新能源多能互補微電網的應用

楊樹全

安徽海螺新能源有限公司 安徽蕪湖 241070

1 微電網的概念

隨著中國經濟由高速發展轉入高質量發展，電力消費也迅速增長，電網結構日益復雜，集中式發電、大電網遠距離傳輸的傳統電網結構也面臨著越來越多的挑戰，成本高，運行難度大。需要一些新型電力發展模式，使電網運行結構更簡便、經濟、高效，以分布式電源為主要單元的智能電網發展模式應運而生。

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

2 微電網的分類

（1）宏觀上微電網大致分為獨立微電網和聯網微電網。獨立微電網可單獨建設、運行的供電方式，和外部電網沒有關系。獨立型微電網可以保證微電網內發電和供電的平衡，實現電網內供電的穩定性。聯網微電網與外部電網一起運行，當外部電網出現故障時，要和外網斷開。利用網內的電源和儲能系統，讓用電負荷的正常供電[2]。

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

3 新能源微電網實現的途徑

新能源微電網的本質特征是小型的源、網、荷、儲等系統化的集成。首先具備風、光等各類分布式能源的條件，在某個區域內多個新能源電源點的小網組成微電網群。其次是利用儲能及電力轉化技術使不穩定的新能源具備較高接入比例；最終是利用智能配網的能源管理及調節系統，實現能源供給與負荷基本的平衡。

以工業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、儲一體化微網為例。光伏發電系統由光伏電池組件、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；風力發電系統主要由塔架、發電機、齒輪增速器、變槳偏航系統、風葉及電控系統，可以離負荷中心就近選點布置；儲能系統主要由集裝箱鋰電池系統、PCS、自動消防系統、視頻監控系統、溫控系統、BMS管理系統、儲能變流器（PCS）系統、EMS能量管理系統、監控后臺系統。項目建成后，光伏發電量600萬kWh，風電發電量為1200萬kW．h，同時利用儲能技術，實現能源供給和使用的智能化匹配及協同運行，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。同時與相同發電量的火電相比，相當于每年可節約標煤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。

該類聯網新能源型微電網項目，能夠充分利用本地區的太陽能資源及風力資源，不僅能減少對電網電力的消耗，減輕了當地電網的壓力，優化了能源結構，也實現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。從節約煤炭資源和環境保護角度來看，使用綠色能源，不僅讓企業享受到綠色發展所帶來的效益，也有助于提升企業形象[3]。

4 新能源多能互補微電網應用前景

從微電網發展情況來看，2013年以前，微電網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，微電網主要應用是園區、用戶的智能小區及智能樓宇等，主要是提倡把新能源接入到用戶側；2015年規模迅速擴張，微電網主要應用是園區或區域電網，接網電壓等級提高到110kV；2016年以來，微電網應用逐步向園區、工業型用戶過度，“互聯網+”的智慧能源模式得到推廣。

國家能源局官網數據顯示，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。持續推動能源消費結構調整，提高清潔能源占比為新能源微電網的發展提供了條件。

（1）以光伏、風能、生物能等為主的可再生能源發電形式將是微電網的“源”；基于局部需求建設的配電網是微電網電力傳輸的“網”；工業及商業用戶是微電網的“荷”，儲能、電力轉換裝置是微電網的“儲”；這樣構成的微電網，促使可再生能源進一步發展。

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

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

5 結語

在中國能源互聯網發展的今天，電網為平臺的現代能源系統特征更為明顯，“三型兩網”加快了電源低碳化的轉型，電網在更大范圍內優化配置資源的能力進一步增強。多能互補的新能源微電網與“三型兩網”更好的結合，將是推進能源發展及經營管理方式變革的重要載體，而微電網本身的源-網-荷-儲的特性使電力系統對清潔能源的接納能力更強，對推進節能減排和實現能源可持續發展具有重要意義。