與此同時(shí)，隨著我國海南省三沙市的設(shè)立，該市的各項(xiàng)籌備工作陸續(xù)取得進(jìn)展，而在該市所管轄的南海海域眾多中小島嶼中，由于無法由國家大電網(wǎng)進(jìn)行供電，因此，在這些島嶼上發(fā)展微電網(wǎng)將成為解決島上用電困難的重要途徑。
智能電網(wǎng)的高效補(bǔ)充
微電網(wǎng)，是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。
微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分，是對(duì)智能電網(wǎng)的有力補(bǔ)充。目前，世界上通行的微電網(wǎng)發(fā)電主要依靠太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、燃料電池發(fā)電及地?zé)?、潮汐能、波浪能、溫差能和鹽鹽能發(fā)電等。
與傳統(tǒng)集中式能源系統(tǒng)相比，微電網(wǎng)具有許多優(yōu)勢(shì)，如微電網(wǎng)接近負(fù)荷，線損顯著減少，建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用較省；分布式能源具備發(fā)電、供熱、制冷等多種服務(wù)功能，可實(shí)現(xiàn)更高的能源綜合利用效率；發(fā)展微電網(wǎng)有利于各類可再生能源(太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等)的利用，減少了排放總量、征地、電力線路走廊用地和高壓輸電線的電磁污染，緩解了環(huán)保壓力；微電網(wǎng)可以解決部分調(diào)峰和備用問題，做到與季節(jié)性和地域性的電力需求變化相適應(yīng)，使得電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性達(dá)到最佳平衡；微電網(wǎng)可以提高供電可靠性、供電質(zhì)量和電網(wǎng)的安全性;發(fā)展微電網(wǎng)技術(shù)可形成和諧多元化的電網(wǎng)格局。
值得注意的是，微電網(wǎng)的最大優(yōu)勢(shì)是提高了電力系統(tǒng)面臨突發(fā)災(zāi)難時(shí)的抗災(zāi)能力。大電網(wǎng)中超大型電站與微電網(wǎng)中分散微型電站的結(jié)合，可以減少電力輸送距離、降低輸電線路的投資和電力系統(tǒng)的運(yùn)營成本，確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行更安全和更經(jīng)濟(jì)。
目前，我國微電網(wǎng)主要分為城市片區(qū)微電網(wǎng)和偏遠(yuǎn)地區(qū)微電網(wǎng)。
城市片區(qū)微電網(wǎng)一般按照居民小區(qū)、賓館、醫(yī)院、商場及辦公樓等建設(shè)，正常情況下主要通過大電網(wǎng)供電。大電網(wǎng)故障時(shí)，將城市片區(qū)微電網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，用以保證所接重要負(fù)荷的供電可靠性和電能質(zhì)量。一般接在10kV中壓配網(wǎng)，容量為數(shù)百千瓦至10MW等級(jí)。
偏遠(yuǎn)地區(qū)微電網(wǎng)主要指農(nóng)村微電網(wǎng)和企業(yè)微電網(wǎng)。目前，在農(nóng)村、草原等偏遠(yuǎn)地區(qū)，供電困難，居民無法用電。解決的方案是不延伸電力系統(tǒng)，以較低的成本利用當(dāng)?shù)乜稍偕茉垂╇姟Ｆ髽I(yè)微電網(wǎng)一般接在10kV及以上中壓配網(wǎng)，容量在數(shù)百千瓦至10MW。企業(yè)微電網(wǎng)一般分布在城市郊區(qū)，如石化、鋼鐵等大型企業(yè)，利用傳統(tǒng)電源滿足企業(yè)內(nèi)部的用電需求。
自從我國開始注重新能源的發(fā)展，促進(jìn)光伏、風(fēng)能等新興產(chǎn)業(yè)的政策不斷出臺(tái)，“光明計(jì)劃”、“金太陽計(jì)劃”等各種計(jì)劃陸續(xù)施行。無論是新農(nóng)村建設(shè)，還是在城市供電網(wǎng)路中，微型電網(wǎng)正扮演一個(gè)越來越重要的角色，并成為中國可持續(xù)發(fā)展中電網(wǎng)的一個(gè)重要方向。
目前，我國規(guī)模最大、海拔最高也是我國首座兆瓦級(jí)水光互補(bǔ)微電網(wǎng)電站——玉樹州“金太陽”水光互補(bǔ)微電網(wǎng)發(fā)電工程已竣工發(fā)電。該工程太陽板8700多塊，蓄電池8200多塊，該工程利用太陽能發(fā)電后，并入水電網(wǎng)，形成有益的互補(bǔ)。
