中國儲能網訊：國家能源局8月8日透露，《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》已經發(fā)布。“十二五”時期可再生能源將進入更大規(guī)模發(fā)展的新階段。國家能源局已經制定了《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和水電、風電、太陽能、生物質能四個專題規(guī)劃。明確提出了可再生能源發(fā)展將堅持市場機制與政策扶持相結合、集中開發(fā)與分散利用相結合、規(guī)模開發(fā)與產業(yè)升級相結合、國內發(fā)展與國際合作相結合的原則。
在中國，隨著可再生能源比重不斷加大，微電網被寄予厚望，然而現(xiàn)實是，國內的分布式能源尚處于起步階段，微電網發(fā)展步履維艱。一方認為它是解決能源并網的捷徑，一方則認為它會對大電網造成沖擊。隨著能源裝機的增多，微電網爭議日漸升溫。
從樂觀的角度來說，目前很多微電網公司已經建成了或正在建許多微電網示范工程。比如，中國國家能源局(NEA)計劃在十二五計劃中建造30個微電網項目。另外，中國國家能源局將在不久的將來發(fā)布有關分散式發(fā)電和微電網的標準和相關規(guī)章制度，這有助于提升和推廣微電網的理念。在中國，微電網被看做是緩沖可再生能源發(fā)電對大電網產生影響的一種途徑。
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公司的反對?！拔㈦娋W成為中國電網行業(yè)中的敏感話題”，報告中寫到，“一位來自國家電網的人士表示，微電網一方面會增加電力網絡的不穩(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的盈利”。
發(fā)展微電網的重要意義
微電網可以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于電力系統(tǒng)抗災能力建設。目前，我國電力工業(yè)發(fā)展已進入大電網、高電壓、長距離、大容量階段，六大區(qū)域電網已實現(xiàn)互聯(lián)，網架結構日益復雜。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，廠網分開后，市場利益主體多元化，廠網矛盾增多，廠網協(xié)調難度加大，特別是對電網設備的安全管理不到位，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行構成了威脅。與常規(guī)的集中供電電站相比，微電網可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結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。
微電網可以促進可再生能源分布式發(fā)電的并網，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，從而影響電網運行和電力市場交易，所以分布式發(fā)電面臨許多技術障礙和質疑。微電網可以充分發(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、儲能裝置與負荷結合起來進行協(xié)調控制，微電網對配電網表現(xiàn)為“電網友好型”的單個可控集合，可以與大電網進行能量交換，在大電網發(fā)生故障時可以獨立運行。
微電網可以提高供電可靠性和電能質量，有利于提高電網企業(yè)的服務水平。微電網可以根據終端用戶的需求提供差異化的電能，根據微電網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構。負荷分級的思想體現(xiàn)了微電網個性化供電的特點，微電網的應用有利于電網企業(yè)向不同終端用戶提供不同的電能質量及供電可靠性。
微電網可以延緩電網投資，降低網損，有利于建設節(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，從而延緩電網投資，降低網損。
微電網可以扶貧，有利于社會主義新農村建設。微電網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、建設變電站費用昂貴的問題，為我國邊遠及常規(guī)電網難以覆蓋的地區(qū)的電力供應提供有力支持。
微電網爭議
事實上，微電網在業(yè)內是一個敏感話題。一名來自國網系統(tǒng)的人士透露，微電網的發(fā)展一方面會對大電網造成不穩(wěn)定，另一方面分布式發(fā)電自發(fā)自用，大電網的售電量就會減少，影響到國網的利益。據其介紹，目前國網對微電網的態(tài)度是“加強管理”。
一些微電網企業(yè)人士擔心，未來國家電網會在并網問題上卡住微電網的脖子，“現(xiàn)在國家電網表面上是不推動微電網發(fā)展，暗地里正在加緊研究，未來如果必須要發(fā)展微電網，國網希望由他們自己來做”。
在國網能源研究院智能電網所所長張義斌看來。就中國目前的發(fā)展狀況，微電網只有在那些大電網鞭長莫及的偏遠地區(qū)具有存在價值，微電網未來的發(fā)展空間非常有限，存在的必要性并不太大，產業(yè)化更是提不上日程。
