微電網在茶山生態游建設中的應用

秦光耀，殷冬冬

（鄭州電力高等專科學校，河南鄭州 450000）

我國幅員遼闊，由于經濟發展不平衡等因素，一些偏遠地區的基礎建設較差，難以與國家大電網相連，至今還受到供電難的困擾，在這種情況下，微電網的建設問題逐漸被上升為國家戰略。2017年11月，國家發改委、能源局聯合發文《推進并網型微電網建設試行辦法》，與此同時，中國電科院牽頭編寫了《微電網接入配電網測試規范》，為積極推進微電網建設提供了政策上的依據，規范了微電網沿著健康、有序的方向發展。我國是茶的故鄉，茶葉的發現和利用歷史，可以追溯到2700多年以前。產茶區幅員遼闊，茶葉種類繁多。近些年來，隨著人們生活水平的不斷提高，以休閑、度假、放松心情為目的生態游，逐漸成為旅游市場的一匹黑馬。因為我國的產茶區多在南方丘陵地區，景區開發所具備基礎條件較差，尤其是在電網建設和覆蓋上尚存在不足之處。因此茶山生態游的建設，電能匱乏是一個繞不開的難題之一。在這種情況下，微電網的建設，無疑為茶山生態游的建設提供了新的思路。本文將從微電網的構成說起，分析茶山建設微電網的可行性因素，為微電網在茶山生態游建設中的應用提出自己的見解來。

1 微電網的概念和構成

目前我國的電網架構，和一百多年前電力誕生之初并沒有本質不同。它的設計基于集中式結構，幾個大型的發電廠生產電力，再通過電網輸送到幾百數千公里外的用戶側。微電網的提出和建設，可以實現分布式電源的靈活、高效應用，并且解決了分布式電源并網運行的難題。

1.1 微電網的概念

微電網指的是將分布式電源、電量存儲裝置、能量轉換裝置、相關操作監控系統和保護裝置匯集而成的小型發配電系統。微電網有兩種形式，一種是并網型微電網，可以與國家電網并網運行，也可以作為獨立的供電系統運行，為網內的用電設備供電。還有一種是獨立型微電網，通過發電裝置和儲能裝置，實現微電網內用電量的自我平衡。

與國家電網不同的是，微電網大多利用綠色能源進行發電，它的建設和推廣，對減少污染排放，促進區域綠色發展有著重要的意義。

1.2 微電網的基本構成

對于微電網的建設來說，由于存在項目之間的差異性，所以不同項目在結構上可能會有千差萬別，但萬變不離其宗，在技術架構上，所有的微電網都是基本相同的。一般來說，微電網的構架，主要包括以下幾個單元模塊。

電源。微電網系統中最基本的構成就是電源。選取電源的種類，要綜合各種因素，首先要滿足微電網內用電設備的用電需求，其次要從技術層面和經濟層面進行考慮，最終確定選取哪種類型的電源。常見的電源有光伏、風能、往復式內燃機、以及其他分布式發電技術如：小型水電，小型波浪發電，地熱發電，小型潮汐發電等等。在所有電源中，最受到廣泛關注的就是分布式光伏電源。近年來，隨著制造技術的提升，我國光伏電池的價格大幅下降，成本的下降為基于分布式光伏的微電網的推廣奠定了基礎。對于一些偏遠地區，光伏微電網也存在一定的挑戰，主要來自維護和電量存儲系統的要求。一方面來自環境因素，太陽能電池暴露在高溫高濕的環境中時，其性能會下降，使用壽命會大幅縮短。另一方面，由于陽光具有間斷性，到了夜間，光伏電池就會失去作用，因此對電量存儲設備的性能又提出了新的要求，光伏電池的裝機數量越大，儲能系統的容量也要相應的增加。其次是風能發電，現在越來越多的地方開始了風能發電的布局，即成為當地環境的標志性建筑，又實現了電能的自給自足。

電力管理系統。電力管理系統，主要負責將分布式電源發出的電力，從電源輸安全的送到用電設備。為方便使用，電力管理系統可以通過轉換裝置，將電源處處產生的各規格的電能，轉換成滿足網內用電設備需要的用電形式，例如光伏產生的是直流電，而家用電器則用的是50Hz交流電，如果不進行轉換的話，電器也不能正常進行工作。現代微電網還融入了現代計算機技術，通過軟件來控制系統，微電網的運行得以更加的高效和穩定。

儲能系統。顧名思義，該系統是為儲備多余電量而設立的，其重要性不言而喻。正因為有了儲能系統的存在，微電網內部電力供需平衡才得以實現，電壓和頻率得以穩定穩定。不僅如此，儲能系統還可保證微電網內所有用電設備用電需求，隨時可以得到滿足。在微電網系統中，目前常見的儲能設備有電池，超級電容、燃料電池+電解池等等。

用電設備。微網建設的目的就是為網內用電設備提供所需電力，系統中全部的發電量的設計以及儲能設備中的電能儲備量的設計，都要圍繞著用電設備總負荷來進行。因為電量總功率是不變的，因此綜合考量網內用電設備的總用電量，對微電網的穩定運行十分必要，因為它們決定了發電裝機容量以及對儲能系統的要求。例如，對一個基于分布式光伏發電的微電網來說，為手機充電的負荷，對系統影響微乎其微，而開啟電冰箱或者空調這樣的用電設備，則對系統管理用電負荷帶來很大的影響。

對外連接設備。一般來說，并網式微電網要與國家電網相連，兩種電力之間的交換要方便快捷容易操作。這種類型的微電網，目前多在校園和醫院中常見，國家電網是主力電網，因外部因素導致國家電網斷電后，可緊急啟用微電網。

