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北京智中能源互聯網研究院首席科學家白曉民：園區示范工程呼喚微網技術

2017-12-01 14:26:07 電力頭條APP　點擊量：評論 (0)

2017城市能源互聯網發展（北京）論壇暨能源互聯網示范項目建設與合作研討會于2017年12月1日在北京裕龍國際酒店一層宴會廳舉辦。主題報告環節主持人：中關村能源互聯網產業技術聯盟秘書長王百升主題報告演講者：

2017城市能源互聯網發展（北京）論壇暨能源互聯網示范項目建設與合作研討會于2017年12月1日在北京裕龍國際酒店一層宴會廳舉辦。

主題報告環節主持人：中關村能源互聯網產業技術聯盟秘書長王百升

主題報告演講者：北京智中能源互聯網研究院首席科學家白曉民

演講主題：園區示范工程呼喚微網技術

下面為您帶來白曉民的精彩演講

白曉民：

首先說說這個題目，會議組委會和智中院讓我講講微網，微網這個事有明確定義，發改委和能源局7月17號有一個文件，提到微網的定義，20兆瓦、兩個50%。能源互聯網也是有55個單位推進了，如何把能源互聯網這件事跟園區示范工程和微網結合起來，跟大家匯報一下我自己的一些心得和體會。

談三方面的問題。

第一，系統需要是發展的動力。

第二，研究微網研究的先準。

第三，需要解決的問題。

系統發展的動力，最近20年來經歷了幾個比較重大的事件，一個是電力市場，從92年開始一直到2008年左右，這個事全國是一個電力系統大的動作，考慮公平市場環境和參與競爭。再一個智能電網，09年開始，國家電網公司宣布建立智能電網，到2020年進行新的電網的建設。再一個概念，智慧能源，大概從2015年開始，從建立智能電網戰略工作組，最后形成了一個系統專業委員會，主要的目的是做智能電網，變成智慧能源。

進入能源互聯網的進展階段，從電力系統發展，這里列出了幾個重大的發展前景，將來在2020年，全國社會的用電量達到8萬億千瓦時，而且社會整個太陽能和光能，可再生能源的進展應該是非常快的。

隨著電力系統的發展出現了很嚴重的問題，我把這幾個時間點列出來。

平均利用小時數逐年減少235小時，容量增長是非常快，電力消耗是非常慢的，從總的來看存在很嚴重的問題，很多企業開始虧損，這個問題就涉及到我們能源效率怎么使用的問題，有人算過33%的設備是閑置。同樣還有新的苛刻的要求，比如環境保護，如果這么排放廢水，開始責任人逮捕入獄，這是大的發展形式。再一個能源效率問題，這個片子稍微老一點，我覺得咱們整體能源效率比國外還是相當低，不單是單向技術引起的效率而是整體的運營效率還是出現了很多問題。比如很多政策是一刀切的政策。

這里邊列出一個規劃，與企業發展實際例子，不詳細說，如果這一個園區，里邊存在著很多的政策性問題，比如說我這個園區同一個自備電廠，與特鋼變屬于同老板的不同法人單位，無法作為自備電場接入，政策和法律法規有很多問題需要改進，隔墻能不能送電，跟這個有關。嚴重影響到什么程度，影響企業的發展，企業覺得別地便宜，比如說到內蒙比較便宜，便宜幾分錢，我就搬到內蒙。1。

電比較多了，會不會有問題。大家知道加州進行一個測算，在33%的可再生能源配比情況下，發現我們那個圖最上邊，負荷在白天，太陽能起來了，基本上差不多是臨界的狀態。如果超過這個，最下邊那張圖，紅色的部分，這部分可再生能源必須要達到50%，在這個區域整個加州產生很嚴重的問題，過度發電，存在非常嚴重的挑戰。加州出現這么大問題，誰來調節下來，這就涉及大規模的調度與微網調度存在很大的差異。在2000年左右，我們跟華能政研室，當時翻譯一本書，《電力革命》，里邊提出了一個不同的道路，提出了能源的發展戰略，主要講的是70年代有一篇論文，這篇論文題目叫做《沒有走過路》，怎么說？路在黃色樹林中分開，伸向兩個不同的方向，以這篇文章開始，我選擇了人跡罕至那條路，未來一切因此變得不同。這本書翻譯完以后遲遲不能出版，4、5年以后終于出版，為什么不能出版？里面談大系統、核電站的建設對環境有影響，現在提出硬道路和軟道路，提的可再生能源和分布式發電技術。這里邊涉及到最近提出來的，根據環境有關的產生的一個問題。如果從大系統再往小系統走，大系統經過了上百年，小系統在十年來內要實現，我覺得存在很大的技術風險，能不能保證系統優質高效供電，能不能保證電力公司或者能源服務公司可持續發展，我想談的個人一些想法。

