在中國，隨著可再生能源比重不斷加大，微電網(wǎng)被寄予厚望，然而現(xiàn)實是，國內(nèi)的分布式能源尚處于起步階段，微電網(wǎng)發(fā)展步履維艱。一方認為它是解決能源并網(wǎng)的捷徑，一方則認為它會對大電網(wǎng)造成沖擊。隨著能源裝機的增多，微電網(wǎng)爭議日漸升溫。
從樂觀的角度來說，目前很多微電網(wǎng)公司已經(jīng)建成了或正在建許多微電網(wǎng)示范工程。比如，中國國家能源局(NEA)計劃在十二五計劃中建造30個微電網(wǎng)項目。另外，中國國家能源局將在不久的將來發(fā)布有關(guān)分散式發(fā)電和微電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)章制度，這有助于提升和推廣微電網(wǎng)的理念。在中國，微電網(wǎng)被看做是緩沖可再生能源發(fā)電對大電網(wǎng)產(chǎn)生影響的一種途徑。
從消極的角度來看，報告警告稱該新興市場已經(jīng)陷入中國獨特政策的束縛之中。挑戰(zhàn)之一是中國國家電網(wǎng)公司的反對。“微電網(wǎng)成為中國電網(wǎng)行業(yè)中的敏感話題”，報告中寫到，“一位來自國家電網(wǎng)的人士表示，微電網(wǎng)一方面會增加電力網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，另一方面分布式發(fā)電將減少電力公司的電力銷售量，從而進一步影響國家電網(wǎng)的盈利”。
發(fā)展微電網(wǎng)的重要意義
微電網(wǎng)可以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于電力系統(tǒng)抗災(zāi)能力建設(shè)。目前，我國電力工業(yè)發(fā)展已進入大電網(wǎng)、高電壓、長距離、大容量階段，六大區(qū)域電網(wǎng)已實現(xiàn)互聯(lián)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。實現(xiàn)區(qū)域間的交流互聯(lián)，理論上可以發(fā)揮區(qū)域間事故支持和備用作用，實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。但是大范圍交流同步電網(wǎng)存在大區(qū)間的低頻振蕩和不穩(wěn)定性，其動態(tài)穩(wěn)定事故難以控制，造成大面積停電的可能性大。
另一方面，廠網(wǎng)分開后，市場利益主體多元化，廠網(wǎng)矛盾增多，廠網(wǎng)協(xié)調(diào)難度加大，特別是對電網(wǎng)設(shè)備的安全管理不到位，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了威脅。與常規(guī)的集中供電電站相比，微電網(wǎng)可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成一個高效靈活的新系統(tǒng)，具有以下優(yōu)勢：無需建設(shè)配電站，可避免或延緩則增加輸配電成本，沒有或很低的輸配電損耗，可降低終端用戶的費用；小型化，對建設(shè)所要求不高，不占用輸電走廊，施工周期短，高效性靈活，能夠迅速應(yīng)付短期激增的電力需求，供電可靠性高，同時還可以降低對環(huán)境的污染等。
微電網(wǎng)可以促進可再生能源分布式發(fā)電的并網(wǎng)，有利于可再生能源在我國的發(fā)展。處于電力系統(tǒng)管理邊緣的大量分布式電源并網(wǎng)有可能造成電力系統(tǒng)不可控、不安全和不穩(wěn)定，從而影響電網(wǎng)運行和電力市場交易，所以分布式發(fā)電面臨許多技術(shù)障礙和質(zhì)疑。微電網(wǎng)可以充分發(fā)揮分布式發(fā)電的優(yōu)勢、消除分布式發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊和負面影響，是一種全新的概念，使用系統(tǒng)的方法解決分布式發(fā)電并網(wǎng)帶來的問題。通過將地域相近的一種微電源、儲能裝置與負荷結(jié)合起來進行協(xié)調(diào)控制，微電網(wǎng)對配電網(wǎng)表現(xiàn)為“電網(wǎng)友好型”的單個可控集合，可以與大電網(wǎng)進行能量交換，在大電網(wǎng)發(fā)生故障時可以獨立運行。
微電網(wǎng)可以提高供電可靠性和電能質(zhì)量，有利于提高電網(wǎng)企業(yè)的服務(wù)水平。微電網(wǎng)可以根據(jù)終端用戶的需求提供差異化的電能，根據(jù)微電網(wǎng)用戶對電力供給的不同需求將負荷分類，形成金字塔形的負荷結(jié)構(gòu)。負荷分級的思想體現(xiàn)了微電網(wǎng)個性化供電的特點，微電網(wǎng)的應(yīng)用有利于電網(wǎng)企業(yè)向不同終端用戶提供不同的電能質(zhì)量及供電可靠性。
微電網(wǎng)可以延緩電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損，有利于建設(shè)節(jié)約型社會。傳統(tǒng)的供電方式是由集中式大型發(fā)電廠發(fā)出的電能，經(jīng)過電力系統(tǒng)的遠距離、多級變送為用戶供電的方式，即“就地消費”，因此能夠有效減少對集中式大型發(fā)電廠電力生產(chǎn)的依賴以及遠距離電能傳輸、多級變送的損耗，從而延緩電網(wǎng)投資，降低網(wǎng)損。
