的測試，為開展微電網研究積累了寶貴經驗。”廣東電網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，這次測試為微網技術標準制定提供了可靠數據和實踐依據，是廣東電網公司在微網研究領域邁出的堅實一步。
近年來，微電網因其接在用戶側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點開始被重視。廣東電網公司也成為“嘗鮮”新技術的一員，并在微電網探索之路上取得了不少成果。
“微”是“大”的有益補充
我國，微網的發(fā)展與政策變化息息相關，前途清晰但發(fā)展速度尚不好判斷?！痹苷f，在微網大規(guī)模發(fā)展之前，我們必須研究充分，在理論、實驗層面做足應對準備。近年來，廣東電網公司圍繞建設規(guī)劃、行業(yè)標準、應對策略等方面開展微網研究，并取得了一定成果。
規(guī)劃方面，根據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、農村及海島的微電網供電模式，建立了微網技術經濟評價體系;標準層面，參與制定了微網工程建設國標《微電網接入配電網系統(tǒng)調試與驗收規(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又可研究智能電網分布式發(fā)電的聯合一體化仿真實驗室，并在實驗室內多次完成可再生能源涉網設備測試等實驗;市場方面，開展了微網接入對電網影響的策略研究，研究微網市場行為特性，分析其對電網經營層面帶來的影響，積極探索電網公司傳統(tǒng)業(yè)務補充和延伸的可行途徑。
克服困難不斷前行
微電網的概念最早由美國學者于2005年提出。按微網主網絡供電形式不同可分為直流型微電網、交流型微電網和交直流混合型微電網，按運行模式不同又可分為離網型微電網和并網型微電網。
“跟大電網相比，微電網規(guī)模小、電壓等級與中低壓配網相當，具有就地消納的特性?！睆V東電科院直流輸電及新能源所副所長陳曉科說。
隨著技術的進步與發(fā)展，具有穩(wěn)定運行能力的小型電網優(yōu)勢逐漸顯現?！拔⒕W適應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，目前較有效的技術手段就是將分布式電源和儲能系統(tǒng)結合，構建不同規(guī)模的微電網?！?
友好運行的微網還是大電網的有益補充。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，微網將扮演越來越重要的角色。面對夏季電網短時尖峰負荷問題越來越凸顯的情況，如果利用智能微網充分調動分布式能源和負荷參與系統(tǒng)調峰，則能夠有效緩解峰谷差問題。此外，微網技術在提高農村用電可靠性、解決臺區(qū)電壓偏低等方面的作用也值得探索。
然而，要向微網敞開懷抱，傳統(tǒng)電網必須做好技術儲備?！拔㈦娋W中存在較多的間歇式能源，結構也和傳統(tǒng)的配電網有很大區(qū)別?！睆V東電科院直流輸電及新能源所工程師張弛說，“當微網接入電網時，可能對電網的安全穩(wěn)定運行、電能質量、調度運行等帶來影響?！?
