張樂(lè)

【摘 要】微電網(wǎng)是由分布式能源、儲(chǔ)能單元、負(fù)荷以及監(jiān)控和保護(hù)裝置組成的集合，是一個(gè)小規(guī)模的熱電聯(lián)產(chǎn)低壓供電網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，微電網(wǎng)發(fā)展迅速。在全球能源互聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境下，微電網(wǎng)具有節(jié)能、環(huán)保、降低發(fā)電成本等優(yōu)勢(shì)。但微電網(wǎng)的應(yīng)用中同樣存在分布式電源成本高、欠缺技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)管制度不完等問(wèn)題，其發(fā)展存在多種挑戰(zhàn)。

【關(guān)鍵詞】能源；微電網(wǎng)；分布式能源

0 引言

近些年來(lái)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)正面臨著化石燃料資源逐漸枯竭、能源效率底下和環(huán)境污染的問(wèn)題。這些問(wèn)題促進(jìn)了分布式發(fā)電的發(fā)展和應(yīng)用，分布式電源和電負(fù)荷組成微電網(wǎng)，通過(guò)低電壓與配電網(wǎng)連接。微電網(wǎng)發(fā)展迅速，具有很強(qiáng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也遇到很多問(wèn)題，面臨著多種挑戰(zhàn)。

1 微電網(wǎng)的概念

微電網(wǎng)是由各種分布式電源、儲(chǔ)能單元、負(fù)荷以及監(jiān)控和保護(hù)裝置組成的集合；具有靈活的運(yùn)行方式和可調(diào)度性能，能在并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行兩種模式間切換；通過(guò)相關(guān)控制裝置間的協(xié)調(diào)配合，可同時(shí)向用戶(hù)提供電能和熱能。

微電網(wǎng)的電源一般為分布式能源，多為可再生能源。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，微電網(wǎng)的系統(tǒng)容量通常在數(shù)千瓦到數(shù)兆瓦之間，微電網(wǎng)一般與配電網(wǎng)相連。

和傳統(tǒng)電網(wǎng)中的大型發(fā)電機(jī)組相比，微電網(wǎng)的規(guī)模較小，微電源一般安裝在靠近用戶(hù)住所的地方，能夠高效地為用戶(hù)供電，大大減少線(xiàn)損，特別適合為一些邊遠(yuǎn)地區(qū)供電。

微電網(wǎng)由兩種運(yùn)行方式：并網(wǎng)和孤島模式。在并網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)與主電網(wǎng)保持全部或部分連接，從主電網(wǎng)輸入或輸出電力。當(dāng)主電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)可以切換到孤島模式下，保證對(duì)用戶(hù)的供電。

2 微電網(wǎng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

在全球能源互聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境下，微電網(wǎng)的發(fā)展具有很多優(yōu)勢(shì)。從電網(wǎng)的角度看，微電網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)是可以將其當(dāng)做電力系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)受控實(shí)體，其可以作為單一的負(fù)荷集運(yùn)行。這確定了微電網(wǎng)的可控性。從用戶(hù)的角度看，微電網(wǎng)有利于就地滿(mǎn)足其對(duì)電能的供應(yīng)需求。

微電網(wǎng)的發(fā)展存在多種有利條件。

2.1 節(jié)約發(fā)電成本

對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行模式下的余熱利用，使得微電網(wǎng)總的能源效率達(dá)到80%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)。多個(gè)微電源的集成也能起到節(jié)約成本的作用，微電源組成的微電網(wǎng)直接將電能分配給本地用戶(hù)，避免了從電網(wǎng)的饋線(xiàn)上輸入、輸出電能，減少了電能的損耗。

微電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)使其適合為邊遠(yuǎn)地區(qū)的用戶(hù)供電，如果從電網(wǎng)系統(tǒng)為這些用戶(hù)供電，減少由于地理問(wèn)題和惡劣氣候條件，會(huì)大大增加供電成本，也難以保證供電的可靠性。

2.2 減少環(huán)境壓力

由于負(fù)荷的快速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)發(fā)電方式的增長(zhǎng)需求導(dǎo)致化石燃料儲(chǔ)備的持續(xù)消耗。因此，大多數(shù)國(guó)家都在尋求常規(guī)能源或可再生能源作為替代能源。同時(shí)，通過(guò)分布式能源的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)環(huán)保清潔能源能夠有效減少環(huán)境壓力。