微電網(wǎng)可以扶貧，有利于社會主義新農(nóng)村建設(shè)。微電網(wǎng)能夠比較有效地解決我國西部地區(qū)目前常規(guī)供電所面臨的輸電距離遠、功率小、線損大、建設(shè)變電站費用昂貴的問題，為我國邊遠及常規(guī)電網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)的電力供應(yīng)提供有力支持。
微電網(wǎng)爭議
事實上，微電網(wǎng)在業(yè)內(nèi)是一個敏感話題。一名來自國網(wǎng)系統(tǒng)的人士透露，微電網(wǎng)的發(fā)展一方面會對大電網(wǎng)造成不穩(wěn)定，另一方面分布式發(fā)電自發(fā)自用，大電網(wǎng)的售電量就會減少，影響到國網(wǎng)的利益。據(jù)其介紹，目前國網(wǎng)對微電網(wǎng)的態(tài)度是“加強管理”。
一些微電網(wǎng)企業(yè)人士擔(dān)心，未來國家電網(wǎng)會在并網(wǎng)問題上卡住微電網(wǎng)的脖子，“現(xiàn)在國家電網(wǎng)表面上是不推動微電網(wǎng)發(fā)展，暗地里正在加緊研究，未來如果必須要發(fā)展微電網(wǎng)，國網(wǎng)希望由他們自己來做”。
在國網(wǎng)能源研究院智能電網(wǎng)所所長張義斌看來。就中國目前的發(fā)展?fàn)顩r，微電網(wǎng)只有在那些大電網(wǎng)鞭長莫及的偏遠地區(qū)具有存在價值，微電網(wǎng)未來的發(fā)展空間非常有限，存在的必要性并不太大，產(chǎn)業(yè)化更是提不上日程。
“微電網(wǎng)是分布式電源發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，利用微電網(wǎng)技術(shù)去管理一些需要協(xié)同運行的微型分布式電源。國內(nèi)與國外不同，住宅以居民樓居多，留給光伏等分布式發(fā)電的空間非常有限，未來節(jié)能減排主要還是要靠規(guī)?；目稍偕茉撮_發(fā)利用。微電網(wǎng)需要具有一定專業(yè)水平運維人員，這在居民家中或小型社區(qū)中的可操作性差，這也是英國微電網(wǎng)沒有真正發(fā)展起來的重要原因。同時，微電網(wǎng)在成本上也無法與現(xiàn)在的電網(wǎng)競爭”張義斌說。
張義斌認為，國內(nèi)‘微電網(wǎng)’概念不斷地“泛化”，很多時候?qū)⒁恍┑湫偷呐潆娋W(wǎng)或者供電網(wǎng)絡(luò)等同為微電網(wǎng)。國外研究微電網(wǎng)的電壓等級基本是以400伏為主，直接發(fā)出來就能用。而國內(nèi)所謂的“微電網(wǎng)”很多是用傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)，各種電壓等級都有，和傳統(tǒng)配用電技術(shù)沒有區(qū)別，根本不需要微電網(wǎng)技術(shù)來支撐。“現(xiàn)在一些人借微電網(wǎng)之名，發(fā)展以高成本分布式發(fā)電為主要電源，再輔以高成本儲能的小型配電網(wǎng)，即使不考慮其應(yīng)承擔(dān)的各類電價交叉補貼、基金附加以及大電網(wǎng)的系統(tǒng)備用費用，其供電成本也不具備可持續(xù)發(fā)展能力。”
在張義斌看來，并網(wǎng)難的癥結(jié)不在國網(wǎng)。“微電網(wǎng)技術(shù)運行等方面沒有明確的國家標(biāo)準(zhǔn)，上網(wǎng)電價等關(guān)鍵政策尚不明確，國家電網(wǎng)找不到政策依據(jù)合法合規(guī)接入；同時，分布式電源直接并網(wǎng)或者以微電網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)，會對電網(wǎng)安全和可靠供電造成不利影響。國網(wǎng)作為一個責(zé)任央企，在這件事上，它也無所適從。”
提高分布式能源利用率
微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置，它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低及污染低等特點。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效的方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。
從技術(shù)發(fā)展來看，微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為未來分布式發(fā)電供能系統(tǒng)集成技術(shù)的核心，是分布式發(fā)電大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。而只有將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微電網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)，才能最大限度發(fā)揮分布式發(fā)電系統(tǒng)的效能。
