分布式光伏上網的“利器”：微電網

　　近日，國家863課題"高密度分布式能源接入交直流混合微電網關鍵技術"示范工程在浙江上虞投入運行。據了解，該示范工程提供了高密度分布式能源接入的新模式，為光伏、風電等新能源安全穩(wěn)定接入大電網掃清了技術障礙，在國內首次實現交直流混合微電網用戶側的商業(yè)化運營，能滿足今后電力用戶多樣性需求。

　　為了解決能源與環(huán)境問題，世界各國都一直致力于推進新能源領域的發(fā)展，但由于新能源能量密度偏低，進行大功率電力發(fā)電時需要適合的場地，并且電力不穩(wěn)定，屬間歇式電力源，極易對大電網造成嚴重沖擊。而微電網技術的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術方向。

　　"微電網"相對傳統(tǒng)"大電網"而言，采用先進的控制技術以及電力電子裝置，把分布式能源和它所供能的負荷以及儲能等設備連接形成一個微型的完整電網。這種"微型"的電網是從發(fā)電、輸變電直到終端用戶的完整電力系統(tǒng)，既可以自身形成一個功能齊全的局域性能源網絡，以不干擾輸配電系統(tǒng)的方式"孤網運行"；也可以通過一個公共連接點與市政電網并網連接，即當微電網電源功能不足時可以通過大電網補充缺額，發(fā)電量大時可以將多余電量饋送回大電網。必要時，兩種模式間可以進行切換。

　　微電網全球市場收益或達9.1651億美元

　　目前，微電網已成為一些國家解決電力系統(tǒng)眾多問題的一個重要輔助手段。在美國，并網型微電網滿足了美國最大的居民住宅--紐約聯合公寓城（Co-OpCity）的能源需求，并且在極端天氣的情況下保障系統(tǒng)的供能安全。該項目的核心設備是西門子公司生產的能夠實現冷、熱、電三聯供（CCHP）的燃氣輪機、蒸汽輪機以及控制系統(tǒng)。該能源站總裝機容量達到40兆瓦，可以滿足全部6萬名居民24兆瓦的用電負荷峰值需求，其余16兆瓦容量發(fā)出的電力被出售給大電網。

　　在英國，蘇格蘭的埃格島（IsleofEigg）是海島離網型微電網成功應用的典范。因地制宜的微電網充分利用了當地的自然資源，其中發(fā)電系統(tǒng)主要由分布式光伏、小型風力發(fā)電和水力發(fā)電設施組成，總裝機容量為184千瓦。多余的可再生電力被儲存到電池陣列中，天氣條件不佳的情況下，電池組可以為全島提供一整天的電力。該微電網中還包括兩臺70千瓦的柴油發(fā)電機，以備不時之需。

　　在印度，印度理工學院的研究人員為農村家庭開發(fā)了光伏微電網，包括一塊125瓦的太陽能電池板、1千瓦時的儲能電池、控制箱和直流家電。不同于普通的交流用電，這套戶用微網以直流電運行，避免了光伏、電池和家電之間交直流轉換引起的能量損失。整套系統(tǒng)的成本比架設電網的方式更低，供電也更加可靠。已經接入市政電網的家庭也可以將其作為優(yōu)質的備用電源，免除電網頻繁斷電帶來的困擾。同時，研究人員也開發(fā)了覆蓋多戶家庭的500瓦和7.5千瓦的微電網。目前，這套系統(tǒng)已經為超過4000戶的農村家庭提供了電力。

　　據國際市場研究機構Technavio發(fā)布微電網儲能市場研究報告稱，2017-2021年，全球微電網儲能市場年復合增率將達到16.72%，市場收益達到9.1651億美元。

　　我國微電網多用于分布式光伏

　　與國外相比，目前我國的微電網技術主要試用于分布式光伏發(fā)電項目中。由于電網為了保障自身運行安全，要求小型光伏電站接入電網的總裝機容量不能大于上級變壓器容量的15-30%，因此分布式光伏無法大量接入電網，這對于分布式光伏的發(fā)展而言極其不利。對此，從2015年，政府有關部門就不斷的發(fā)布相關政策，要求在電網未覆蓋的偏遠地區(qū)、海島等，優(yōu)先選擇新能源微電網方式，探索獨立供電技術和經營管理新模式。

　　2016年1月，猛獅科技首個智能微電網示范項目在江蘇鎮(zhèn)江并網成功。據了解，該項目位于江蘇省鎮(zhèn)江市高新區(qū)丁卯科技園，利用園區(qū)停車場車棚頂部空間建成，配置了20kW光伏系統(tǒng)、100kWh三元鋰電池組、200kWh磷酸鐵鋰電池組和超級電容，是集光伏發(fā)電、鋰電儲能、交流充電和大功率直流充電于一體的"光、儲、充一體化"的高科技項目。

　　2017年3月22日，國家能源局新疆監(jiān)管辦公室向龍源吐魯番新能源有限公司頒發(fā)電力業(yè)務許可證(供電類)，標志著龍源電力承建的吐魯番新能源城市微電網示范項目成為全國首個獲得電力業(yè)務許可證(供電類)的微電網示范項目。該項目在293棟居民樓頂建設屋頂光伏8.7兆瓦，同期建設1座10千伏開關站及監(jiān)控中心、1座1兆瓦儲能裝置、1座公交充電站、4回10千伏環(huán)網及27臺箱變，通過微電網系統(tǒng)向區(qū)域內5700多戶居民及機關事業(yè)單位、商業(yè)用戶、地緣熱泵等用戶供電。

　　5月，發(fā)改委、國家能源局下發(fā)《關于新能源微電網示范項目名單的通知》，28個新能源微電網示范項目獲批。據悉，這批項目帶來的新增光伏裝機量為899MW，新增電儲能裝機超過150MW。其中，位于山西太原西山生態(tài)產業(yè)區(qū)新能源示范園區(qū)的微網項目，總投資高達111.9億元，將有19個微網組成微網群。

　　9月，河北省發(fā)改委明確了首批4個多能互補項目和3個新能源微電網項目的建設內容。4個多能互補項目和3個新能源微電網示范項目中，共包含378.54MW光伏項目和49.6MWh儲能項目。

　　微電網發(fā)展仍存在諸多挑戰(zhàn)

　　盡管我國在微電研究和實際建設上取得了一些成果，但與美國及英國等由研究機構、制造廠商和電力公司組成的龐大研究團隊相比，仍存在較大差距。浙江省電力科學研究院專家張雪松表示，微電網在實際應用中還存在諸多挑戰(zhàn)，主要有微電網建設、運營模式與目前電力法規(guī)存在一定的沖突，國家相關政策尚不明晰；微電網中應用的關鍵設備還不夠完善，國家層面缺乏統(tǒng)一的技術標準，而且運行技術有待深入研究和驗證。此外，微電網建設的投資成本較高也成為了制約微電網發(fā)展的主要因素之一。

　　北控清潔能源執(zhí)行總裁王野也認為，微電網的運行控制充滿挑戰(zhàn)，尤其是當微電網從單一"光伏+儲能"轉變?yōu)槎喾N能源的互補時，即在整個微網里面除了光伏發(fā)電，還有儲能、風力發(fā)電，有的地方微電上還可以加上燃氣發(fā)電，或者加上一個柴油機發(fā)電，并且它的電流源、電力電子變流器，同步發(fā)電機等各類能源設備不同，且電源數量多，單機容量在地理上分散，發(fā)電功率波動、負荷變化、儲能等都存在差異。