綜合智慧微網技術應用研究

國電投河南工程運維有限公司 廖 遠

目前，智慧能源市場具有空間大（萬億級規模）、需求緊迫（缺少專業化公司）、藍海市場（滲透率低）等特點。隨之而來的能源領域的新技術應運而生[1]。其中，綜合智慧微網技術是我國發展清潔能源、保證電網安全可靠的有效途徑之一。本文研究討論了一種綜合智慧微網技術在某項目具體場景中的應用。

1 三網融合總體架構

依托集團公司天樞體系的“云網邊端”，云為天樞云，網為安全可靠的網絡通道，邊為天樞一號，端為能源終端。以天樞體系構建能源網，融合社群網、聯通政務網，實現三網融合戰略落地。

第一，構建智慧物聯體系，支撐新型產業數字化建設：形成“云—網—邊—端”的能源工業互聯網架構，促進產業融合，為各單位上云用數賦能。

第二，以客戶為中心，形成智慧能源服務新生態：以客戶為中心，提供端到端的智能化服務，實現能源需求客戶、能源供給客戶、三網融合客戶之間供需融合，構建新的商業模式和服務生態。

第三，數據驅動，開拓新場景，實現新價值：深挖政務網、社群網用能場景，與能源網產生化學反應，創造三網融合新價值。

三網融合總體架構如圖1所示。

圖1 三網融合總體架構圖

2 本項目綜合智慧微網系統控制管理

本項目規劃建設123.4134MW 分布式光伏，包含農戶、一般工商業、綜合智慧能源等多種供能形式，首次將綜合智慧微網應用到三網融合（能源網、社群網、政務網）項目中。系統架構如圖2所示。

圖2 綜合智慧微網系統架構圖

2.1 市電在線工作模式

模式1：陽光充足時，光伏發電系統滿負載發電，發電優先保證“能源e 站”負載，同時可供儲能充電、其余交直流負載和余電上網。

模式2：光伏發電能力不足，儲能介入配合光伏優先保證“能源e 站”負載用電，其余負載由市電保證供電。

模式3：夜間光伏無發電，由儲能和電網共同保證“能源e 站”負載用電，其余負載由市電保證供電。

模式4：夜間光伏無發電，儲能電量放凈，由市電保證“能源e 站”負載和其余負載用電。

2.2 市電消失工作模式

模式1：當陽光充足，負載較小時，系統調度側限制光伏發電，光伏發電系統按調度指令并網發電，多余發電能力向儲能充電。

模式2：當陽光充足，負載較大時，系統調度側不限制光伏發電，光伏發電系統并網滿發，發電可同時供“能源e 站”負載、儲能，以及其余交直流負載。

模式3：夜間或發電能力低于調度指令的情況下，儲能系統放電并網，優先保證“能源e 站”用電。

3 本項目綜合智慧微網的盈利模式

本項目以“發電供能收益+返點分享收益”為主要盈利模式。以分布式光伏、零碳智慧民宿、電動汽車、電動自行車充電、源網荷儲交直流智慧微網等能源網供能設施為基礎，獲取發電供能收益，保障項目的基本收益。用戶需在三網融合平臺注冊使用上述設施，以此擴大能源網用戶數量，擴充三網融合用戶群體。同時，積極服務政府和當地企業單位，與政府文明積分、企業生態橋工程相結合，構建數字化會員積分體系。此外，在鄉村“能源e站”、三網融合平臺等預留廣告空間，通過廣告宣傳獲取額外收益。

4 本項目綜合智慧微網技術創新點

4.1 首次采用“源網荷儲”交直流智慧技術

第一，“源網荷儲”交直流智慧微網設備定制化開發，打通交直流微網推廣的關鍵障礙。

第二，創新網絡架構，實現綠電和市電的強制分離，確保綠電定點定向投放，提高綠電使用比例，助力打造零碳電廠。

第三，光伏發電以直流直接入網，不經交流變換和變壓器環節，降低了工程投資和運行損耗。

第四， 與母公司集控平臺結合，實現集中管理、遠程可測，并預留后期遠程可控條件。

第五，滿足各種場景下的系統穩定運行。

第六，創新調控策略，具備黑啟動能力，實現孤網運行，大幅提高供電可靠性。

第七，引入直流可調負荷，提高系統運行效率和調節能力。

4.2 V2G充電樁首次作為儲能系統容量補給應用

V2G 充電樁把電動汽車作為流動儲能嘗試應用到本項目，白天光照充足時，由光伏發電為電動汽車充電，夜間光伏無發電時，由電動汽車放電至電網，作為儲能容量的補充，有效提高供電時長。

4.3 為搭建低壓側柔直互聯網奠定基礎

隨著項目所在地區綜合智慧微網開發場景的增多，通過導線將各個場景直流側DC750V 母線進行互聯，形成低壓側柔直互聯網，各個場景接入的光伏和儲能等電源形成共享及互補，提高綠電就地消納，有效提高微電網可靠性和可調節性，最終形成綜合智慧零碳電廠區域運營單元。