分布式電源數(shù)量巨大且難以調(diào)度，電源的不同歸屬也無法保證電網(wǎng)調(diào)度指令能夠被快速、準(zhǔn)確、有效地執(zhí)行。微電網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)中低壓層面上分布式電源的靈活、高效應(yīng)用，解決分布式電源并網(wǎng)運行問題。而解決配電系統(tǒng)中大規(guī)?？稍偕茉从行Ы尤雴栴}，正是我國智能配電系統(tǒng)面臨的主要任務(wù)之一。
應(yīng)用微電網(wǎng)技術(shù)，未來配電網(wǎng)運行調(diào)度人員不再直接面向各種分布式電源，而是通過微電網(wǎng)實施對分布式電源的有效管理，這樣既降低了分布式電源對配電系統(tǒng)安全運行的影響，又有助于實現(xiàn)分布式電源的“即插即用”，同時可以最大限度利用可再生能源和清潔能源。
微電網(wǎng)應(yīng)用起來十分靈活，其規(guī)?？梢詮臄?shù)千瓦直至幾十兆瓦，大到廠礦企業(yè)、醫(yī)院學(xué)校，小到一座建筑都可以發(fā)展微電網(wǎng)。它既十分適宜于對偏遠地區(qū)如鄉(xiāng)村、牧區(qū)、山區(qū)的供電，也是商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供電的有效選擇。基于多種能源形式的微電網(wǎng)可以為用戶提供相對穩(wěn)定的電能、熱能和冷能，許多工業(yè)企業(yè)、飯店、休閑中心、醫(yī)院、大學(xué)校區(qū)、機場、公共部門建筑、寫字樓、購物商城等都有潛在發(fā)展的可能和需求。
微電網(wǎng)有助于提高分布式可再生能源的利用率。將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微電網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，能夠?qū)⒃瓉矸稚⒌姆植际诫娫催M行整合，進而提高配電網(wǎng)對可再生能源發(fā)電的接納能力，實現(xiàn)大量分布式電源的接入，減少化石資源的消耗量和溫室氣體排放。
此外，在災(zāi)難性事件發(fā)生導(dǎo)致大電網(wǎng)瓦解的情況下，微電網(wǎng)可以保證對重要負荷的連續(xù)供電，并有助于大電網(wǎng)快速恢復(fù)供電，提高供電可靠性；微電網(wǎng)系統(tǒng)還可以有效解決我國邊遠地區(qū)（海島、偏遠地區(qū)等）的用電難問題，利用當(dāng)?shù)氐目稍偕植际侥茉唇ǔ瑟毩⑽㈦娋W(wǎng)系統(tǒng)，不僅能夠大大降低供電成本，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對微電網(wǎng)內(nèi)部負荷的長期、可靠供電。
智能電網(wǎng)的高效補充
微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的有機組成部分，是對智能電網(wǎng)的有力補充。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)帷⒊毕?、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，如微電網(wǎng)接近負荷，線損顯著減少，建設(shè)投資和運行費用較??；分布式能源具備發(fā)電、供熱、制冷等多種服務(wù)功能，可實現(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)濟性和安全性達到最佳平衡；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)勢是提高了電力系統(tǒng)面臨突發(fā)災(zāi)難時的抗災(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)的運營成本，確保電力系統(tǒng)的運行更安全和更經(jīng)濟。
目前，我國微電網(wǎng)主要分為城市片區(qū)微電網(wǎng)和偏遠地區(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，將城市片區(qū)微電網(wǎng)斷開，進入孤島運行模式，用以保證所接重要負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。
偏遠地區(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╇?。企業(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，促進光伏、風(fēng)能等新興產(chǎn)業(yè)的政策不斷出臺，“光明計劃”、“金太陽計劃”等各種計劃陸續(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)的一個重要方向。