2 微電網的運行和作用

2.1 微電網的運行

一般來說，微電網主要有兩種運行模式：

一是并網運行，并網運行就是微電網與國家公用電網相連，微網斷路器閉合，與主網配電系統進行電能交換。儲能系統可以在并網模式下進行充電或放電操作。并網運行時，系統可通過控制裝置安全轉換到離網運行模式。

二是離網模式，當檢測到微電網發生故障，或者是電能符合不滿足要求時，微電網將啟動自我保護機制，及時與國家電網斷開而獨立運行，這種模式也稱為孤島模式。出于安全角度的考慮，兩者切換必須快速平滑。微電網相對于國家電網來說，表現為單一的受控單元，可以隨時進行斷網和并網的切換。微電網內部的電源，主要由轉換系統負責電力的轉換，為網內用電設備提供穩定可靠的電力。

2.2 微電網的作用和意義

微電網的作用和意義，首先體現在就近取能，高效清潔上。因為微電網內部的電源，主要能量來自天然氣、光伏及風電等新能源，排放量少或者是零排放，高效清潔，有利于緩解保護。如在西北地區，風力和光能資源充足，修建大型風電場、光伏電站，用戶在接入電源設備時，就能實現了電能就近使用，最大程度減少在電網中傳輸的電力損耗，進而提升了能源的使用效率。

微電網的作用和意義，還體現在單點連接，減少對國家電網設備沖擊上。微電網與國家電網，是通過微電網與電網系統的公共連接點進行連接的，這樣的做法，最大程度上避免了微電網內電源與國家電網的直接連接。微電網中的電力，主要用于網內供電，不向外進行輸送，因此對國家電網系統的影響可以降至最低。

微電網的意義和作用，最后體現在供電可靠性的提高上。微電網采用的控制方式相對比較先進，大量電力電子裝置，將微電網內各個單元模塊進行科學的連接，通過有效的控制方式，為微電網內提供充足的電力。此外，并網和獨立兩種微電網運行方式，也充分保障了微電網和國家電網的安全運行。

3 茶山生態游引入微電網的必要性和可行性

茶山生態游，是最近幾年才開始出現在旅游市場中的，由于起步較晚，茶山生態游的市場狀況并不樂觀。但毫無疑問的是，隨著人們對旅游的要求提升，以休閑、康養為目的生態游市場前景是廣泛的。正因如此，很多產茶區也將目光投向了茶山生態游開發。電力保障設施，是景區建設的基礎條件之一，因此，討論將微電網的建設并入到茶山生態游的建設當中，有著重要的現實意義。

3.1 茶山生態游引入微電網建設的必要性

我國的產茶區域，多在南方省份的丘陵地帶，地理條件相對惡劣，地質結構復雜，電力基礎設施陳舊，很多供電線路已經是在三十多年前建設的，顯然無法滿足大功率用電的需求。發展生態旅游，首先要解決的就是景區的用電問題，缺乏了電力，不要說將來的景區用電成為問題，連景區的建設用電也很難有保障。如果申請新的線路和供電設施，首先是增大投資，增加景區建設成本，其次是繁瑣的申請手續，線路的選址、電力設施的施工，都會在工期上帶來太多的不確定性。此外，景區的運轉需要大量的電能，這也會造成區域內的用電負荷激增，發電側和用電側的變化，也將會給區域內電網的正常運行帶來了巨大的挑戰。因此，建設環保、清潔、可持續利用的景區內微電網，實現景區內用電滿足或基本滿足需求，顯得十分必要。在人才和財力成本上，可能會比單純的景區建設有所提高，但從長遠角度上來看，微電網的建設必將是一項功在千秋的項目。

3.2 茶山生態游引入微電網建設的可行性

景區內建設微電網項目，在我國已有先例，并為其他區域的微電網建設提供了難能可貴的可復制經驗。如2016年4月投入運營的山東電科院微電網項目，一年內就實現綠色發電21萬度，是山東首個集風、光、柴、長島漁家樂儲于一體的新能源（示范）工程，也是集發電、科研、示范于一體的智能微電網工程，可以實現遠程調控長島微電網的安全運行，在海島遭遇斷電時助力“孤島突圍”。

我國的產茶區完全可以仿照山東電科所的經驗，充分利用維度低，太陽直射時間長的優勢，大力利用景區屋頂、空余場所來安裝光伏發電設備、薄膜發電設備等等。此外，還可以在景區茶園內，風力充足的區域安裝風力發電機，漫山遍野的油油翠綠，夾雜著巨大白色的風力發電機，對景區來說，無疑也是一種景色上的提升。為鼓勵對綠色能源的開發利用，減少大氣污染物排放量，各地政府也陸續出臺了一些新能源開發利用的鼓勵政策，這對茶山生態游引入微電網建設也帶來了利好。此外，還可以與高校、科研單位積極合作，將茶山生態游引入微電網建設做為創新研究項目，以爭取到更多更大的技術支持或資金支持。

總而言之，茶山生態游引入微電網的建設是完全具備可行性的。其項目的建設，將為景區的可持續發展帶來諸多的有利之處。

4 結語

對國家層面來說，微電網的建設，已經上升為一項國家戰略來對待。因此，作為一項創新項目來說，茶山生態游引入微電網建設的意義和不言而喻。即能在景區運營時大量縮減運行成本，提高景區效益，也能為環境建設承擔起企業應負的責任來。本文只是從微電網的建設理論說起，針對茶鄉生態游引入微電網建設的可行性做出了分析，設想了藍圖。茶鄉也應該根據實際情況，具體問題具體分析，來對引入微電網的建設做出更具體的分析和報告，對可行性做出更科學的判斷來，以保障項目的開展更加科學和順暢。