吳鳴：微電網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。

中國電力科學(xué)研究院配電所主任吳鳴在“微電網(wǎng)+售電專場”，發(fā)表了題為“微電網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢”的精彩演講。

演講內(nèi)容如下：

吳鳴：我演講的題目是“微電網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢”，也是梳理一下微電網(wǎng)從2010年在我們國家進行產(chǎn)業(yè)化以來相關(guān)的技術(shù)進展和國際國內(nèi)的發(fā)展動態(tài)，這個報告的主體部分我想跟大家分享未來微電網(wǎng)技術(shù)的前景或者說一些關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的展望。我的報告分成5個方面：微電網(wǎng)發(fā)展過程及典型應(yīng)用、微電網(wǎng)概念及特征，微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀及示范工程，當(dāng)前微電網(wǎng)的不足，未來的發(fā)展趨勢。

1999年美國軍方和美國的電力部門首次提出微電網(wǎng)的概念，歐盟從2002年開始微電網(wǎng)專項研究，日本從2003年開始，中國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界從2009年開始微電網(wǎng)的相關(guān)研究，今天參加會議的張建華老師就是研究微電網(wǎng)的前輩。到2015年，由于儲能產(chǎn)業(yè)和分布式電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多項微電網(wǎng)相關(guān)政策就開始發(fā)布了，微電網(wǎng)政策集中發(fā)布時間就是2015年到2017年。尤其是隨著直流的發(fā)展，目前直流配電和直流微網(wǎng)也成為微網(wǎng)的主要形式。

剛才吳院長已經(jīng)講過了微電網(wǎng)的發(fā)展，我從另外一個角度梳理一下為什么要發(fā)展微電網(wǎng)。第一是最大成為接納分布式電源，這也是要滿足國網(wǎng)、南網(wǎng)對分布式電源的需求。第二是節(jié)能降耗，提高能效，第三是解決無電地區(qū)供電，第四是滿足用戶對供電可靠性的個性化需求，微電網(wǎng)具備一些能力，結(jié)合以后對供電能力會有所提升。第五是提高電網(wǎng)整體抗災(zāi)能力和災(zāi)后應(yīng)急供電能力。第五是智能電網(wǎng)/能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。這是我們對微電網(wǎng)典型應(yīng)用的定位。

微電網(wǎng)的概念和特征。從2017年開始，國家標(biāo)準(zhǔn)和能源局的文件里已經(jīng)開始正式把這個定義明確，上升到國家標(biāo)準(zhǔn)層面或者是上升到國家政策層面，在標(biāo)準(zhǔn)里面規(guī)定微電網(wǎng)是指由分布式發(fā)電、用電負荷、監(jiān)控、保護和自動化裝置等組成的，是一個能夠基本實現(xiàn)內(nèi)部電力電量平衡的小型供電系統(tǒng)，微電網(wǎng)分為并網(wǎng)型微電網(wǎng)和獨立型微電網(wǎng)。這是2017年的國標(biāo)的規(guī)定。在2017年能源局發(fā)的文件里面，對這個定義也做了進一步的明確，基本上也是比較類似的表述。

在2017年的870號文里面提到微電網(wǎng)的幾個特性，一是微型，二是自治，三是清潔，四是友好。首先是微型，電壓等級一般在35千伏及以下，規(guī)模在20兆瓦及以下。自治方面就是具備電力供需自我平衡運行的黑啟動能力，與外部電網(wǎng)的年交換電量一般不超過年用電量的50%。清潔方面是，它主要是用在可再生能源方面。

隨著我國能源產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移，以實現(xiàn)能源安全、清潔、高效利用的風(fēng)、光等分布式發(fā)電得到迅速發(fā)展。微電網(wǎng)是分布式發(fā)電應(yīng)用的最高級拓展和高級應(yīng)用。

