從微網(wǎng)項目看能源互聯(lián)網(wǎng)

李杰海

繼2015年2月出版了《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》一書后，這一年，國家電網(wǎng)公司董事長劉振亞多次在高校和互聯(lián)網(wǎng)大會上亮相，演講主題也多為能源互聯(lián)網(wǎng)。

能源互聯(lián)網(wǎng)顧名思義即為“能源+互聯(lián)網(wǎng)”，能源互聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域能源管理的末端“神經(jīng)元”，它可以通過在分布式發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備、用電設(shè)備等環(huán)節(jié)部署各類能效監(jiān)測終端、控制器、環(huán)境傳感器、視頻監(jiān)控等采集控制單元，實現(xiàn)發(fā)電、用電、環(huán)境及安全數(shù)據(jù)的實時采集。

其中，微網(wǎng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的基本組成單元，通過新能源的采集、轉(zhuǎn)換、匯集、存儲、消納形成最基本的“能源局域網(wǎng)”。不可否認，在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，微網(wǎng)將作為能源互聯(lián)網(wǎng)中的“微商”，驅(qū)動著能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的發(fā)展。

泛能微網(wǎng)項目落地廊坊新朝陽區(qū)塊

2015年5月18日，廊坊新朝陽區(qū)塊泛能微網(wǎng)項目被國家標準委正式授牌為國家標準化示范項目。據(jù)悉，此項目也是我國為數(shù)不多的微網(wǎng)試點項目之一，據(jù)統(tǒng)計，截至2014年年底全國共有11個微網(wǎng)示范項目。

公開資料顯示，廊坊新朝陽區(qū)塊泛能微網(wǎng)項目是廊坊大氣污染防治計劃“藍天行動”的組成部分。該項目通過打通區(qū)域內(nèi)商場、酒店、辦公、學(xué)校等多個業(yè)態(tài)的供用能壁壘，以系統(tǒng)能效管理推動互聯(lián)互調(diào)、余能交易。其示范意義重大，如在全國推廣該項目，可降低能源及其設(shè)施、設(shè)備投資近千億元，降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物排放近2億噸。

換言之，該微網(wǎng)項目是把位于廊坊的北華航天工業(yè)學(xué)院、國際飯店、管道局設(shè)計院、樂晟廣場、新朝陽購物中心等學(xué)校、企業(yè)、商戶連接起來，形成了一個局域能源網(wǎng)。之所以要把這些地區(qū)相連也有其緣由，管道局設(shè)計院和國際飯店的員工宿舍、北華航天工業(yè)學(xué)院兩個學(xué)區(qū)、兩個大型商場都有供暖或制冷的需求，同時也有不同程度的閑置，比如管道局宿舍的三臺燃氣鍋爐一年只用4個月，有8個月在閑置，北華航天工業(yè)學(xué)院的三個燃煤鍋爐和兩個大商場的鍋爐除了供暖，還要制冷，并且，根據(jù)國家新的減排標準和廊坊市大氣污染防治的相關(guān)要求，大學(xué)和商場的燃煤鍋爐都需要拆除，如果按自己的能源供需單獨重建，這兩家都需要投入數(shù)千萬元的費用。于是，新奧集團將三方召集起來，做了一個區(qū)域微網(wǎng)的用能規(guī)劃。商場的屋頂建起了光熱功能系統(tǒng)，管道局宿舍的鍋爐除了供暖還發(fā)電，大學(xué)校園的三個鍋爐只重建一個，通過泛能微網(wǎng)把這幾家的用能因時、因需地規(guī)劃協(xié)調(diào)，互聯(lián)互通起來，最終總體投資減少了30%。而且管道局的用能效率由原來的40%提升到了80%以上。

就技術(shù)而言，微網(wǎng)是生態(tài)城中重要的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)組成部分，其中涉及到電力系統(tǒng)自動化、電力電子、通信、自動控制、模擬仿真和計算機軟件等技術(shù)，涵蓋了從分布式發(fā)電、配電、儲電、用電及冷/熱/電能源耦合等各環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用。廊坊微網(wǎng)項目已經(jīng)實現(xiàn)了光伏、燃氣發(fā)電機、風(fēng)力發(fā)電機、儲能電池等分布式能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)工程及運行控制，特別是電能質(zhì)量檢測及保護控制等都已經(jīng)在系統(tǒng)中有較完備的設(shè)計，生態(tài)城的光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電、儲電系統(tǒng)、三聯(lián)供系統(tǒng)中冷卻系統(tǒng)及智能大廈的一級負荷分別連接至四段母線。分布式電源主要為光伏、儲電系統(tǒng)和燃氣發(fā)電機，其中智能大廈頂部120kW、大廈BIPV40kW、建筑屋頂光伏180kW、汽車充電站光伏40kW。

據(jù)新奧集團介紹，除了給企業(yè)節(jié)約成本，在廊坊微網(wǎng)項目里，還實現(xiàn)了能源利用的最大化，學(xué)校冬天需要供暖，就需要建設(shè)供暖設(shè)備，但是寒假期間其設(shè)備是閑置的。而此時，商場正是經(jīng)營火爆的時候，需要更多的電能和熱能，這個時候，利用泛能微網(wǎng)就可以輕松地調(diào)配能源供給。實際上，泛能微網(wǎng)既降低了企業(yè)的運營成本，又避免了能源設(shè)備的重復(fù)建設(shè)，實現(xiàn)了能源的智能化管理。這也是國家電網(wǎng)公司一直推崇的智能小區(qū)模式。

