微电网，作为电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式，因其独立性强，能够灵活参与电力市场交易，因而开展售电改革等具体措施的可操作性更强。
本期电力急先锋带你走进微电网，了解微电网的发展近况、发展机遇及核心技术。
【吴鸣：中国智能微电网近期发展情况和展望】
(本文根据“2015第四届分布式发电与微电网技术大会”演讲PPT编辑而成)
一、中国智能微电网近期发展情况
2012年3月，能源局委托中科院电工所、天津大学等科研机构开展《中国“十二五”微电网发展战略研究》课题研究，提出“十二五”期间在全国推广建设30个新能源微电网示范工程。2012年7月，国家发改委发布《可再生能源发展”十二五”规划》和《太阳能发电发展“十二五”规划》，明确提出到2015年底建设30个新能源微电网示范工程。
1)微电网的主要技术路线是互补、互动、分组、多能、多源、多级、多模式、多类型和控制。
2)微网主要组成部分
3)微网主要控制技术
4)微网主要核心装备：
能量管理系统;协调控制与通信系统;就地控制与保护系统;分布式电源系统以及混合储能系统及其控制器。
5)微电网主要形式是交流微电网、直流微电网、交直流混合微电网和微网群。
6)微电网的主要功能：改善电能质量，维持系统稳定;统一抽调控制分布式发电装置;通过储能，使分布式发电单元可调度;增强系统并网可靠性，优化能量管理;保障供电可靠性;提高新能源发电并网性能。
7)微电网并网技术标准体系：体系包括6类、11个子系列、20项标准，3项国标、1项行标正在制定。
二、中国智能微电网未来展望
1)我国发展微电网的目的
(1)最大程度接纳分布式电源。
微网将原来分散的分布式电源进行整合，集中接入同一个物理网络，并利用储能装置和控制保护装置实时调节以平滑系统的波动，维持网络内部的发电和负荷的平衡，保证电压和频率的稳定。
(2)节能降耗，提高能效。
微网同时满足供电、供热、制冷、湿度控制和生活用水等多种需求，提高了能源的利用效率;此外，储能单元的参与有利于对系统内部的能量进行调节，高效、合理地利用能量。
(3)解决无电地区供电。
在中国农村适合的地区，应以户、村为单元组成不同规模的微网，根据当地的实际情况采用合适的分布式电源。
(4)满足用户对供电可靠性的个性化需求。
微网具备实时在线监控的预警能力，提高微网内部负荷供电的可靠性。
(5)提高电网整体抗灾能力和灾后应急供电能力。
微网能够独立运行，可以迅速与大电网解列形成孤网，保证重要用户的不间断供电。在灾害多发地，组建不同形式和规模的微网，能在灾害后迅速恢复对重要负荷的供电，具有黑启动的能力。
(6)微电网是智能电网的重要组成部分。
微网自治运行的特点与智能电网的自愈相类似;都需要根据用户的信息进行动态调整，实现供需平衡和优化运行;微网是智能电网安全防御和抵御自然灾害体系的重要组成部分;都能满足未来用户需求的电能质量;都允许接入多种发电和储能单元。
2)我国微电网的定位
(1)满足高渗透率分布式可再生能源的接入和消纳。
当局部地区的分布式发电规模较大，对现有配电网运行控制造成较大影响时，则可以考虑采用微电网等先进技术手段，消除或降低高渗透率分布式可再生能源接入带来的负面影响。
(2)满足与大电网联系薄弱的偏远地区的电力供应。
经济欠发达的农牧地区、偏远地区以及海岛等地区，与大电网联系薄弱，大电网供电投资规模大、供电能力不足，甚至大电网难以覆盖，采用微电网技术可解决这些地区的供电问题。
(3)满足对电能质量和供电可靠性有特殊要求的用户用电需要。
工厂、医院等电力用户对电能质量和供电可靠性要求较高，满足重要负荷不间断供电的需求，采用先进微电网技术可提高供电可靠性。（来源：分布式发电与微电网）