第三部分講一下微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀與示范工程的開展。隨著新能源發(fā)電、儲能技術(shù)及新型負荷的發(fā)展，微電網(wǎng)技術(shù)的研究應(yīng)用在全球日益受到關(guān)注，目前微電網(wǎng)仍以關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用示范為主，實現(xiàn)商業(yè)化運營的項目案例較少，中國、美國、日本在該領(lǐng)域居全球領(lǐng)先地位。這底下是全球微電網(wǎng)容量的發(fā)展，大部分還是集中在亞太和北美地區(qū)，預(yù)計未來10年這些地區(qū)仍然保持快速增長，將超過全球容量的50%，尤其是一帶一路沿線微電網(wǎng)的裝機和示范工程，很顯然看來會有一個明顯的增多。

這是國外三個國家或者地區(qū)發(fā)展微網(wǎng)的情況，美國在微電網(wǎng)研究中旨在提高軍事基地能源供給可靠度，同時降低配電網(wǎng)饋線或變電站至少15%的峰值負荷。歐洲發(fā)展微電網(wǎng)主要目標(biāo)是利用可再生能源發(fā)電的規(guī)模化利用，日本目前研究重點已轉(zhuǎn)為融入智能社區(qū)建設(shè)，智能社區(qū)示范主要在海外開展，在法國里昂和美國的夏威夷都有日本建設(shè)的微電網(wǎng)，而且是高水平的微電網(wǎng)。

2015年7月，國家能源局新能源司發(fā)布了第一個關(guān)于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)指導(dǎo)意見，還有2017年7越發(fā)不的推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法，促進并規(guī)范微電網(wǎng)的健康發(fā)展。國內(nèi)的微電網(wǎng)起步相對較晚，但是隨著相關(guān)部委的支持力度提升，我們的進展還是很快的，我們在863、973重點技術(shù)的支持下，我們的微電網(wǎng)的提升還是很大的，目前我們的微電網(wǎng)研究側(cè)重于微電網(wǎng)的控制和優(yōu)化技術(shù)、并聯(lián)管網(wǎng)離網(wǎng)模塊無縫切換，交直流混合微電網(wǎng)和多微網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化的運行等等。

這是微電網(wǎng)在我們國家的發(fā)展趨勢總結(jié)。2012年的時候，能源局委托中科院、天津大學(xué)、中國電科院等科研機構(gòu)開展中國十二五微電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略研究課題研究，提出十二五期間的發(fā)展目標(biāo)，我們國家的微電網(wǎng)元年應(yīng)該是2009年，2011年出現(xiàn)了第一個并網(wǎng)的河南財專光儲微電網(wǎng)。2011年有天津中新生態(tài)城微電網(wǎng)，然后有東澳島風(fēng)光柴儲智能微電網(wǎng)，還有北京左安門智能小區(qū)微電網(wǎng)。到2013、2014年也有大量的項目，2015年有浙江的兩個微電網(wǎng)，這是中國電科院做的一些微電網(wǎng)項目。

這是兩張圖，從2015年到2016年，當(dāng)時在建的微電網(wǎng)有一個區(qū)別，2013、2014年以前微網(wǎng)主要以兩大電網(wǎng)公司支持，2014年以后，他們不再支持，逐漸由社會來承擔(dān)。

下面分析一下當(dāng)前微電網(wǎng)的技術(shù)布局，客觀來說我也去過全國很多地方，看過很多的微電網(wǎng)，但是我覺得我們國家的微電網(wǎng)除了一些重點專項的微電網(wǎng)，還能稱得上微電網(wǎng)的話，大部分還處于比較低級的狀態(tài)，他們大了以后，對電網(wǎng)的沖擊比較大。當(dāng)前的微電網(wǎng)主要有三個不足，第一是在設(shè)備層，一個是多類型、多能流的變流器，作為PQ并網(wǎng)的光伏逆變器來講這個問題不大，但是作為獨立運行的網(wǎng)絡(luò)，目前逆變器的模型或者一些裝置還需要進一步優(yōu)化。第二是缺乏慣性和自主控制能力，儲能的控制沒有很好地考慮電網(wǎng)的特性，目前國內(nèi)很多時候會有電池燃燒的問題，基本原因就是BMS和網(wǎng)之間的高度協(xié)調(diào)沒有實現(xiàn)，導(dǎo)致了局部的能量阻塞，造成了這個事故。第三是可擴展性不足，建好以后，如果想再大一點，或者前期沒有做規(guī)劃，可能這個系統(tǒng)最后的結(jié)局就是重新建，或者徹底的廢棄掉，這是在設(shè)備層。