第二個題目，關于微網研究與系統建設。

相比開網存在幾個重大的改變，第一個改變，系統環境、結構和市場形勢的改變。第二個改變，市場參與者和交易的流程改變。第三個，我們園區能量管理系統它的特點，園區并沒有電網公司和配電公司的一些權利或者技術或者它的影響力，存在重大的一些改變，這里邊詳細我就不說了。這是典型的一些微網結構，作為并網系統的運行，跟電網有一個交互，每一個都不跟電網交互，將來設計一定不是最經濟，一定利用電網作為很大的支持，一般的都是我們談的并網。

微電網電壓比較低，技術設備、發電、輸電、配電和用電設備，組成了微網。我們國家微網是比較小，容易推廣示范，園區大概幾十個億的電量，園區就需要我們微網技術支持。技術支持有哪些需要？第一，供電可靠性，第二，電能質量，諧波、負荷平衡等等。第三，防孤島的要求。第四，適合可再生能源盡可能接納。地區，滿足分別的系統需求和整體的運行。第六，微網多優化運行目標，運行費用、可再生能源利用率、碳排放等等。達到滿足系統的運行約束，涉及到多能源的調度，多目標、非線性的。智能電網+互聯網+多能互補+運營體制改變改變是解決方案。

它存在的問題幾個問題。

第一，技術并不是很成熟，雖然我們進行了大量的示范，作為配電網運行可靠還是存在問題。

第二，投資和運維成本高。加州一個監控負荷最后把你幾個月掙的錢全賠出去了，整個電量的PK和能量處理上存在著問題。

第三，建設運營缺少系統性。我們劃一個區，加幾個設備，加幾個儲能，上幾個光伏就算認為行了，其實應該進行系統的分析。比如說系統的資源分析，系統的深入的規劃設計、系統建設運營和功能開發實現，然后落實，真正怎么做到多功能服務、音型優化、質量控制、保護協調，這是我們面臨的問題需要解決。

列了幾個區別，相同的是平衡能量、調節控制、故障恢復等等，還有不同的問題，能源組成和平衡方式不同。再有一個，控制權限和執行方式不同。我考察了幾個能源服務公司，他沒有能源局調度的權利。第三，理論計算與求解方法不同。EMS將外部和內部的大量環節作為約束。微網要集成和配合，多約束無解。第四，滿足需求側的方式不同。

這里邊說說重要的內容，運營控制之后，包括運維。我們第一個做好規劃設計，對能源的分布情況，微網選擇什么地方，另外這個東西對電網故障的影響，對電網有什么影響，電網對我們有什么影響，以及國內典型微網運行分析，分布式電源接入對電網的影響，微電網靈活運行模式和協調控制能力，還有地區典型微電網的方案研究，這些工作要做好。

然后有運行優化與控制。微網內分布式電源的功率預測技術。含多種分布式電源、融合輔助服務與需求側響應的微網能量優化管理微網內多種類型儲能裝置的優化運行調度策略。電能質量分析與控制，事故處理。微網計算與仿真分析。

我想說國家電網公司獲得新農村建設獲得特等獎的項目，我想說取得很好的業績，分布式發電，把居民集中到一塊去，但是耗資比較多，2800多萬，解決一百戶的電力問題，成績是非常好，包括系統無縫切換，但是我認為他這套系統并不具備我們現在能源互聯網或者微網復雜程度，因為什么？那些居民用電很少，我們居民真正是實打實把城區或者這個地區控制做好，而且價格偏貴。

這是能量控制系統幾個方面需要注意的，一個是微網控制與運行技術。主要涉及到你怎么保證這個微網非常穩定運行，包括它達到一定的系統可靠率。我們配網，整個多年建設是有很多的線路，雙向兩條支路，三條支路、四條支路供電，微網只有一條支路，我怎么不低于原來電網的可能性，靠儲能靠技術能達到一定的程度，但是有些東西，比如說你這條線路或者變壓器整個報廢了，這個可靠性會大規模降低。還涉及到能量管理技術、多調度還有關鍵技術和點能質量和特殊事項的處理。

簡單說一下需要解決的問題。

畫了一條曲線，三個小時內要爬坡將近1300萬千瓦，大概是什么概念？百萬機組得起十幾個，在3小時之內，對我的電網沖擊非常嚴重，電力系統在可再生能源產生以后，需要解決的一個非常重大的問題，它的主要問題影響還是黃色的曲線，太陽能曲線，造成了2020年達到三個小時需要爬升13G瓦的攀升速度，主要靠電網，微網成立之后應該承擔一部分的責任。要有幾個時間段，第一個是早晨，下降的速度。第二個曲線，我發電機都不能停，發電機有一個最小發電的負荷，已經停得不行了，你再讓它停就關機，啟動需要時間，還有爬升速度，最后是最大負荷。靈活性需要在這幾個時段上給它應對。還有保護政策。

