国家能源局计划在“十二五”期间建成30个微电网项目,使分布式电网达到电网有好接入的标准。但是由于储能系统成本比较高,制约微电网进一步发展。目前我国微电网还处于示范阶段,未来,随着电力体制改革进一步推进,示范区有资格售电,或许微电网大规模发展将指日可待!本文从微电网定义、发展前景、发展瓶颈以及各国微电网示范项目谈起。
微电网是什么?它又有哪些发展的优势和必要性呢?
在专业层面,微电网(也译为微网),是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。它是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。
目前,我国的微电网技术主要试用于分布式光伏发电项目中。同时,在国家科技部“863计划先进能源技术领域2007年专题课题”中也已包含了微型电网技术。有分析认为,微电网可以和现有电力系统结合形成一个高效灵活的新系统,提高供电安全性和可靠性。因微电网具有小型化特点,对建设所要求不高,不占用输电走廊,施工周期短,能够迅速应付短期激增的电力需求。因此,这不仅可以提高供电可靠性,同时还可以降低对环境的污染。
社会民生方面,微电网有利于建设节约型社会,同时,有助于解决偏远地区用电问题。
传统的供电方式是由集中式大型发电厂发出的电能,经过电力系统的远距离传输,通过由高电压变到低电压的多级变送,为用户供电。微电网的应用无需建设配电站,而且可以根据终端用户的需求提供差异化的电能。
因此,发展微电网可避免或延缓增加输配电成本,减少输配电过程中的电能损耗。同时,它可以根据工业用电、居民用电等不同用户的需求,提供个性化供电,实现电力资源的优化配置,从而提高电力利用效率。
对于西部的一些偏远地区,例如青海,新疆等地区,因地域辽阔,人口稀少,建设大电网具有相当高的成本。然而,为了响应国家政策,加快无电地区建设,提高当地居民的生产生活,供电公司不得不面临常规供电过程中输电距离远、功率小、线损大、建设变电站费用昂贵等问题。
微电网发展瓶颈分析
政策、技术瓶颈
我国的微电网技术处于起步阶段,还不够成熟,涉及的先进的电力电子技术、计算机控制技术、通信技术等在微电网中的应用水平不高,且我国尚无统一、规范的微电网体系技术标准和规范,尤其对微电网接入、规划设计、建设运行和设备制造等环节,都缺乏相应的国家层面的技术标准与管理规范。
成本因素制约
微电网建设的投资成本较高成为了制约微电网发展的主要因素,微电网控制系统价格不菲,其储能系统投资成本较高,而储能系统仅占到整个微电网控制系统成本的1/3,加上变配电设置和控制系统,以及后期的运营维护,都导致微电网成本居高不下。
由此可见,在未来2—3年内,微电网仍会处于试点阶段,而不能产业化。
微电网发展前景
“十二五”期间,智能电网的重点任务是发展大规模间歇式新能源并网技术,突破大规模间歇式新能源电源并网与储能、智能配用电、大电网智能调度与控制、智能装备等智能电网核心关键技术。微电网是智能电网的有机组成部分,随着国家加大对智能电网的投资力度,微电网也面临良好的发展机遇。未来随着微电网技术不断成熟、可再生能源成本下降、储能产业发展以及未来化石能源价格的持续上涨,微电网将得到爆发式增长。
各国微电网应用
目前世界上许多国家己开展微电网研究,立足于本国电力系统的实际问题提出了各自的微电网概念和发展目标。作为一个新的技术领域,微电网在各国的发展呈现不同的特色。微电网已成为一些发达国家解决电力系统众多问题的一个重要辅助手段。在此汇总世界各国微电网工程发展现状,希望对未来微电网的技术发展和应用起到一个借鉴和推动作用。
美国
1)电气可靠性技术解决方案联合会(CERTS)
安装地点:俄亥俄州首府哥伦布的Dolan技术中心。
微网组成:三台60kW 燃气轮机;三条馈线,负荷可分为一般负荷、可控负荷和敏感负荷。
示范目的:联网和孤岛模式之间的自动无缝切换;不依赖于高故障电流微网保护;无需高速通信实现孤岛条件下的电压和频率稳定。





3) 通用电气(GE)
安装地点:原计划安装在新泽西Wayne市;2007年9月,在新墨西哥开始建设;后计划迁至夏威夷Forrest市。
示范目的:微网的控制策略、保护;微网上层能量管理。


日本
1) 爱知县(Aichi)
安装地点:2005爱知县世博会,2008年搬迁到日本中部城市机场
系统组成:熔碳酸盐燃料电池270kW+300kW、固体氧化物燃料电池25kW、磷酸燃料电池4*200kW;光伏发电330kW;钠硫储能电池组示范目的:建立多种分布式能源的区域供电系统,并避免对大电网产生不良影响


欧洲
1)西班牙:Labein 联网模式
安装地点:西班牙巴斯克地区的毕尔巴鄂市。
微网组成:发电设备--光伏(0.6kW,1.6kW 和3.6kW),直驱式风机(6kW),2 台63kVA 的柴油发电机;储能装置--蓄电池(48V/1925Ah 和24V/120Ah),飞轮储能(250kVA),超级电容器48V/4500F);负荷(阻性150kW 和50kW,2 套36kVA 的感性负载)。
示范目的:联网模式下的中央和分散控制策略;微网频率的一次、二次和三次调整;联网和孤岛模式切换;通讯协议验证;微网的需求侧管理。

2)希腊:Kythnos 孤岛模式
安装地点:希腊爱琴海基克拉迪群岛。
示范目的:提高供电可靠性;上层调度管理;智能负荷管理。
微网组成:包括两个子系统。
子系统1:三相系统;光伏10kW,蓄电池53kWh,柴油机9kVA;负荷:12户家庭。
子系统2:单相系统;光伏2kW,蓄电池32kWh;用于通讯设备的供电。


3)葡萄牙:EDP 转换模式
系统组成:80kW燃气轮机;负责本地游泳池的电力和热力供应;可以为外部家用、商用、工业提供电力。
示范目的:在联网与孤岛运行状态下,不同的发电与负荷水平时,分析微网行为;在几种运行状态下,演示从联网切换到孤岛状态的可能性;辨识微型燃气轮机的仿真参数;分析微型燃气轮机与柴油发电机组在孤岛模式下的相互影响;切负荷控制策略。

4)荷兰:Continuon 孤岛模式及储能
安装地点:荷兰的Zutphen度假村,荷兰首个微网项目。
微网组成:380V,50Hz系统;335kW光伏,蓄电池;提供200幢别墅电力。
示范目的:联网孤岛自动切换;黑启动能力;维持孤岛运行24 小时;蓄电池智能充放电管理。

5)德国:Demotec
安装地点:德国卡塞尔大学的太阳能技术研究所。
示范目的:联网孤岛模式切换;P-f 和Q-V 下垂控制;不同负荷对微网暂态影响;
分布式电源输出波动对微网稳定性影响。