“微電網是分布式電源發(fā)展到一定階段的產物，利用微電網技術去管理一些需要協(xié)同運行的微型分布式電源。國內與國外不同，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)模化的可再生能源開發(fā)利用。微電網需要具有一定專業(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，這也是英國微電網沒有真正發(fā)展起來的重要原因。同時，微電網在成本上也無法與現(xiàn)在的電網競爭”張義斌說。
張義斌認為，國內‘微電網’概念不斷地“泛化”，很多時候將一些典型的配電網或者供電網絡等同為微電網。國外研究微電網的電壓等級基本是以400伏為主，直接發(fā)出來就能用。而國內所謂的“微電網”很多是用傳統(tǒng)的電網技術，各種電壓等級都有，和傳統(tǒng)配用電技術沒有區(qū)別，根本不需要微電網技術來支撐?！艾F(xiàn)在一些人借微電網之名，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，即使不考慮其應承擔的各類電價交叉補貼、基金附加以及大電網的系統(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，并網難的癥結不在國網?！拔㈦娋W技術運行等方面沒有明確的國家標準，上網電價等關鍵政策尚不明確，國家電網找不到政策依據合法合規(guī)接入；同時，分布式電源直接并網或者以微電網的形式接入大電網，會對電網安全和可靠供電造成不利影響。國網作為一個責任央企，在這件事上，它也無所適從。”
提高分布式能源利用率
微電網是一種新型的網絡結構，是一組微電源、負荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構成的系統(tǒng)單元。微電網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，具有成本低、電壓低及污染低等特點。開發(fā)和延伸微電網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)主動式配電網的一種有效的方式，使傳統(tǒng)電網向智能電網過渡。
從技術發(fā)展來看，微電網技術已經成為未來分布式發(fā)電供能系統(tǒng)集成技術的核心，是分布式發(fā)電大規(guī)模工業(yè)化應用的關鍵。而只有將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微電網的形式接入大電網，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)量巨大且難以調度，電源的不同歸屬也無法保證電網調度指令能夠被快速、準確、有效地執(zhí)行。微電網技術可以實現(xiàn)中低壓層面上分布式電源的靈活、高效應用，解決分布式電源并網運行問題。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)面臨的主要任務之一。
應用微電網技術，未來配電網運行調度人員不再直接面向各種分布式電源，而是通過微電網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。
微電網應用起來十分靈活，其規(guī)?？梢詮臄?shù)千瓦直至幾十兆瓦，大到廠礦企業(yè)、醫(yī)院學校，小到一座建筑都可以發(fā)展微電網。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)以微電網的形式接入大電網并網運行，能夠將原來分散的分布式電源進行整合，進而提高配電網對可再生能源發(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，在災難性事件發(fā)生導致大電網瓦解的情況下，微電網可以保證對重要負荷的連續(xù)供電，并有助于大電網快速恢復供電，提高供電可靠性；微電網系統(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?shù)氐目稍偕植际侥茉唇ǔ瑟毩⑽㈦娋W系統(tǒng)，不僅能夠大大降低供電成本，而且能夠實現(xiàn)對微電網內部負荷的長期、可靠供電。
智能電網的高效補充
微電網是智能電網的有機組成部分，是對智能電網的有力補充。目前，世界上通行的微電網發(fā)電主要依靠太陽能光伏發(fā)電、風能發(fā)電、生物質能發(fā)電、燃料電池發(fā)電及地熱、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，微電網具有許多優(yōu)勢，如微電網接近負荷，線損顯著減少，建設投資和運行費用較??；分布式能源具備發(fā)電、供熱、制冷等多種服務功能，可實現(xiàn)更高的能源綜合利用效率；發(fā)展微電網有利于各類可再生能源(太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、生物質發(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；微電網可以解決部分調峰和備用問題，做到與季節(jié)性和地域性的電力需求變化相適應，使得電力系統(tǒng)的經濟性和安全性達到最佳平衡；微電網可以提高供電可靠性、供電質量和電網的安全性;發(fā)展微電網技術可形成和諧多元化的電網格局。