微電網(wǎng)比常規(guī)的大型火電廠(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響要小，且氣體和顆粒物排放減少，最終可有助于應(yīng)對(duì)全球變暖。用戶(hù)與微電源的直接接觸，將大大增強(qiáng)電力用戶(hù)合理使用能源的意識(shí)。

2.3 運(yùn)行投資方面

微電網(wǎng)的應(yīng)用可以有效縮短微電源和負(fù)荷之間的電氣和物理距離?？梢杂行p少輸配電饋線(xiàn)的擁堵，降低輸配電電能損耗，并且通過(guò)適當(dāng)?shù)馁Y產(chǎn)管理，能夠減少在輸電荷發(fā)電系統(tǒng)擴(kuò)展中的投資。

2.4 改善電能質(zhì)量

微電網(wǎng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量和供電可靠性的改善。分散供電可以更好的匹配供應(yīng)和需求，減小大規(guī)模傳輸和發(fā)電中斷的影響，并且通過(guò)微源的黑啟動(dòng)策略，可以實(shí)現(xiàn)最小化故障停機(jī)時(shí)間。

2.5 市場(chǎng)參與優(yōu)點(diǎn)

在市場(chǎng)參與的情況下，制定由市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的微電網(wǎng)運(yùn)作程序，將顯著降低現(xiàn)有發(fā)電公司的市場(chǎng)支配力。模塊化即插即用的微電源的廣泛應(yīng)用，可有助于降低電力市場(chǎng)的能源價(jià)格。配電網(wǎng)投資和分布式發(fā)電利用率之間適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)平衡，有可能使長(zhǎng)期電力用戶(hù)的價(jià)格降低大約百分之十。

3 微電網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)和劣勢(shì)

雖然微電網(wǎng)有很多優(yōu)勢(shì)，但其發(fā)展依然受到經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)支持、市場(chǎng)等方面的制約：

1）微電源成本高。分布式能源的裝成高時(shí)微電網(wǎng)發(fā)展中的一個(gè)極大的難題，不過(guò)目前我國(guó)政府機(jī)構(gòu)對(duì)于分布式能源的安裝和使用有多種形式的補(bǔ)貼以鼓勵(lì)投資和降低成本。

2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)欠缺。微電網(wǎng)的應(yīng)用目前還尚未成熟，缺少可行的的運(yùn)行和保護(hù)問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)。

3）技術(shù)上的困難。在微電網(wǎng)的管理、保護(hù)和控制，微電源的選擇、分級(jí)和位置確定等方面缺乏技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式間的無(wú)縫轉(zhuǎn)換仍然是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

4）行政和法律障礙。在大多數(shù)國(guó)家，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的立法和法規(guī)來(lái)管理微電網(wǎng)的運(yùn)行。一些國(guó)家的政府鼓勵(lì)建立綠色能源微電網(wǎng)，但尚未對(duì)將要實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 微電網(wǎng)運(yùn)行中需要解決的問(wèn)題

微電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中有很多需要解決的問(wèn)題，在微電網(wǎng)普及之前，為了達(dá)到微電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，很多技術(shù)、監(jiān)管和經(jīng)濟(jì)上的問(wèn)題都還不夠完善。

為保證電能質(zhì)量，微電網(wǎng)必須維持短時(shí)的有功、無(wú)功功率平衡，且需要制定微電網(wǎng)的發(fā)電計(jì)劃、最優(yōu)潮流運(yùn)行以及負(fù)荷經(jīng)濟(jì)調(diào)度來(lái)維持微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

微電網(wǎng)中電能的生產(chǎn)、供應(yīng)和存儲(chǔ)必須根據(jù)微網(wǎng)中負(fù)荷需求和長(zhǎng)期能量平衡進(jìn)行合理的規(guī)劃。發(fā)電和負(fù)荷之間臨時(shí)的平衡失調(diào)應(yīng)通過(guò)適當(dāng)?shù)呢?fù)荷預(yù)測(cè)和需求側(cè)管理來(lái)緩解。負(fù)荷轉(zhuǎn)移可有利于使需求曲線(xiàn)變平緩，從而減少備用容量。

5 總結(jié)

微電網(wǎng)的應(yīng)用可以全面提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，滿(mǎn)足用戶(hù)用電需求的靈活性。微電網(wǎng)若能普及，不僅可以提高發(fā)電廠(chǎng)的能源利用效率，并且可以很大程度上減少對(duì)環(huán)境的熱污染。但是微電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)，其與主電網(wǎng)的連接和孤島運(yùn)行模式的切換以及運(yùn)行管理方面仍尋在大量的技術(shù)難題需要解決。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]