2011年，在水電出力下降、電煤供應(yīng)緊張、電源電網(wǎng)結(jié)構(gòu)失調(diào)、跨區(qū)輸電不足、電力需求增長較快等因素綜合作用下，全國共有24省級(jí)電網(wǎng)相繼缺電，最大電力缺口超過3000萬千瓦。中電聯(lián)預(yù)測，2012年全國電力供需仍然總體偏緊，區(qū)域性、時(shí)段性、季節(jié)性缺電仍然較為突出，最大電力缺口達(dá)3000萬-4000萬千瓦。
近年來頻發(fā)的“電荒”現(xiàn)象，導(dǎo)致部分省市拉閘限電，企業(yè)遭受嚴(yán)重?fù)p失，尤其是能耗較大的企業(yè)，遭遇限電措施更加頻繁。為應(yīng)對(duì)“電荒”局勢(shì)下的限電措施，許多企業(yè)應(yīng)自備電源，但企業(yè)采用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電成本高昂，經(jīng)濟(jì)效益大打折扣。
微電網(wǎng)行業(yè)研究員歐陽凌高指出，在面臨巨大電力缺口的背景下，發(fā)展微電網(wǎng)成為工商企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。而發(fā)展農(nóng)村微電網(wǎng)不僅是解決無電地區(qū)的可行方案，也是眾多可再生能源豐富的偏遠(yuǎn)地區(qū)提高經(jīng)濟(jì)效益的有效方案。
據(jù)某證券研究報(bào)告稱，電力系統(tǒng)輸電主網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本形成，未來電網(wǎng)建設(shè)投資的重心將轉(zhuǎn)向配、用電環(huán)節(jié)，因此，微電網(wǎng)相關(guān)投資有望在未來成為智能電網(wǎng)投資結(jié)構(gòu)性變化中的新亮點(diǎn)。
普及推廣難題
當(dāng)前，我國微電網(wǎng)系統(tǒng)還處在研究示范階段，部分項(xiàng)目已成功投運(yùn)，運(yùn)行情況良好表明我國微電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)是可行的。微電網(wǎng)的優(yōu)異性，使得其在工商業(yè)區(qū)域、城市片區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)都存在極大的應(yīng)用潛力。我國在微電網(wǎng)方面應(yīng)加大研究力度，加快研究進(jìn)程，盡快普及微電網(wǎng)系統(tǒng)，助推智能電網(wǎng)的發(fā)展。
2011年7月29日，國家電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院承擔(dān)的“微電網(wǎng)技術(shù)體系的研究”項(xiàng)目在南京通過國家電網(wǎng)公司驗(yàn)收，這標(biāo)志著我國微電網(wǎng)的發(fā)展達(dá)到一定階段，但截至目前，我國微電網(wǎng)項(xiàng)目的發(fā)展與推廣仍然存在許多亟待研究和攻克的技術(shù)難題，主要包含新能源發(fā)電技術(shù)、電力電子技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)和通信技術(shù)等。
從微電網(wǎng)自身的發(fā)展過程來看，微電網(wǎng)的控制、保護(hù)和接入標(biāo)準(zhǔn)等，成為促進(jìn)微電網(wǎng)健康可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問題。
首先是微電網(wǎng)的控制問題。
微電網(wǎng)靈活的運(yùn)行方式與高質(zhì)量的供電服務(wù)，離不開完善的穩(wěn)定與控制系統(tǒng)?？刂茊栴}也正是微電網(wǎng)研究中的一個(gè)難點(diǎn)問題。其中一個(gè)基本的技術(shù)難點(diǎn)在于微電網(wǎng)中的微電源數(shù)目太多，很難要求一個(gè)中心控制點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出快速反應(yīng)并進(jìn)行相應(yīng)控制，往往一旦系統(tǒng)中某一控制元件故障或軟件出錯(cuò)，就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。因此，微電網(wǎng)控制應(yīng)該做到能夠基于本地信息對(duì)電網(wǎng)中的事件做出自主反應(yīng)，例如，對(duì)于電壓跌落、故障、停電等，發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)利用本地信息自動(dòng)轉(zhuǎn)到獨(dú)立運(yùn)行方式，而不是像傳統(tǒng)方式中由電網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一協(xié)調(diào)。
