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微網—未來能源互聯網系統中的“有機細胞”

2017-12-20 10:26:02 來源:電力系統自動化　點擊量：評論 (0)

作為未來智能電網的有機單元，微網技術自上世紀九十年代末期提出以來，特別是經近十年來國內外廣泛深入的研究、開發與技術示范，得到了快速的發展。同時，傳統電力系統也經歷了可再生能源滲透率不斷提高，需求側

表1微網對EIS的支撐

微網在EIS中發揮的具體作用包括：①微網改善電能質量；②微網可提高電網可靠性和彈性；③微網可增強不同區域間能量協調互動能力；④微網可實現負荷的主動調控；⑤微網是信息雙向流動的有效載體。

微網需通過“細胞”間的互聯才能組成EIS這一有機“組織”。本文將微網互聯形式分成三類，并給出含三種微網互聯形式的典型EIS場景，如圖2所示。

圖2基于互聯微網的典型EIS場景

3支撐EIS的微網關鍵技術和裝備

從微網到EIS需要能源產、輸、配、儲、用一系列革新性技術及設備提供支持，本節將對微網中支撐EIS發展的關鍵技術和設備進行梳理，對未來需繼續深入探索的領域進行展望。

1）微網可再生能源消納技術的創新。包括微網多能源系統優化配置方法，高精度、多時間尺度風光功率等可再生能源出力及負荷預測技術，面向EIS的運行控制和能量管理技術。

2）能源變換新技術新裝備的開發。EIS能源變換包括電-電變換以及電-非電變換新技術新設備將助力EIS可再生能源高滲透、各主體對等接入、能量雙向流動、結構靈活多樣和用戶友好管理，主要新技術趨勢包括：基于新型器件如碳化硅、氮化鎵和新型拓撲的可再生能源高效并網變換器和EV入網接口研制，兼有電網穩定支撐、電能質量管理、故障穿越能力、信息交互等多功能集成的統一控制算法開發，多機并聯諧振機理及抑制策略研究，基于電力電子變換器的智能軟開關（softopenpoint,SOP）拓撲、控制及應用，基于“電氣彈簧（electricspring,ES）”的智能負荷控制技術，高效能量路由器（energyrouter,ER）拓撲和控制，能量集線器（energyhub,EH）技術。

3）傳統儲能和廣義虛擬儲能技術的協同。儲能是EIS的關鍵使能技術，可實現能量的時空轉移，應繼續關注傳統儲能并積極探索廣義虛擬儲能技術，注重二者協同互補，并探索可能的新型儲能商業模式如云儲能等。

4）信息通信技術與能源系統的融合。EIS是典型的多維復雜信息物理系統，其一系列更高層次能源服務的提供離不開信息通信技術與所依附能源系統的深度融合，主要新技術新趨勢包括：信息快速準確獲取和傳輸共享技術，大數據和云技術在EIS中的應用，區塊鏈技術在EIS中的應用，信息物理混雜系統融合建模方法。

5）能源交易模式的創新。EIS發展的一個愿景是在能源共享平臺上實現能源靈活交易，基于區塊鏈的TransActiveGrid系統及transactiveenergy交易模式值得探索。未來可研究將基于多因子評價方法的合同網競標機制作為transanctiveenergy節點間的交易機制的可行性，在解決多節點之間供求狀態平衡的同時保證參與者與系統的整體利益相容。

6）EIS經濟性分析。經濟性是影響未來EIS發展的重要因素之一。要進一步完善含建設成本、運維成本和能源交易等直接經濟指標和環境效益、可靠性指標等間接經濟指標的指標體系，建立健全多場景EIS適用的統一經濟性評價方法；另外在EIS中，能量和信息可以雙向流動，使得能源交易在子微網內、多子微網間、子微網與上層電網間成為可能，且儲能系統（含電動汽車）的加入使得EIS運行更靈活，應在創新性能源交易模式和儲能商業模式基礎上進一步探索兼顧各主體利益的經濟性改善策略。

4結語

本文通過對近十年來國內外微網技術發展現狀的梳理并與EIS技術內涵的對比分析，預計微網未來將演化為可以復制的EIS的“有機細胞”。在拓展微網向EIS互聯、演變過程中，還需要發展新的支撐技術與裝備，尤其應重視多能源系統的規劃設計、多能變換、多能耦合機理分析、多能能量管理等技術攻關，打破單一能源系統間藩籬，并同時構建與多能EIS系統匹配的商業模式和能源交易平臺，真正推動源-網-儲-荷協調發展、多能集成互補、能量梯級利用的EIS系統健康、有序發展。

原標題:合肥工業大學茆美琴等：微網——未來能源互聯網系統中的“有機細胞”