【可再生能源微电网能赚多少钱？】
可再生能源微电网的一个有趣的应用是提高房地产开发的价值。随着可持续发展的需求和兴趣日益增加，房地产开发商正在探索如何满足这种需求，以便为他们的客户和自己创造更多的价值。
现在，一种可再生的微电网，作为本地化的可再生能源系统集成到项目开发中，可以让开发商的项目最大限度地提升产品价值，具有极大的市场竞争力。
是否在一个地区纳入可再生能源，通常由项目本身的成本效益来驱动。更多的额外投资和可能的风险，是这一技术和项目的落地的极大障碍(还有，让开发商看到可再生能源的巨大价值，鼓励他们投入此项系统，也需要极大的精力)。
一般情况下，可持续能源电网的成本可分为需求导向的成本(包括和建筑标准有关的基本能效策略方法)，供电/发电相关的成本，保证系统稳定性和可靠性的控制和储能成本。
下面的例子来自希腊。考虑到当地的可再生资源特点，发电系统采用了光伏发电，以12-15mw的分布式屋顶为主，包括了能效管理(超过了目前最严格的最低欧盟新标准)，以及提供备用能源的储能和控制系统。
一个本地化的可再生能源解决方案的投资增量成本大体如下图(点击放大观看)：
(纵轴：百万美元，横轴依次为：能效、太阳能光伏、控制和储能、全部)
成本可能会略有出入，这取决于项目的实际情况。在收益方面的表现，下图给了一个对净收益现值的估计：
(纵轴：百万美元，横轴依次为：能效管理、发电、减排、备用能源减少的成本、减少改造、金融成本降低、收益率增加、全部)
需要注意的是，很多收益范围波动很大，这取决于实际的项目具体情况，例如基础建设成本，目标客户市场，以及项目融资结构。根据这些情况，有些收益可能在实际操作中并不适用。
这些收益是基于纯粹的技术和项目的经济运行细节，并不包含任何补贴，关税减免，或者将多余电力卖给电网的情况，上面这些机制可以给用户或投资者更多的收益。
一个本地化的可再生能源系统的净收益如下所示——
(纵轴：百万美元，横轴：成本、收益、净利润)
在这个例子中，本地化的可再生能源系统在最坏的情况下可能会入不敷出(包括8%的投资成本)，在最佳情况下，则可以达成高达两倍的净利润。（来源：能源圈）
【智能微电网四种关键技术：新能源发电、储能、调度与保护控制】
智能微电网是规模较小的分散的独立系统，它将分布式电源、储能装置、能量装换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网运行，也可以孤立运行。微网本身可看做是小型的电力系统，具备完整的发输配电功能，可实现用侧可再生能源的安全消纳，同时微网本身还是一个典型的分布式发电功能系统，可通过能源之间的调度，提高终端能源的利用率。
智能微电网的关键技术主要包含以下几点：
1、新能源可再生能源发电技术
目前智能微电网主要以多种可再生能源为主，电源输入主要为光伏、风力、氢、天然气、沼气等多种成熟发电技术。
2、储能关键技术
储能是微电网中不可缺少的一部分，它在微电网中能够起到削峰填谷的作用，极大的提高间歇式能源的利用效率随着科技的不断发展。现在的储能主要有蓄电池储能、飞轮储能、超导磁储能、超级电容器储能，目前较为成熟的储能技术是铅酸蓄电池，但有寿命短和铅污染的问题，未来高储能、低成本，优质性能的石墨烯电池市场化将给储能行业带来春天。储能技术是目前发展成本高，世界各国都在攻关这项技术，但是都有一个共同目的，那就是实现“低成本+高储能”。
3、智能微电网能量优化调度技术
与传统电网调度系统不同，智能微电网调度系统属于横向的多种能源互补的优化调度技术，可充分挖掘和利用不同能源直接的互补替代性，不仅可以实现热、电、冷的输出，同时可以实现光/电、热/冷、风/电、直/交流的能源交换。各类能源在源-储-荷各环节少的分层有序梯级优化调度，达到能源利用效率最优。
