淺談微電網模式布局的探討和發展

國網安徽省電力公司黃山供電公司 舒永志

淺談微電網模式布局的探討和發展

國網安徽省電力公司黃山供電公司 舒永志

“微電網”是被譽為老百姓自己的發電站，早已經不是夢工場，筆者結合新能源的發展實際情況，根據我國地形、地域的特點，針對微電網的布局和規劃實踐，提出一些微電源組微電網模式，即新能源+N的模式，形成典型的樣板間。本文重點介紹以光伏為主、其他新能源為輔的一些成功的應用案列，供借鑒與參考。

一、組合式模式：分布式+N模式

1.山區（丘陵）模式

我國長江以南山區丘陵地帶，氣候濕潤，雨量充沛，河流陡峻，水力資源豐富，是開發小水電的重點地區，適合發展小型小水電站，水電是可再生能源，而通常的大型水電屬于傳統能源，小水電則屬于新能源。

國家早在2005年2月份頒布的《可再生能源法》，鼓勵包括小水電在內的可再生能源的開發，小水電資源的特點是主要分布在遠離大電網的山區，單站容量不大，資源到處存在，生態環境負影響很小，造價降、工期短、技術先進、運行可靠、投資經濟和成本低廉的優點點，同時具有保持生態平衡，保護水土流失作用，而且當地群眾能夠參與建設，并可盡量使用當地材料建設。所以小水電它既是農村能源的重要組成部分，利用小水電這些特征，將新型能源光伏和風能與小水結合起來，即水、光、風微電源共組微電網。

如右圖示山腳底規劃為小水電（也可以考慮研究試制貫流式、燈泡式等水輪發電機組和抽水蓄能機組，建設小型抽水蓄能電站，提高小型水輪發電機組的質量和效率）、山腰坪垱和部分山頂安裝太陽能光伏，雨水充足的月份在春季，夏秋季則是光照強度好，冬季和晚間則風速力度大。根據地形，可采用風水組合模式、風光組合模式及風水光模式組合，共同組成風水光模式組合微電網，互補互助，使得微電網、微電源互聯、融合，形成一網多源格局。

2.平原模式：風+光、風+秸稈

平原地區，無任何屏障，日照時間長，風場良好，然而每到夏、秋時節，秸稈焚燒問題始終是個難題。農民就地焚燒秸稈，污染環境，秸稈的不當處理已經影響了整個社會的可持續發展。用秸稈來生物質發電，是一種比較理想的秸稈處理方式。秸稈是一種很好的清潔能源，建立與風光新能源相匹配的小型生物質能（秸稈）發電站，從經濟角度看，可以更好地利用秸稈的生物質能，提高其利用價值和經濟效益，是農業發展和農民增收的一條新路子。

3.城鎮模式：風+垃圾、光+儲能模式

（1）當今世界，生活垃圾已成為城市的主要污染源之一，對垃圾的處理不當可能會導致嚴重的大氣污染、水污染和土壤污染，生活垃圾的處理已成為繼能源、交通、工業三廢治理之后又一重大環保課題。對于城鎮，垃圾焚燒發電是實現垃圾無害化處理和利用的有效途徑之一，垃圾發電也是一種新型能源，而采用分布式+垃圾焚燒發電，也是同樣適合和必要的。

（2）2016年5月11日在“儲能國際峰會2016上”，中關村儲能產業技術聯盟發布的《儲能產業研究白皮書2016》預測到2020年我國儲能裝機有望達24吉瓦。

需求側（農網或配網）

目前能源互聯網在起步階段，業內人士表示開展分布式+儲能技術組合微電網模式，從應用角度上更有前景，隨著國家對新能源的扶持力度增大，以及儲能技術和設備成本的下降，未來會催生更多的商業模式和服務模式，分布式光儲解決方案供應商的數量也會逐漸增多，分布式+儲能的模式不僅應用于光伏產業，在風電場等分布式微電網方面同樣適用。

二、分步式模式

1.光伏農業一體化

光伏農業一體化有效將太陽能光源與農業結合，提高菜農收益和土地利用。從而實現光伏、農業融合，促進農業向低碳、高效、循環發展，精心打造生態農業、觀光農業，綠色農業。

如江蘇泰興市宣堡鎮溫室大棚上采用新型光伏太陽板，這種大棚蔬菜棚頂上的太陽板不影響室內植物采光，光伏茶大棚、蔬菜大棚、食用菌大棚、苗木大棚、花圃大棚等等，光伏農業將光伏電能和農業有機的結合，既騰出土地空間，節約了使用土地，又節省架設大棚的材料成本。分布式光伏產業同樣也帶動旅游產業的發展，同時促進了旅游觀光業的發展。

