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微电网的市场前景如何?
日期:2022-03-21    浏览次数: 771

  一、微电网的由来

  近年来,分布式发电( Distributed Generation,DG )具有投资小、环保好以及灵活性高等优点,得到了快速的发展。但它对大电网的影响却是不得不考虑的一个问题,数量众多的分布式电源接入配电网后,传统辐射状的无源配电网络将变成一个遍布中小型电源和负荷的有源网络,潮流也不再单向地由变电站母线流向负荷。从技术上来说,配电网根本性的变化使得电网各种保护定值和机理发生了深刻变化,同时分布式电源的并网运行可能会引起电网电压和频率的偏移,电压波动和闪变等电能质量问题给电网安全运行带来很大威胁,所以,尽管分布式发电技术具有极大的应用潜力,但仍然无法被电力部门所接受。

  IEEE P1547《分布式资源与电力系统的互联标准》对分布式能源的单独并网标准做了规定:当电力系统发生故障时,分布式电源必须马上退出运行,这大大限制了分布式能源的充分发挥,也间接限制了新能源的利用。为了协调大电网与分布式电源间的矛盾,充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益,21世纪初,学者们提出了微电网的概念。

  微电网可以实现消费者对高电价的规避、对清洁能源的渴望以及对天然气热电联产的经济效益的青睐。随着人民支付能力的逐步提高以及分布式电源技术的逐渐发展,人们觉得大电网并不灵活,存在机械化和单一化的问题,不能完全满足每个用户个性化的需求,在技术和需求结合的情况下,大量的微电网应运而生。

  二、什么是微电网

  微电网也称为微网,是未来电力系统的一种形式,在改善电能质量和系统稳定性以及在缓解能源和环境压力上都具有特殊的优势。是一种新型网络结构,是一组由微电源、负荷、储能系统的控制装置构成的系统单元,可同时提供电能和热量。微电网内部的电源主要是由电力电子装置转换,其大多为可再生能源,包括微型燃气轮机、内燃机、燃料电池、太阳能、风力发电机和生物质能等提供必需的控制。微电网相对外部大电网表现为单一的可控单元,同时满足用户对电能质量和供电可靠性、安全性的要求。微电网能够实现自我控制、保护和管理,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。

  对于电力系统,微电网可视为电力系统可控的细胞,这个细胞可以被控制为一个简单的可调度负荷,可以在数秒内做出响应以满足传统系统的需求;对于用户,微电网可以作为一个可定制的电源,以满足用户多样化的需求,如增强局部供电可靠性,降低馈电损耗,支持当地电压,通过利用废热提高效率,提供电压下限的校正,或作为不间断电源。

  综上所述,微电网是相对于传统大电网的一个概念,微电网和大电网通过进行能量交换,双方互为备用等方式,提高了供电可靠性。因此,开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,同时也是传统电网向智能电网的一个过渡。

  三、微电网的特性

  1、包容性

  包容是微电网发展的重要方向。微电网的包容性主要体现在以下几个方面:

  (1)微电网能够有效接纳分布式电源。通过引入储能技术和智能控制技术,可有效改善分布式电源的波动性及间歇性影响。

  (2)微电网与大电网相兼容作为补充单元参与并网运行。

  (3)微电网能够包容先进的电力技术,例如快速仿真计算、电源优化控制、分布式储能、先进的能量管理以及高级计量等技术。

  (4)微电网可根据自身发展需要,允许更多小型模块化的装置接入,易于扩展规模,且可即插即用。

  2.灵活性

  充分发挥微电网小型化、模块化、分散式的特点来弥补大电网的不足。

  (1)微网具有单一可控、灵活调度的特点,可作为备用电源。在大电网异常情况下,确保重要负荷的供电。

  (2)微电网运行模式的灵活切换可以保证在紧急情况下能够从大电网解列,实现独立运行,提高所辖负荷的供电可靠性;同时具备黑启动能力,能够提高灾后应急能力。

  (3)微电网可以实现偏远地区供电。其灵活组网的特点能适用在偏远农村地区,通过因地制宜地组建不同形式和规模的微电网,解决偏远地区用电难的问题。

  3.定制性

  微电网的定制性体现在用户对电力的需求。

  (1)微电网可以组建在中心城区,通过对负荷分级,提供分级供电,满足不同用户的电能质量需求,实现灵活供电。

  (2)微电网通过利用电力电子装置、固态控制器、快速故障解除开关、储能系统等元件,向电能质量敏感的用户提供所需的可靠性水平和电能质量水平。

  4.经济性

  微电网融合了电能的生产、交换、分配、消费等环节,不仅涉及发电商和用户的利益,还与整个电网的经济利益密切相关。

  (1)有利于微电网内部用户的利益。在外部电网出现故障时能够保证用户的用电质量,尤其是减少商业用户因停电带来的经济损失;同时可以引导用户根据自身需求消费电能,节约电力消费。

  (2)有利于微网内发电商的利益。微电网孤网运行的特点能够为其内部的发电商延长能量出售,从而提供额外的经济效益。

  (3)有利于整个电网的经济利益。微电网通过与大电网的协调控制,能够综合优化能量利用、运行效率和环境排放,对市场交易和资产配置统一管理,延缓电网的投资,实现整个电网的经济高效运行。

  5.自治性

  自治运行是微网基本特点。作为小型能源网络,自治要求微网能够实时维持自身的能量平衡,可脱离主网独立运行。

  (1)基于实时通信、快速控制和储能单元,微网能够在稳态和暂态过程中实现功率平衡和电压、频率的稳定。

  (2)通过实时监控及时预警故障前兆,降低故障概率,并能对已发生的故障自动采取措施进行控制和纠正,使系统迅速恢复到正常运行状态,确保微网安全可靠运行。

  四、微电网的发展前景

  在具体实施方面,我国的河北、天津、河南、浙江、珠海等地已经在进行微电网示范项目的研究及建设。其中,珠海东澳岛微电网项目的建成,解决了岛上长期以来的缺电现象,最大限度地利用海岛上丰富的太阳光和风力资源,最低程度地利用柴油发电,提供绿色电力。微电网行业研究小组分析认为,微电网是大电网的有力补充,是智能电网领域的重要组成部分,在工商业区域、城市片区及偏远地区有广泛的应用前景。

  随着微电网关键技术研发进度加快,预计微电网将进入快速发展期。国内虽然对微电网的研究取得一定的进展,但与欧洲、美国及日本等由研究机构、制造商和电力公司组成的庞大研究团队相比,我国在研究力量和取得成果上仍存在较大差距。近三年,微电网开始逐渐走到政策前台,国家能源局也计划在“十二五”期间建设30个微电网示范工程,各级政府已经出台了一些支持性政策,自下而上推动力越来越显著。2015年陆续有一批重大示范工程获批,预期未来各地会有更多政府或企业主导的项目上马,微电网在国内的市场将非常广阔。

 

文章来源:知乎再现叶荣添,如侵联删

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