4、智能微电网保护控制技术
智能微电网中有多个电源和多处负荷，负载的变化、电源的波动，都需要通过储能系统或外部电网进行调节控制。这些电源的调节、切换和控制就是由微网控制中心来完成的。微网控制中心除了监控每个新能源发电系统、储能系统和负载的电力参数、开关状态和电力质量与能量参数外，还要进行节能和电力质量的提高。
智能微电网是目前发展较快的新型的网络结构，智能微电网和大电网进行能量交换，双方互为备用，是实现主动式配电网的一种有效的方式，从而提高了供电的可靠性。智能微电网的悄然兴起将从根本上改变传统电网应对负荷增长的方式，其在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等具有巨大潜力。目前，微电网技术已经成为电力系统改革的新方向，市场化的进程中必然会加快关键设备的性能。（来源：计鹏新能源）
【全球储能技术路线大盘点】
你知道吗，能源版图正在悄悄改写，因为传统能源正受到来自储能技术的致命威胁。
试想，如果电动汽车的电池不再是排满整个后备箱，而是可以轻松提走，充电时间也如加油一样分分钟搞定，一次续航时间可达600公里以上，最为关键的是，这车不过是市面上普通型轿车的价格，甚至更低，你会愿意买一辆吗?
这或许是储能的最好时代。一头是新能源的快速发展并逐渐接入电网，另一头是其与生俱来的不稳定性使储能成为必须。根据国际能源署预测，美国、欧洲、中国和印度到2050 年将需要增加310 GW并网电力储存能力，麦肯锡则将储能列为“到2025 年将产生颠覆性作用、对经济发生显著影响”的技术，预测市场价值将达0.1 万亿至0.6 万亿美元。美国、日本、欧洲等发达国家及地区已从国家层面对储能进行研发布局;嗅觉敏锐的电网运营商等公用事业机构、大型能源设备制造企业及一些中小型科技企业更是已趁人不备踏入这片蓝海……各位看官，这些信号绝非偶然!
7月22日，业界期盼已久的新能源微电网指导意见终于落地，目的就是探索建立容纳高比例波动性可再生能源电力的发输(配)储用一体化的局域电力系统，下一步将继续出台一个储能的配套文件。如果你关注新能源，如果你不想像柯达胶卷和诺基亚一样，被猝不及防抛入历史博物馆，那就赶紧搬来小板凳，跟作者一起补课储能技术的基本原理及其主要的技术路线图。
技术路线图，主要用于所有在未知环境中发展的新技术，是为了满足产品的开发需求而进行被选技术的识别、选择和开发的技术规划，可以用于探寻和确认技术资源、组织目标和不断变化的外在环境三者的联系，是支撑技术和规划的有效工具。
储能技术知多少
储能，就是通过物理或化学手段将电、热等形式的能量储存起来，在出现用能需求时释放的过程。比如用熔融盐储热能，用电容器或超导体储电磁能，用飞轮或抽水蓄能电站储机械能，用常见的各种电池储化学能等等，储存光能、核能也是储能的一种，但人类还没有找到可人工储存这两种能量形式的材料。
目前储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。
根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。
国际组织储能技术路线图
国际能源署
国际能源署于2010 年制定了《能源技术路线图改进和实施指南》，2014 年发布了《储能技术路线图》。该路线图的内容主要包括：调查能源系统中储能的优点并分类;探索新的方法，使得在利用储能优势的同时降低成本，以及识别部署中的障碍;对其它技术进行竞争分析。主要研究的技术包括蓄电(机械转换、化学转化等)、蓄热(水/冰蓄冷、热化学存储)。