具體來講，微電網(wǎng)控制應(yīng)當(dāng)保證任何微電源的接入不對(duì)系統(tǒng)造成影響，自主選擇運(yùn)行點(diǎn)，平滑地與電網(wǎng)并列、分離，對(duì)有功、無功進(jìn)行獨(dú)立控制，具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。
其次，微電網(wǎng)的保護(hù)是關(guān)鍵，也是難點(diǎn)。
微電網(wǎng)具有潮流的雙向流通性，因此，微電網(wǎng)的保護(hù)問題與傳統(tǒng)保護(hù)有著極大不同，且微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行兩種工況下，短路電流大小不同且差異很大。因此，如何在獨(dú)立和并網(wǎng)兩種運(yùn)行工況下均能對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部故障做出響應(yīng)以及在并網(wǎng)情況下快速感知大電網(wǎng)故障，同時(shí)保證保護(hù)的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性，是微電網(wǎng)保護(hù)的關(guān)鍵，也是微電網(wǎng)保護(hù)的難點(diǎn)。
微電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)也是人們較為普遍關(guān)注的問題。為保障微電網(wǎng)的可靠并網(wǎng)和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，2012年，中國電力科學(xué)院作為主要起草單位，已經(jīng)組織開展微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)的起草工作。
此外，從發(fā)展微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性考量，微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性是微電網(wǎng)吸引用戶并能在電力系統(tǒng)中得以推廣的關(guān)鍵所在。在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面，微電網(wǎng)雖然可以從大電網(wǎng)的調(diào)度原則、電能交易、資源配置原則等方面借鑒眾多經(jīng)驗(yàn)，但微電網(wǎng)本身的許多獨(dú)特之處也使得其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題帶有自身特點(diǎn)。隨著微電網(wǎng)研究的深入與成熟，微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的不確定性必將成為阻礙其發(fā)展的重要因素。
同時(shí)，大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電尤其是風(fēng)電與光伏發(fā)電，始終存在并網(wǎng)難題。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，截至2011年底太陽能發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)規(guī)模為2140MW，并網(wǎng)率為74%；風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)規(guī)模為45000MW，并網(wǎng)率為72%。在國家政策支持下，前幾年新能源發(fā)電電力并網(wǎng)率逐步提高，但受大電網(wǎng)消納能力的制約，目前仍有大量的新能源電力無法并網(wǎng)，從而降低了新能源發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。
微電網(wǎng)行業(yè)研究員歐陽凌高強(qiáng)調(diào)，微電網(wǎng)作為未來智能電網(wǎng)發(fā)展的重要一環(huán)，其形成與發(fā)展絕不是對(duì)傳統(tǒng)集中式、大規(guī)模電網(wǎng)的革命與挑戰(zhàn)，而是實(shí)現(xiàn)未來智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)供電的一個(gè)重要手段，是對(duì)大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，更是實(shí)現(xiàn)“十二五”智能電網(wǎng)規(guī)劃的重要而不可或缺的一環(huán)。
