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首页 >>> 特刊七版
微电网迎黄金发展期 数字化创新推动价值实现
 
  来源:中国建设报     2017-09-18
 
 

近日,国家发展改革委、国家能源局印发《推进并网型微电网建设试行办法》(以下简称《办法》),旨在推进能源供给侧改革,促进并规范微电网健康发展,引导分布式能源和可再生能源的就地消纳,建立多元融合、供需互动、高效配置的能源生产与消费体系。微电网本身独具的诸多优势、创新技术的发展以及政策利好等一系列因素正在为其发展创造机遇,或将迎来新的爆发点。

微电网的部署强调新技术的应用,使分布式能源围绕共同目标进行协作,并帮助运营方制定可优化互联网系统的运营和管理的分析战略以及缓解双向电力系统的设计局限。为此,一些微电网领域的先行者,关注微电网技术在分布式能源中实现最佳协作方式,并通过创新实践力求实现微电网效益最大化。

微电网的优势

在业内人士看来,微电网在能源可靠性、能源易获取、能源独立和能源成本优化四个方面拥有突出优势。首先,微电网能够独立于主电网,实现自给自足,从而提高了供电弹性。当主电网遇到重大问题时,微电网能够快速解耦,并仍然可以继续从地方电源供电。此外,在风险可预测的情况下,可通过有意采取预防策略为微电网做好准备。当微电网本身出现问题时,微电网能够进行备份,并自动进行重新配置。

在能源获取方面,微电网可以加快智能电网的部署,并增加发展中国家民众获取能源的机会;还可通过整合更多可再生发电方式来减少化石燃料消耗,有助于“能源独立”的实现。此外,微电网可利用能源灵活性优化能源结构和电网平衡,优化能源成本。其目标之一是实现地方可再生绿色能源的自给消费,以便能够部分或全部取代主电网提供的能源,从而有助于减少与能源有关的温室气体排放。另一个目标则是将现场分布式发电作为灵活的能源资源,以优化需求响应程序的参与情况。

微电网技术创新与优化

在部署方面,微电网基于其优势,旨在通过高效分布式能源集成以及灵活的控制,以符合经济、低碳、安全等全球能源转型的期望。为了满足这些性能目标,微电网技术需要围绕以下几个方面,在系统控制与保护、分布式能源管理及能源控制上寻求优化与创新。

保证安全和可靠的运营:《办法》中指出,微电网内部需具有保障负荷用电与电气设备独立运行的控制系统,具备电力供需自我平衡运行和黑启动能力。此外,微电网与外部电网的交换功率和交换时段具有可控性,可与并入电网实现备用、调峰、需求侧响应等双向服务。

在微电网中,本地分布式发电及脱离主电网孤岛运行的能力为保护系统的设计带来新的挑战。随着微电网运行条件的改变,网络拓扑结构也将发生变化。因此,短路电流容量的大小和方向都可能不同。保护系统必须经过精心设计,以便在各个运行模式所有可能出现的故障情况中确保人员和设备的安全,同时避免因错误的保护识别而导致宕机。除了保护系统的设计,在微电网应用中,电能质量的测量更加重要,应对谐波、频率变化、瞬变、电压骤降和骤升在内的特定电能质量问题进行监测和分析,并使其保持在正常运行范围内。

控制分布式能源:《办法》中指出,微电网具有“清洁”这一基本特征,规定其以当地可再生能源发电为主,或以天然气多联供等能源综合利用为目标的发电型式,鼓励采用燃料电池等新型清洁技术,其中可再生能源装机容量占比在 50%以上,或天然气多联供系统综合能源利用效率在70%以上。大多数分布式电源使用逆变器来接入电网(太阳能光伏、风力、电池、燃料电池等)。将逆变式可再生发电与传统发电机相结合时,这将变得特别困难。除了可再生能源自带的间歇性以外,逆变器不具有转速和电网频率之间的天然惯性连接。而利用逆变式发电机(IBG)的创新概念可以帮助克服此前提到的稳定性挑战。将此类IBG与传统的发电机相结合,将有效解决大多数微电网暂态稳定性相关的问题。

优化能源控制:微电网控制器负责整个系统的运行。这个协调层管理本地发电和存储功能、负载管理和电网服务,以达到能源成本、二氧化碳排放和可靠性相关的预期目标。通过以下几种技术解决方案可以实现微电网控制器的高效运行。第一,最直接的解决方案是使用中央控制器来收集操作信息,直接与SCADA或云服务进行交互,以运行优化算法,将选定的策略部署到不同的互联资产上; 第二,解决方案是实现分布式微电网控制器。这意味着每个组件都参与系统优化,并直接与其同类进行协作。此外,运营者也可以综合上述两种解决方案。例如,在多设施微电网的情况下,将单设施微电网控制器(集中式操作)与多设施微电网系统协调的分布式方法相结合,会获得很好的效果。

苑仲凛