国际能源署指出，储能技术在大部分能源系统中极具价值，但不同储能技术的成熟度大相径庭;目前部分小规模储能系统在偏远社区和离网应用中具有成本竞争力，而大型蓄热技术在满足许多地区的供暖制冷需求上具有竞争力;市场设计是加速储能技术部署的关键;同时，还需要加强对储能技术研究开发的公共支持。
路线图提出了未来10 年内，成功开发和部署储能技术所需要开展的最重要行动的建议。即，确定近期具有成本效益的利基市场并支持在这些领域的部署，激励现有储能设施的改造以提高效率和灵活性;通过消除价格扭曲和产生利益叠加打造良好的市场和监管环境，支持还没有广泛部署的技术开展示范项目和处于早期发展阶段的储能技术研究开发，包括高温蓄热和可扩展电池以及混合储能系统;建立国际标准综合数据集，并随着储能技术进步进行递增式修订;完成已建储能设施的评估，定量化评价在特定区域和能源市场的储能价值;开展国际和国家层面数据合作以加速研究、监测进展和评估研发瓶颈。
欧盟
2009 年欧盟委员会在技术路线图的基础上提出了《欧盟能源技术战略规划》。2011 年欧盟委员会提出《能源技术材料战略规划》，并发表了《低碳能源技术材料路线图》，作为欧盟能源技术战略规划技术路线图的补充和扩展，其详细描述了欧盟未来10 年推进11 项能源技术(风电、光伏、太阳能热发电、地热、蓄电、电网、生物能、化石能源、氢能和燃料电池、核裂变能以及建筑节能)发展的关键材料研究和创新活动。
《低碳能源技术材料路线图》指出，蓄电是一项重要的技术，可以提高欧洲电力系统的可管理性和灵活性;目前，大多数储能技术过于昂贵，在系统规模的广泛部署和集成方面技术性能不足;材料往往限制性能提高，而这也是安全和可靠电网中存储技术经济性、有效性和可靠性选择方面的决定因素;将存储技术带入商业成熟阶段，并加快过渡到大规模商业化是一项优先任务。
为此，蓄电材料路线图提出了一项全面的研究和发展计划(如下图)：针对低成本、安全和可持续的电化学、电解质结构材料，具有超级电化学、热学和力学性质，能够在极端工作条件下工作，循环寿命长，为欧洲面向能源技术(如锂离子电池、氧化还原电池、压缩空气储能、抽水蓄能)和电力技术(如电解电容、超导磁储能和飞轮)提供具有工业潜力的创新电池/系统设计和制造工艺。这项计划重点是发展新的电化学途径和新兴技术(如金属空气电池、固态电池、液态金属系统等)概念验证。
主要国家储能技术路线图
储能研究水平较高的国家主要是日本、美国等发达国家，这些国家已经具备较为完备的储能研发基础，并得到政府的充分重视，因此在路线图研究上也往往比较超前和完善。
日本
早在 2008 年，日本经济贸易产业省就在“凉爽地球—能源技术革新项目”的框架下提出了一个高性能的储能技术路线图。该技术路线图主要集中于能源传输问题，包括高效超导传输技术路线图、高性能电力存储技术路线图、氢能生产、运输与存储技术路线图。
“高效超导传输技术路线图”要求，到2030 年要实现传输距离由100 米提升至数千米;电压由66kV增加至275 kV;电流由1kA增加至10kA;低功率由1W/m/phase 降至0.3W/m/phase。关联技术包括：冷冻机技术、系统管理技术、电气绝缘技术、超导发电机(包括风力发电)。
“高性能电力存储技术路线图”提出，到2040 年设备的寿命由10 年延长至20年，费用由40000JPY/(kWh)降至15000JPY/(kWh)。通过研发新概念电池(如金属空气电池)、加强型锂电池、钠硫电池、氧化还原液流电池、镍金属氢化物电池、加强型镍氢电池、新概念电容器，从而极大地提高性能，减少费用。主要的关联技术包括：住宅能源管理系统、大厦能源管理系统、地方级别的能源管理系统。