保護是我們安全第一道防線，我們應該利用成熟的軟件，進行我們這個領域的配電分析，我們用了一個很便宜的軟件進行配電的設計，保障保護協調配合。

這是需求響應，剛才說的是電力的需求，我們說的需求響應。常規講雙贏政策，用戶也贏、電力公司也贏，基于價格信號和激勵信號，主要能量消減，消峰填谷，這里面有好多的東西。前幾年搞需求響應示范，絕大部分國內沒有進行詳細的示范，這個是很重要的內容。我這里想說是什么？我們不同于常規的需求響應，我們需要一些新的方法，主要特點在哪兒？第一個，負荷參與電能平衡靈活性，你到底靈活的什么程度，分成什么級別。第二，用戶不參加直接的需求響應市場，原來需求響應用戶直接參與，他更好控制，現在用戶經過園區或者經過區域區來做還需要做其它的業務。第三，用戶目標和約束是更為復雜。比如說有其它的詳細的約束，這跟電網公司原來需求相應不一樣。再有一個，用戶根據人家提出需求響應的指令，你能不能把你這個設備控制好，這里面提出一些方法，這是需要我們研究的一個重要問題。從園區角度，我們還要考慮新的需求響應功能。也不一定對，我們在國家示范區準備進行示范，提出了一些研究方案，我們把需求響應定義稍微擴大一下，擴大電網與園區之間的技術經濟需求，提供什么樣的服務和技術支持，園區跟電力公司進行利益的均衡和配合，這兩方面需求，把靈活資源變成一種可控的資源支持電網，這里邊可能涉及到整合政策和電力支持。

第三個，市場與交易。系統電力市場與經濟調度復雜得多，經濟調度是一個我來全局控制你的概念。電力市場是一個分散控制的概念，我已經說了，我們國家搞了十幾年，到現在也沒有太大的開展，而且存在很大的問題，這個問題沒解決的情況下，我們開始說用微網或者園區的市場，這個問題更為復雜，需要配電層級和園區層級新的電力響應設計，涉及到幾個方面，第一能源交互，第二能量控制與協調運行。第三，能源交易。第四，配電電力市場。第五，不同類型經濟模型微網接入后對原有的電能交易模式影響，與原來系統協調配合問題，區域可再生能源參與電力市場競爭問題。

下一步說的是標準。這里邊列了幾個標準。第一個標準，工業園區電力需求響應標準，這是中電聯的標準，已經發布。第二和第三也是工業園區需求響應監控平臺的建設，第一部分是總則，第二是設計規范。還有兩個技術導則。上三個中電聯的標準。

還有兩個標準，我們發起提出，一個中國電科院牽頭還有一個國家規劃總院牽頭。工業園區能源互聯網協同運行技術導則，我們研究很多標準電動汽車怎么樣，儲能怎么樣，我們希望容量、考慮備用、需求響應，如何在這些系統中進行分配，它的分配原則。協同運營導則。第二個跟規劃有關，規劃不好運營也好不了，要進行規劃設計方面來做。這兩個已經立項，第一個標準已經正式啟動，開始進行做。第二個標準，可能規劃院那邊還沒顧得上，我想作為我們不是單項標準而是各個標準的一種綜合考慮，要提出一些規范性質的建議。

微網規劃與設計導則大綱，微電網技術體系框架，大家可以參考一下，微網啟動很快，最后問題很多，我擔心是什么？我碰到一個朋友，他說新疆微網他參與的，但是不能運行，微網是很好的事情，也是符合能源發展戰略一件事情，給我們創造很多的機會，我是樂觀，但是我們不能輕視。創造了很多的新機會，這是很好，主要想解決國家經濟和工業可持續發展，企業增強活力。

發電產能過剩、用電能效率低下，技術改造存在巨大空間，管理體制和機制必須適應系統發展的要求。

1、能源發生和使用方面。

2、能源使用的協調。

3、新技術設備的綜合應用。區域有很多新設備新技術，在新設備新技術應用過程中用戶怎么參與經濟運行。

4、建設過程中存在很多矛盾和爭議，咱們從示范做起一個主要目的，更多不要談誰打倒誰，而要建設建設博弈、運行博弈、價格博弈。

電力系統和自動化技術還將長期持續發展。新技術設備將對電力系統運行、電力節能有重大影響。結合互聯網技術，能源領域大有作為。

系統管理和控制方式改變必將影響對設備的功能、接口標準等，共同把我們這個事業建設好，謝謝。

（發言為現場速記整理，未經本人審核）