針對微網供電模式規(guī)?；茝V應用后的配電網適應性，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規(guī)劃建設及升級改造技術原則，涵蓋電網規(guī)劃、建設、運行、通信等領域，全面支撐配電網與微電網之間的優(yōu)化互動。廣東電網公司還組織了“微網接入電網對營銷策略影響研究”“廣東微網供電模式研究”等科研項目，為微網應用奠定了理論基礎。
理論充分再實踐
2008年，國家“863計劃”——廣東電網佛山供電局“兆瓦級冷熱電聯供分布式能源微網系統(tǒng)并網關鍵技術研究與示范”項目通過國家科技部驗收，吹響了廣東電網公司微網研究的號角。據介紹，微網在電網結構中的定位、微網與電網的相互關系、交流微網仿真實驗等都是研究的重點。
“雖然現在已經有了一些微網示范工程，但從商業(yè)應用角度來看，國內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。以直流微網系統(tǒng)測試為例，此前國內并沒有先例。為了探尋合理可靠的直流微網測試方法，廣東電科院的工程師們多次前往實驗現場進行調研，開展全面深入的技術交流和研討，并廣泛查閱國內外微電網相關文獻資料及技術標準。在求索路上，曾杰根據多年的研究經驗，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，必需控制好直流母線電壓，使其保持在一定的范圍內?！痹苷f，在直流系統(tǒng)中，電壓就是反映系統(tǒng)內功率情況的唯一指標，只要把握好電壓這個最關鍵的量進行測試即可。曾杰的觀點讓測試團隊豁然開朗。經過近3個月的準備，工程師們成功完成了直流微網電能質量測試。
要推動微網發(fā)展，除了打通技術關，還得闖過成本關?！皣鴥韧庖延械奈⒕W技術驗證、示范和商業(yè)化項目，已經充分證明了微網的技術可行性。”曾杰說。而目前制約微網發(fā)展的一大因素是經濟性，除了分布式能源成本居高不下外，設備投資和運維成本也很高，在現有電價水平下，大多數微網模式都很難盈利。
對于這項技術的前景，廣東電科院直流輸電及新能源所高級工程師楊汾艷認為，微網技術或將迎來新的發(fā)展契機?！叭羰垭妭仁袌龇砰_，微網將具備較強的生命力，特別是采用光伏的并網型經濟園區(qū)式微網將有大規(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實驗室的關鍵組成部分。
可再生能源及微電網實驗室是南方電網公司第一個具備電力一次及二次系統(tǒng)數字物理綜合仿真能力的實驗室，包括數字仿真、物理動態(tài)模擬和數模連接三大系統(tǒng)，能夠滿足各種新能源發(fā)電運行與控制技術研究、微電網能量管理策略研究、機網協(xié)調技術研究的需要，順應當前綠色能源發(fā)展的趨勢。
實驗室最大特點在于能充分發(fā)揮實時數字仿真和新能源物理模擬各自的優(yōu)勢，實現拓撲結構多變換的數字物理混合仿真，平臺開放，可實現多專業(yè)合作。
目前，實驗室已成功申報為“風電控制與并網技術國家地方聯合工程實驗室”以及“廣東省智能電網新技術企業(yè)重點實驗室”。
截至目前，該實驗室已陸續(xù)開始在系統(tǒng)故障再現分析、設備檢測領域中發(fā)揮作用，成功應用于微網能量管理系統(tǒng)測試、系統(tǒng)故障再現、光伏逆變器測試、風電及光伏功率預測系統(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，研究解決主網和配網中出現的問題;二是對電網一次、二次設備的性能進行檢測，指出其存在的問題，并為其提供一個真實的改造環(huán)境，使設備更能符合電網的實際需求;三是對風電場低電壓穿越和無功補償設備開展測試，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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國外微網怎么建
國際能源署(IEA)2012年發(fā)布的分析報告指出，在現有發(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。微電網技術可能成為點亮偏遠地區(qū)的一種新手段。
從過去5年的數據看，全球微電網市場規(guī)模穩(wěn)步增長。美國、印度等在微網應用方面進行了許多嘗試，并積累了不少經驗。
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原料，為一個擁有2000人口的印度偏遠農業(yè)小鎮(zhèn)德姆古哈供電，幫助當地實現了電氣化。最初，他們了解到太陽能光伏板成本太高，同時當地風力資源也很匱乏，但德姆古哈所在的比哈爾邦盛產水稻，具有豐富的生物質原料資源。
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˙辛哈聯合成立了谷殼電力系統(tǒng)公司。目前，該公司已經有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，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項目貸款。
美國包括紐約州在內的一些地方，正在探索如何將主電網劃分成電力“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，不但可以實現獨立供電，同時也可以并網運行。但其對生態(tài)環(huán)境有可能產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)現鮭魚受到影響的確鑿證據。
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，如果能夠很好地設計和運行，現代水力發(fā)電項目也可改善當地的生態(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地需求，他們甚至考慮擴大項目使之與主干電網連接，以便于將電力輸送到其他地區(qū)。 (綜合)
