微電網(wǎng)——從“幕后”到“臺前”

2017-11-02 11:26:28 微電網(wǎng)資訊　點擊量：評論 (0)

近日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》和由中國電科院牽頭編寫的《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)測試規(guī)范》正式發(fā)布為國家大力推進能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、積極推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)、促進

近日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》和由中國電科院牽頭編寫的《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)測試規(guī)范》正式發(fā)布為國家大力推進能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、積極推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)、促進并規(guī)范微電網(wǎng)健康有序發(fā)展具有重要意義。

而“微電網(wǎng)”這一走向政策前臺的系統(tǒng)到底怎樣，小編今天就來和您聊一下。

微電網(wǎng)的背景

今天的電網(wǎng)架構(gòu)和它一百多年前誕生之初并沒有什么本質(zhì)的不同。它的設(shè)計基于集中式結(jié)構(gòu)，幾個大型的發(fā)電廠生產(chǎn)電力，再通過電網(wǎng)輸送到幾百數(shù)千公里外的用戶側(cè)。

盡管有成熟的電力技術(shù)、復(fù)雜的網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)和備用設(shè)備作為保障，這種集中式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)的靈活性和可靠性方面還是有所不足。在集中式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，監(jiān)測和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)在配電網(wǎng)層面相對較為薄弱，更何況在單個用戶的層面，所以這種中心網(wǎng)絡(luò)模型從根本上來說缺少必要的對于用戶側(cè)的智能控制和管理能力。

其次，發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的變化也給電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，例如新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，電動汽車，直流電源或負載等，這些因素在當初電網(wǎng)設(shè)計的時候沒有得到充分的考慮，其引發(fā)的不良后果已經(jīng)顯現(xiàn)。以美國電力市場為例，如果僅僅在現(xiàn)有電網(wǎng)的基礎(chǔ)上大規(guī)模并入綠電，網(wǎng)絡(luò)擁塞是一個大問題，會導(dǎo)致某些區(qū)域市場的邊際價格驟然增高，從而阻礙了風電、家用光伏等新能源的進一步并網(wǎng)。

再者，對于如此復(fù)雜龐大的電網(wǎng)，需要承擔高額的運行和維護費用，尤其是在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施老化的情況下。電網(wǎng)老化主要體現(xiàn)在四個方面：電器設(shè)備老化（例如美國有超過50%的變電所變壓器運行時間超過35年），系統(tǒng)布局老舊，施工管理過時，陳舊的問題解決方案。

對于以上問題，小型分布式發(fā)電并入電網(wǎng)是一個解決方案。事實上，這并不是它第一次出現(xiàn)在公眾的視野。19世紀末期電氣化的初始階段，愛迪生提出了建設(shè)小型直流電網(wǎng)的概念，但是由于當時的技術(shù)難以實現(xiàn)，特斯拉的交流電網(wǎng)最終勝出，廣為流傳?，F(xiàn)在微電網(wǎng)的回歸，相較于當年愛迪生的版本，運行靈活性、效率和可靠性都有顯著的提升，同時初投資和運行費用也降低了不少。此外，還增加了之前設(shè)計所不具有的技術(shù)，例如：電力電子接口，儲能設(shè)備，需求側(cè)管理以及智能控制。其中，電力電子技術(shù)可以說是現(xiàn)代微網(wǎng)的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)。

微電網(wǎng)的基本組成

微電網(wǎng)是指由分布式電源、用電負荷、配電設(shè)施、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配用電系統(tǒng)（必要時含儲能裝置）。分為并網(wǎng)型微電網(wǎng)和獨立型微電網(wǎng)，可實現(xiàn)自我控制和自治管理。并網(wǎng)型微電網(wǎng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以離網(wǎng)獨立運行；獨立型微電網(wǎng)不與外部電網(wǎng)連接，電力電量自我平衡。根據(jù)建設(shè)目的和經(jīng)濟環(huán)境的不同，微網(wǎng)的形狀結(jié)構(gòu)可能各不相同，但是它們的技術(shù)架構(gòu)大體類似。下面簡要探討下微網(wǎng)的基本組成。

電源：在所有微電網(wǎng)系統(tǒng)中，最基本的組成部分是電源。電源要滿足微網(wǎng)內(nèi)負荷的需求，例如容量，以及其他技術(shù)層面、經(jīng)濟層面的種種考慮。其中，分布式光伏受到廣泛關(guān)注。尤其是近年來光伏電池模塊價格的下降，讓基于分布式光伏的微網(wǎng)的經(jīng)濟可行性上升。

對于位于偏遠地區(qū)的基于光伏的微網(wǎng)來說，挑戰(zhàn)主要來自系統(tǒng)的維護和儲能系統(tǒng)的要求。一方面，當暴露在高溫高濕的環(huán)境中時，光伏電池的性能會下降。另一方面，由于能量來源（太陽光）具有間斷性，儲能設(shè)備便必不可少，而它的投資占系統(tǒng)支出的很大一部分，對系統(tǒng)經(jīng)濟性影響較大，并且光伏電池裝機容量越大，儲能系統(tǒng)容量也要相應(yīng)增大。

除了分布式光伏，常見的能量來源還包括：分布式風能，燃料電池，微型渦輪機，往復(fù)式內(nèi)燃機，以及其他分布式發(fā)電技術(shù)（小型水電，小型潮汐發(fā)電，小型波浪發(fā)電，地熱發(fā)電，分布式核能發(fā)電等）。