第二是在系統(tǒng)控制層，運行模式多重化，且采用點表的切換方式，未考慮切換中的暫態(tài)特性，采用集中式的主從控制，過度依賴于通信，系統(tǒng)冗余度較差。

第三是系統(tǒng)特性，單個微電網(wǎng)可接納分布式電源的能力有限，多互補以后微電網(wǎng)怎么向微網(wǎng)轉(zhuǎn)變，冷熱氣等多種能源的接入，虛擬同步機的引入、直流化的虛實，儲能的接口大部分都是直流，DC/DC比DC/AC要簡單，直流化趨勢以后，它怎么控制、怎么優(yōu)化，怎么構(gòu)建一個更加優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟的系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，這也是微電網(wǎng)需要深入研究的問題。設(shè)備層，系統(tǒng)運行控制和系統(tǒng)特性都需要進行深入的研究。

最后是未來發(fā)展趨勢。首先是在裝備層次，很顯然傳統(tǒng)的光伏逆變器不能適應(yīng)未來的多能互補或者快速綜合能源貢獻，要能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用，無擾并網(wǎng)的功能，具備虛擬慣性、提高微電網(wǎng)一次調(diào)節(jié)過程的動態(tài)控制，這是希望發(fā)展的趨勢。在裝備層面要實現(xiàn)分布式的即插即用，這一點講了很多年，一些研究也在做，但是這個受限于微電網(wǎng)的規(guī)模沒有擴大，沒有廠家研究專用的微電網(wǎng)逆變器，微電網(wǎng)發(fā)展應(yīng)該和儲能電站發(fā)展是共同前進的，我的儲能電站是調(diào)頻用的，還是離網(wǎng)用的，不同的設(shè)備需求，它的策略也是要做優(yōu)化的。第二是裝備層面，多層次集中式即插即用，這也是一個發(fā)展趨勢。第三是能量路由器，我覺得這種大型的裝置用在大電網(wǎng)里面還要再商討，但是把微網(wǎng)做成一個終端能量微網(wǎng)是有可能的，構(gòu)建一個電子化微網(wǎng)，這是一個趨勢，它能減少層級，同時把微網(wǎng)的可靠性提高，不需要復(fù)雜的微電網(wǎng)控制協(xié)調(diào)。

在控制層面要突破扁平化的控制，這跟能量路由器的思想邏輯是一樣的。我們國家有另外一個問題，研究微電網(wǎng)的人一開始都研究過大電網(wǎng)，大家的哲學(xué)觀念都應(yīng)該要變化一下，在微網(wǎng)里面可以做一些新的工作。

在系統(tǒng)層面，未來會有一個微網(wǎng)群的概念，將來會出現(xiàn)一個多微網(wǎng)的系統(tǒng)，這也是我們未來研究的熱點，微網(wǎng)群和配網(wǎng)群之間實現(xiàn)一個調(diào)度。

兩大電網(wǎng)公司在今年初都相繼提出要向綜合能源供應(yīng)上轉(zhuǎn)變，怎么將電力、燃氣、水務(wù)、熱力等多種資源捆綁成一種資源，實現(xiàn)彼此耦合，解決有關(guān)能源的有效利用和調(diào)峰的問題，這是微網(wǎng)要解決的問題，當(dāng)然這也是我們電網(wǎng)公司發(fā)展的一個重要的機遇。

我的匯報就是這些，謝謝大家。

(本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核)