就河北省廊坊市而言，新奧集團專門做過一系列的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)能源設(shè)備的利用率普遍偏低。市電+電制冷+燃氣鍋爐的傳統(tǒng)供能模式，能源綜合利用效率不到50%，而泛能微網(wǎng)通過高效分布式能源系統(tǒng)的植入以及設(shè)施互聯(lián)互通，可以將能源綜合利用效率提升到80%以上。此外，能源設(shè)施利用率提升了50%以上，能源設(shè)施建設(shè)規(guī)模降低30%以上，二氧化碳和主要大氣污染物平均減排超過50%。并且，目前只是利用天然氣能源滿足供冷、供暖、用電的需求，在未來還將持續(xù)擴展，融入光伏、光熱、污水源熱泵等可再生能源，運行效果將得到進一步提升。

微網(wǎng)成為能源互聯(lián)網(wǎng)重要組成部分

由廊坊微網(wǎng)的案例不難看出，智能電網(wǎng)的快速發(fā)展為微網(wǎng)接入配電網(wǎng)提供了有利的條件，智能配電網(wǎng)的發(fā)展的目標之一就是解決大量分散的分布式電源在配網(wǎng)中的運行問題；但如果由智能配電網(wǎng)直接管理網(wǎng)絡(luò)中的分布式電源則可能由于數(shù)量巨大而導(dǎo)致難以調(diào)度，同時電源的不同歸屬也無法保證調(diào)度指令能夠被快速、準確、有效地執(zhí)行，微網(wǎng)技術(shù)可能是解決這一矛盾的有效途徑。

其實，微網(wǎng)就是一組由分布式電源、負荷、儲能裝置和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，以靠近分散型資源或用戶的小型電站為主，結(jié)合終端用戶電能質(zhì)量管理和能源梯級利用技術(shù)形成的小型模塊化、分散式的供能網(wǎng)絡(luò)。其核心要素是分布式電源、儲能和電動汽車，而這些正是能源互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的。因此，微網(wǎng)也是能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的重要組成部分，能實現(xiàn)內(nèi)部電源和負荷的一體化運行，并通過和主電網(wǎng)的協(xié)調(diào)調(diào)度控制，可平滑接入主網(wǎng)或獨立自治運行，充分滿足用戶對電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性的要求。微網(wǎng)接入配電網(wǎng)不僅可以充分利用配電網(wǎng)內(nèi)部的綠色可再生能源， 還可以大大提高整個電網(wǎng)的安全性， 預(yù)防電網(wǎng)大停電事故的發(fā)生，是中國建成堅強智能電網(wǎng)的一個重要環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)外對微網(wǎng)已有較多研究與應(yīng)用，微網(wǎng)在一些國家和地區(qū)已經(jīng)得到推廣和應(yīng)用。

可見，以微網(wǎng)為例的分布式電源應(yīng)用是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，其分布地域廣泛、建設(shè)周期短，可就近利用，避免電力在輸電過程中的損耗，更重要的是，分布式光伏發(fā)展?jié)摿O大，而且只有分布式光伏最貼近用電主體，能靈活調(diào)控以滿足用戶對能源的不同需求。未來大量的分布式能源接入，將打破發(fā)電方的壟斷，顛覆能源行業(yè)的商業(yè)模式。

而另一方，微網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也給清潔能源帶來了新的發(fā)展方向。在一次高校的演講中，劉振亞就提出，全球新能源只需要開發(fā)萬分之五就可以滿足人類的需求，清潔能源是極其豐富的，要實現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模開發(fā)利用，必須構(gòu)建全球能源的生態(tài)，即全球能源互聯(lián)網(wǎng)，清潔高效的二次能源、一次能源都可以轉(zhuǎn)化為電能，各種終端能源都可以用電能替代，電為中心是能源發(fā)展的大趨勢。對于能源互聯(lián)網(wǎng)，劉振亞將其定義為“特高壓電網(wǎng)+智能電網(wǎng)+清潔能源”。劉振亞認為構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)分為三個階段，從現(xiàn)在到2020年加快各國清潔能源的開放和國內(nèi)電網(wǎng)的互聯(lián)建設(shè)；到2030年推動能源基地的開放和電網(wǎng)的跨國互聯(lián)；到2050年加快能源基地的開放和電網(wǎng)的跨入互聯(lián)，基本建成全球能源互聯(lián)網(wǎng)。

能源互聯(lián)網(wǎng)似乎已經(jīng)勢在必行。從能源互聯(lián)網(wǎng)的頂層設(shè)計的戰(zhàn)略需求來看，電網(wǎng)公司正在著眼全局、統(tǒng)籌規(guī)劃；從能源互聯(lián)網(wǎng)未來能源構(gòu)成要素看，作為世界公認的清潔能源的風(fēng)能、太陽能等以分布式能源供給為主，是堅強智能電網(wǎng)的重要組成部分；從市場角度出發(fā)，電力在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)是其他基礎(chǔ)設(shè)施所不能相提并論的；從技術(shù)角度出發(fā)，實現(xiàn)電力互聯(lián)網(wǎng)具有現(xiàn)實的技術(shù)可行性；從能源供需關(guān)系看，中國經(jīng)濟新常態(tài)的到來，電力消耗的供大于求的局面迫使電力主動尋求新的發(fā)展機會。

總之，在能源互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，類似于廊坊微網(wǎng)這樣的項目會越來越多，但這項被稱為第四次革命的能源大變革還需一步一個腳印地慢慢前行。