4.4 打通農產品上行通道

本項目為首個打通“三網融合”農產品、特色工藝品上行通道的項目，通過數智化運營平臺，實現商品的宣傳推廣、下單購買、貨品配送，提高農產品上行各環節效率，降低運營成本，使農戶能夠增收節支，實現共同富裕。依托農產品上行惠農政策，使更多農戶加入“三網融合”，獲取縣域市場資源，收集用戶信息，獲得引流收益和銷售返點。

5 本項目綜合智慧微網技術推廣價值

未來在一些典型區域和場景、工業園區、數據中心等推廣基于“源網荷儲”的綜合智慧微網有廣闊的市場前景。同時，通過改變交直流電網的電壓等級（如AC10kV、DC±10kV）可以接入更大規模的分布式電源及用戶側儲能，建立基于“源網荷儲”的大規模智能交直流供電網絡，滿足更多的應用場景。

第一，在光資源豐富而本地無法消納地區，綜合智慧微網可與大中型用電企業配套建設，如新能源直流制氫等，不僅可消納豐富的光資源，也能減少碳排量。

第二，季節性缺電地區，如長三角、珠三角、成渝地區夏季高溫天氣經常用電緊張，有時不得不拉閘限電，對企業生產經營造成不利影響。而夏季光資源豐富，綜合智慧微網可提供大量清潔能源，為企業正常運營保駕護航。

第三，電網薄弱的偏遠地區，由于輕載、長距離輸送線路引起充電功率過剩，系統整體電壓偏高，調壓困難，在主干線路發生故障或檢修情況下，將導致停電，供電可靠性低，影響正常生產、生活用電。綜合智慧微網不僅能有效利用附近光資源，降低對電網的依賴，提高供電可靠性，也可改善電能質量，為正常生產生活提供保障。

第四，白天負荷重，夜晚負荷輕的場所，如充電站、高鐵站、旅游名勝景區、高新技術園區等，該類場所用電負荷特性與光伏發電特性較為吻合，宜優先推廣。

第五，對供電可靠性要求較高的場所，如機場、冷庫、中大型醫院、超高層建筑等，綜合智慧微網在提供光伏電能的同時，儲能部分還可以作為備用電源，增強供電可靠性。

第六，推廣鄉村“能源e 站”，打造新能源利用和增值服務實體物理展示空間，以鄉村“能源e 站”智慧大屏、健康一體機、V2G 充電樁等交直流配套設備為載體，實現光伏報裝、積分排名、綠能積分商品兌換、線上購物、寄存快遞、健康監測、就醫購藥等便民服務，營造數字黨建與新時代文明實踐的空間載體，為政府帶動區域經濟效應、增加就業崗位、聯通各鄉鎮集體，助力美麗鄉村建設。

第七，提升鄉村數智化治理服務。在各地區縣域光伏市場開發場景中，通過為政府提供鄉村數智化治理服務，優化智慧治理，幫助提升數智化基層治理水平，聯通政府，實現雙向引流，進一步提升縣域市場開發能力。

6 項目綜合建設過程中的問題分析

第一，本項目綜合智慧微網的設計團隊、平臺開發團隊、互聯網企業團隊、商業模式研究團隊配合不夠緊密，仍需磨合。需要進一步加強團隊之間的銜接配合，明確各方工作范圍，提供強有力的技術支持，派專人專班駐守現場，推動示范項目落地。

第二，綜合智慧微網在面對不同的應用場景、不同的用戶需求時，會有不同的運行策略，會使微網的系統架構、設備選擇發生變化。需要根據具體的項目具體分析。

第三，國內綜合智慧微網系統起步較晚，低壓直流設備相對于交流設備來說，標準化程度低，生產廠家少，不同廠家對于同一方案的設備配置不同。需要以項目控制策略和要實現的功能為主導，讓廠家配合方案，而不是方案配合廠家。

7 結語

第一，通過該項目“示范引領、試點先行”進一步促進企業創新驅動轉型發展，加快培育“三網融合”生態，引導“三網融合”新模式、新業態落地實施。快速落地“三網融合”運營新模式，形成可復制可推廣的企業特色價值倍增體系，實現自身企業價值。打造“三網融合”企地合作的“金招牌”，為企業縣域經濟高質量發展探索出一條可復制、可推廣的新路徑。

第二，本項目以分布式光伏為主，按照火電煤耗（標準煤）每度電耗煤304.9g，建設投運25年共可節約標準煤約1262784.4t、可減少NOx 排放量約741.4t、減少SO2排放量約662.7t、減少CO2排放量約3445839.9t，對減輕環境污染有一定的促進作用。

第三，本項目是跨界融合的戰略性探索，是令人充滿期待的嶄新起點。通過技術集成、創新商業模式、豐富服務功能、提升居民體驗，進一步協同推進農村能源革命和鄉村振興戰略，通過“能源+”新業態綜合創造經濟價值、生態價值和社會價值。