值得注意的是，微電網的最大優(yōu)勢是提高了電力系統(tǒng)面臨突發(fā)災難時的抗災能力。大電網中超大型電站與微電網中分散微型電站的結合，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濟。
目前，我國微電網主要分為城市片區(qū)微電網和偏遠地區(qū)微電網。
城市片區(qū)微電網一般按照居民小區(qū)、賓館、醫(yī)院、商場及辦公樓等建設，正常情況下主要通過大電網供電。大電網故障時，將城市片區(qū)微電網斷開，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量。一般接在10kV中壓配網，容量為數(shù)百千瓦至10MW等級。
偏遠地區(qū)微電網主要指農村微電網和企業(yè)微電網。目前，在農村、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?shù)乜稍偕茉垂╇?。企業(yè)微電網一般接在10kV及以上中壓配網，容量在數(shù)百千瓦至10MW。企業(yè)微電網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、風能等新興產業(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。無論是新農村建設，還是在城市供電網路中，微型電網正扮演一個越來越重要的角色，并成為中國可持續(xù)發(fā)展中電網的一個重要方向。
近年來頻發(fā)的“電荒”現(xiàn)象，導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。為應對“電荒”局勢下的限電措施，許多企業(yè)應自備電源，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)展微電網成為工商企業(yè)提高經濟效益的有效途徑。而發(fā)展農村微電網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)提高經濟效益的有效方案。
普及推廣 難題待解
事實上，業(yè)內對微電網存在的問題并不諱言。微電網與大電網之間的快速隔離、并網狀態(tài)與孤網狀態(tài)的無縫切換，以及微電網內部穩(wěn)定控制是微電網面臨的三大核心問題。
首先是微電網的控制問題。微電網靈活的運行方式與高質量的供電服務，離不開完善的穩(wěn)定與控制系統(tǒng)?？刂茊栴}也正是微電網研究中的一個難點問題。其中一個基本的技術難點在于微電網中的微電源數(shù)目太多，很難要求一個中心控制點對整個系統(tǒng)做出快速反應并進行相應控制，往往一旦系統(tǒng)中某一控制元件故障或軟件出錯，就可能導致整個系統(tǒng)癱瘓。因此，微電網控制應該做到能夠基于本地信息對電網中的事件做出自主反應，例如，對于電壓跌落、故障、停電等，發(fā)電機應當利用本地信息自動轉到獨立運行方式，而不是像傳統(tǒng)方式中由電網調度統(tǒng)一協(xié)調。
具體來講，微電網控制應當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，微電網的保護是關鍵，也是難點。微電網具有潮流的雙向流通性，因此，微電網的保護問題與傳統(tǒng)保護有著極大不同，且微電網在并網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，如何在獨立和并網兩種運行工況下均能對微電網內部故障做出響應以及在并網情況下快速感知大電網故障，同時保證保護的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性，是微電網保護的關鍵，也是微電網保護的難點。
微電網的接入標準也是人們較為普遍關注的問題。為保障微電網的可靠并網和電網的安全穩(wěn)定運行，2012年，中國電力科學院作為主要起草單位，已經組織開展微電網接入標準的起草工作。
此外，從發(fā)展微電網的經濟性考量，微電網的經濟性是微電網吸引用戶并能在電力系統(tǒng)中得以推廣的關鍵所在。在經濟運行方面，微電網雖然可以從大電網的調度原則、電能交易、資源配置原則等方面借鑒眾多經驗，但微電網本身的許多獨特之處也使得其經濟運行問題帶有自身特點。隨著微電網研究的深入與成熟，微電網經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，在當下的電力體制下，微電網還被指面臨合法性的尷尬。有專家認為，微電網的運行模式與現(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。
盡管微電網技術還不夠成熟，更為關鍵的是發(fā)展也缺乏國家層面統(tǒng)一標準規(guī)劃，政策的不確定性是微電網未來發(fā)展的最大障礙。目前，在國家政策層面，包括微電網接入、規(guī)劃設計、建設運行和設備制造等環(huán)節(jié)，都缺乏相應的國家層面的技術標準與管理規(guī)范。更重要的是，關于微電網建設、運營模式，政府相關政策尚不清晰。
微電網作為未來智能電網發(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)模電網的革命與挑戰(zhàn)，而是實現(xiàn)未來智能電網實現(xiàn)高效、環(huán)保、優(yōu)質供電的一個重要手段，是對大電網的有益補充，更是實現(xiàn)“十二五”智能電網規(guī)劃的重要而不可或缺的一環(huán)。