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)遭受嚴重損失，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“電荒”局勢下的限電措施，許多企業(yè)應(yīng)自備電源，但企業(yè)采用柴油發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電成本高昂，經(jīng)濟效益大打折扣。
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地區(qū)提高經(jīng)濟效益的有效方案。
普及推廣 難題待解
事實上，業(yè)內(nèi)對微電網(wǎng)存在的問題并不諱言。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的快速隔離、并網(wǎng)狀態(tài)與孤網(wǎng)狀態(tài)的無縫切換，以及微電網(wǎng)內(nèi)部穩(wěn)定控制是微電網(wǎng)面臨的三大核心問題。
首先是微電網(wǎng)的控制問題。微電網(wǎng)靈活的運行方式與高質(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)研究中的一個難點問題。其中一個基本的技術(shù)難點在于微電網(wǎng)中的微電源數(shù)目太多，很難要求一個中心控制點對整個系統(tǒng)做出快速反應(yīng)并進行相應(yīng)控制，往往一旦系統(tǒng)中某一控制元件故障或軟件出錯，就可能導(dǎo)致整個系統(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電網(wǎng)中的事件做出自主反應(yīng)，例如，對于電壓跌落、故障、停電等，發(fā)電機應(yīng)當(dāng)利用本地信息自動轉(zhuǎn)到獨立運行方式，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系統(tǒng)造成影響，自主選擇運行點，平滑地與電網(wǎng)并列、分離，對有功、無功進行獨立控制，具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。
其次，微電網(wǎng)的保護是關(guān)鍵，也是難點。微電網(wǎng)具有潮流的雙向流通性，因此，微電網(wǎng)的保護問題與傳統(tǒng)保護有著極大不同，且微電網(wǎng)在并網(wǎng)運行與獨立運行兩種工況下，短路電流大小不同且差異很大。因此，如何在獨立和并網(wǎng)兩種運行工況下均能對微電網(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，同時保證保護的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性，是微電網(wǎng)保護的關(guān)鍵，也是微電網(wǎng)保護的難點。
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)濟性考量，微電網(wǎng)的經(jīng)濟性是微電網(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)濟運行方面，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，但微電網(wǎng)本身的許多獨特之處也使得其經(jīng)濟運行問題帶有自身特點。隨著微電網(wǎng)研究的深入與成熟，微電網(wǎng)經(jīng)濟效益的不確定性必將成為阻礙其發(fā)展的重要因素。
不僅如此，在當(dāng)下的電力體制下，微電網(wǎng)還被指面臨合法性的尷尬。有專家認為，微電網(wǎng)的運行模式與現(xiàn)行電力法相悖，只有擁有電力管理部門頒發(fā)的“供電許可證”的企業(yè)才能成為合法的供電主體。
盡管微電網(wǎng)技術(shù)還不夠成熟，更為關(guān)鍵的是發(fā)展也缺乏國家層面統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，政策的不確定性是微電網(wǎng)未來發(fā)展的最大障礙。目前，在國家政策層面，包括微電網(wǎng)接入、規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)運行和設(shè)備制造等環(huán)節(jié)，都缺乏相應(yīng)的國家層面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范。更重要的是，關(guān)于微電網(wǎng)建設(shè)、運營模式，政府相關(guān)政策尚不清晰。
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)展絕不是對傳統(tǒng)集中式、大規(guī)模電網(wǎng)的革命與挑戰(zhàn)，而是實現(xiàn)未來智能電網(wǎng)實現(xiàn)高效、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)供電的一個重要手段，是對大電網(wǎng)的有益補充，更是實現(xiàn)“十二五”智能電網(wǎng)規(guī)劃的重要而不可或缺的一環(huán)。