2.風光魚一體化

借助小城鎮化建設中的契機，未來農村和農業市場潛力巨大，國家大力扶持和幫助分布式光伏發電，推進新能源利用示范城鎮，建設社會主義新農村，最終受益受惠的是農民百姓。

如位于江蘇鹽城東臺沿海的全國最大的“風光漁”一體化發電站，最上層為風力發電、中間是太陽能發電、最下層水面養殖，實現立體綜合開發利用，目前這種發電站發電裝機容量為550兆瓦，既能解決風電上網、脫網、棄風等難題，又能將新能源直接應用于海水淡化，減少燃煤發電的內耗，讓清潔電力穿梭在藍天碧水之間。目前鹽城有長三角最大的節能點光源生產基地，建成全國唯一的霧霾治理研發與產業化基地。

3.智慧樓宇

在城鎮化建設和發展中，倡導的是綠色城區、智慧城市，而光伏發電這樣清潔能源的使用和推廣符合發展綠色、環保、低碳的城鎮發展原則和理念，如在酒店、商務樓、寫字樓、窗外墻面設為太陽能質地結構，屋頂裝風能，樓宇高，風場好，并與光伏強強組合并網，整個樓宇就形成一個微電源、微電網。

三、合理運用調度

1.光伏發電系統受多種因素影響，其輸出功率具有不連續和不確定的特點，其中氣象條件的影響最顯著，此外，光伏發電系統的輸出功率還具有很強的變化周期，這會對電網產生周期性的沖擊，應該做好發電的功率預測及運行控制。

2.微電源具有自發自用、就地消納，余電上網特點，因此應對接入配電網潮流的改變進行預測，根據微電源向配網反送功率預測及負載特性，將對現有配電網接線及調度運行方式進行規劃。

3.風光互補的微電源并網，應分析微電源并網的過程中對電網電壓、電能質量和穩定性的影響。

四、技術和安全保障

1.光伏分布式電源模式，根據光照條件，加強跟蹤技術的研究，2016年5月13日首屆中國光伏跟蹤技術在安徽休寧縣召開，研討人員走現場、看試驗，結合太陽的照射度不斷變化特征，傳統的固定式光伏板運用跟蹤技術后，便不是太陽“一邊曬”了，為提高太陽輻射度，利用向日葵的特性，追趕太陽，提高光伏利用率和整體發電量。

2.針對許多電站建在環境條件惡劣的地區，風大、沙塵、雪頻等氣候，在一定程度上給電站安全運行帶來威脅，運用光伏工況在線監測系統，對光伏組件及絕緣實時監控，形成對光伏預報預警機制，使得電站安全穩定運行和不易被自然災害所影響。

3.分布式發電并網后，掌握光伏發電站的輸出特性、無功電壓分析、電能質量、諧波污染、孤島系統內的電壓和頻率的安全，對于風光互補等微電網模式應考慮其對電網調峰能力的影響。

4.光伏發電的安全問題也日益凸顯，必須引起相關人士和業主的高度重視，由于地域的差異，屋頂的情況也不盡相同，因此在設計安裝、技術和質量監督上加強管理，尤其是在一些農村，農民對電氣設備知識相對缺乏，因而對于電站的后續運行和維護存在一定的風險，所以應該加大對安全用電宣傳力度，針對性地開展對電站客戶的基本技能培訓。

五、結束語

新能源應堅持電網與自然和諧發展，依托資源優勢，重點發展水、風、光新型微電源發電，奉獻清潔能源，擴大可再生能源開發利用的模式，對組網模式需要創新思路、因地制宜。隨著國家一系列鼓勵新能源發展的政策和措施陸續出臺，尤其是分布式相關配套設施的建立，加強技術、質量、安全監督、加強配網建設和運行服務管理勢在必行。尤其在光伏扶貧項目接網和并網運行提供的技術保障方面，首先將村級光伏扶貧項目的接網工程納入農村電網改造升級計劃，更好服務農村經濟社會建設，服務鄉村低碳發展，建設社會主義新農村。讓電從藍天來，讓工、商業和農業與自然蔚然一色，電力和生態協同并驅發展。留住碧水藍天，共享智慧生活。

參考資料

[1] 郭家寶,汪毅.光伏發電站設計關鍵技術[M].北京：中國電力出版社.2014

[2] 四川電建建設二公司編著.垃圾焚燒發電廠安裝與運行技術[M].北京：中國電力出版社.2009

[3] 趙興勇.分布式發電并網與電壓穩定性[M].北京：中國電力出版社.2015

[4] 黃素逸,黃樹紅.太陽能熱發電原理及技術[M].北京：中國電力出版社.2012