新能源多能互補微電網(wǎng)的應用

楊樹全

安徽海螺新能源有限公司 安徽蕪湖 241070

1 微電網(wǎng)的概念

隨著中國經(jīng)濟由高速發(fā)展轉(zhuǎn)入高質(zhì)量發(fā)展，電力消費也迅速增長，電網(wǎng)結(jié)構日益復雜，集中式發(fā)電、大電網(wǎng)遠距離傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，成本高，運行難度大。需要一些新型電力發(fā)展模式，使電網(wǎng)運行結(jié)構更簡便、經(jīng)濟、高效，以分布式電源為主要單元的智能電網(wǎng)發(fā)展模式應運而生。

微電網(wǎng)是指由源、網(wǎng)、荷、儲等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)是相對國網(wǎng)或南網(wǎng)等大型電網(wǎng)的一個概念，是指電源點及其相關負載組成的網(wǎng)絡，可以孤網(wǎng)運行、亦可聯(lián)網(wǎng)運行[1]。特別是新能源的多能互補微網(wǎng)能夠促進分布式電源與可再生能源的發(fā)展，是實現(xiàn)新能源消納的一種有效方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智慧化電網(wǎng)過渡。

2 微電網(wǎng)的分類

（1）宏觀上微電網(wǎng)大致分為獨立微電網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)微電網(wǎng)。獨立微電網(wǎng)可單獨建設、運行的供電方式，和外部電網(wǎng)沒有關系。獨立型微電網(wǎng)可以保證微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電和供電的平衡，實現(xiàn)電網(wǎng)內(nèi)供電的穩(wěn)定性。聯(lián)網(wǎng)微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)一起運行，當外部電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，要和外網(wǎng)斷開。利用網(wǎng)內(nèi)的電源和儲能系統(tǒng)，讓用電負荷的正常供電[2]。

（2）微觀上微電網(wǎng)可分為直流微電網(wǎng)、交流微電網(wǎng)、交直流混合微電網(wǎng)、中壓配電支線微電網(wǎng)、低壓微電網(wǎng)。

3 新能源微電網(wǎng)實現(xiàn)的途徑

新能源微電網(wǎng)的本質(zhì)特征是小型的源、網(wǎng)、荷、儲等系統(tǒng)化的集成。首先具備風、光等各類分布式能源的條件，在某個區(qū)域內(nèi)多個新能源電源點的小網(wǎng)組成微電網(wǎng)群。其次是利用儲能及電力轉(zhuǎn)化技術使不穩(wěn)定的新能源具備較高接入比例；最終是利用智能配網(wǎng)的能源管理及調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)能源供給與負荷基本的平衡。

以工業(yè)用戶廠房屋面及附屬實施場地，建設分布式光伏6MW、分散式風電8MW、儲能電站4MW/4MWh，風、光、儲一體化微網(wǎng)為例。光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏電池組件、蓄電池組及控制器、逆變器、交流配電柜等組成，以房屋面、地面、水塘、車棚等場地作為基礎實施；風力發(fā)電系統(tǒng)主要由塔架、發(fā)電機、齒輪增速器、變槳偏航系統(tǒng)、風葉及電控系統(tǒng)，可以離負荷中心就近選點布置；儲能系統(tǒng)主要由集裝箱鋰電池系統(tǒng)、PCS、自動消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、BMS管理系統(tǒng)、儲能變流器（PCS）系統(tǒng)、EMS能量管理系統(tǒng)、監(jiān)控后臺系統(tǒng)。項目建成后，光伏發(fā)電量600萬kWh，風電發(fā)電量為1200萬kW．h，同時利用儲能技術，實現(xiàn)能源供給和使用的智能化匹配及協(xié)同運行，剩余電量可以參與電力市場，形成高效清潔能源利用新載體。同時與相同發(fā)電量的火電相比，相當于每年可節(jié)約標煤5952t，相應每年可減少多種大氣污染物的排放，其中減少SO2排放量約486t，減少CO2約14631t。

該類聯(lián)網(wǎng)新能源型微電網(wǎng)項目，能夠充分利用本地區(qū)的太陽能資源及風力資源，不僅能減少對電網(wǎng)電力的消耗，減輕了當?shù)仉娋W(wǎng)的壓力，優(yōu)化了能源結(jié)構，也實現(xiàn)了土地資源的集約化利用，也可以利用“削峰填谷”模式獲取電價差收益。從節(jié)約煤炭資源和環(huán)境保護角度來看，使用綠色能源，不僅讓企業(yè)享受到綠色發(fā)展所帶來的效益，也有助于提升企業(yè)形象[3]。

4 新能源多能互補微電網(wǎng)應用前景

從微電網(wǎng)發(fā)展情況來看，2013年以前，微電網(wǎng)主要應用在偏遠的海島或村莊，主要解決供電“溫飽”問題；2013-2015年，微電網(wǎng)主要應用是園區(qū)、用戶的智能小區(qū)及智能樓宇等，主要是提倡把新能源接入到用戶側(cè)；2015年規(guī)模迅速擴張，微電網(wǎng)主要應用是園區(qū)或區(qū)域電網(wǎng)，接網(wǎng)電壓等級提高到110kV；2016年以來，微電網(wǎng)應用逐步向園區(qū)、工業(yè)型用戶過度，“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧能源模式得到推廣。

國家能源局官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2018年全社會用電量68449億千瓦時，同比增長8．5%。2018年中國清潔能源(包括非化石能源和天然氣)占一次能源消費總量比重合計約22．2%，較2012年提高了7．7個百分點，但距離2020年和2030年分別達25%和35%左右的目標還有一定差距。持續(xù)推動能源消費結(jié)構調(diào)整，提高清潔能源占比為新能源微電網(wǎng)的發(fā)展提供了條件。

（1）以光伏、風能、生物能等為主的可再生能源發(fā)電形式將是微電網(wǎng)的“源”；基于局部需求建設的配電網(wǎng)是微電網(wǎng)電力傳輸?shù)摹熬W(wǎng)”；工業(yè)及商業(yè)用戶是微電網(wǎng)的“荷”，儲能、電力轉(zhuǎn)換裝置是微電網(wǎng)的“儲”；這樣構成的微電網(wǎng)，促使可再生能源進一步發(fā)展。

（2）基于微電網(wǎng)本身的特性，工業(yè)用戶也可以利用峰谷電價差進一步降低企業(yè)供電成本。也可以可根據(jù)用戶對電力階段性的需求進一步優(yōu)化用電負荷，提供個性化的供電，以滿足企業(yè)降本增效的目的。

（3）微電網(wǎng)為用戶提供的電能來自于負荷附近生產(chǎn)的電能，即“就地消費”，可以根據(jù)電力市場進行調(diào)整，或以市場化的形勢，獲取較好的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

在中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的今天，電網(wǎng)為平臺的現(xiàn)代能源系統(tǒng)特征更為明顯，“三型兩網(wǎng)”加快了電源低碳化的轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置資源的能力進一步增強。多能互補的新能源微電網(wǎng)與“三型兩網(wǎng)”更好的結(jié)合，將是推進能源發(fā)展及經(jīng)營管理方式變革的重要載體，而微電網(wǎng)本身的源-網(wǎng)-荷-儲的特性使電力系統(tǒng)對清潔能源的接納能力更強，對推進節(jié)能減排和實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。