“氢能生产、运输与存储技术路线图”指出：制氢由水解、化石燃料产氢发展到可再生能源制氢和光催化制氢等，可以极大地节约成本;氢的运输技术由压缩氢运输、液态氢运输、管道运输转变为高压运输、液态运输，可以极大地提升运输效率和安全性;储氢技术由超高压容器、液态氢容器到络合物、有机金属结构可以极大地节约成本，延长存储时间，提高安全性。主要的关联技术包括：氢供给技术(建造小型加氢站，地方和国家规模的氢燃料供给系统)、燃料电池电动汽车和燃料电池设施。
日本氢能生产、运输与存储技术路线图
美国
尽管美国能源部发布的一些关于美国储能市场和技术的研究结果比较有价值，但还未颁布联邦层面的储能技术路线图。2014 年9 月，美国电力咨询委员会通过了《2014 储能计划评估报告》，对美国能源部关于储能计划战略和行动进行了回顾和总结，并为能源部制定和实施其储能项目提出了相关建议。
该报告建议，要通过科研部门重点研究输电网。同时，储能领域中的各国际机构彼此间的合作应变得更加的透明，且这种合作关系应得到进一步的协调和强化。电力咨询委员会还建议从以下几个方面来重点研究或评估各项工作，分别是：传输层中的存储连接方式;抽水蓄能和压缩空气储能技术;电力电子成本;监管以及市场设计及其对储能的影响。
美国各州则开始研究各自的储能路线图。2011年11 月，加利福尼亚州发表了“2020 加州储能战略分析报告”，该报告评估了不同的储能技术，探讨了不同政策对加州能源配置的影响，概述了关键技术的差距、未来研究的需求以及政策改革。为能源委员会、加州公共事业委员会和其它监管机构针对如何利用储能技术有效地降低纳税人的成本、化石燃料的排放和增加可再生能源发电、并入加州电力系统问题提供了参考框架。
2012 年，纽约电池与储能技术联盟(NY-BEST)负责纽约储能技术路线图规划，评估了储能技术的形势，为纽约州正在发展的储能行业制定了战略大纲。该行业路线图包含了广泛的储能技术，如锂电池、燃料电池、超级电容器、飞轮、抽水蓄能、超导体和蓄热器等。该路线图研究技术、行业和政策三者在本州的定位，并针对每个方面提出重要的建议。
法国
法国将储能作为未来投资的主要方向之一。2011 年由法国环境与能源控制署(ADEME)组织制定了《储能体系战略路线图》，目的是全面梳理储能面临的工业、技术、环境和社会问题，需要克服的技术、体制和社会经济障碍，更重要的是描绘出基于时间节点的优先研究主题，包括产业研究、示范、产业化实验及技术平台测试等不同阶段的需求。路线图研究的结果作为ADEME 在交通和固定储能应用领域研究项目招标的依据。
参与路线图制定的专家来自三个方面：(1)制造商，如阿尔斯通、SAFT、Enersys 等;(2)研究机构，如法国国家研究署、法国原子能委员会、法国国立科研中心等;(3)公用事业机构和用户，如法国电信、标致集团、EDF、雷诺汽车等。
此外，法国政府和一些利益相关企业(法国电力公司、法国苏伊士燃气集团、德国意昂集团、阿尔斯通、帅福得等)资助了一项关于法国潜在储能市场的研究。该研究共分为三个阶段，首先是定义各项环节，收集战略要素并完成各个环节的建模工作，确定能源愿景，形成概要并执行，明确需求与服务。其次，对电气系统、冷/热网的需求进行评价，并评估其潜在市场。同时，结合技术问题，构建储能体系并提供备用解决方案。最后，根据构建的经济模型分析储能方案，并分析储能系统对整个工业的影响。
法国储能发展研究
英国
英国已经发表了一些有价值的储能研究成果，其中2011 年未来低碳中心发表的《英国储能的路径》很可能成为英国的技术路线图，这份报告分别从用户主导、分布式、集中式三个方面制定了储能部署的路径，内容如下。
(1)基于用户主导的储能路径部署。2014年开始推广智能电表，消费者能够开始使用热泵蓄能;2020 年推广微型发电和电动汽车，强制实施城市的低压网络，转变蓄热器的材料;2030 年发展电动汽车与电网互动技术。
(2)基于分布式的储能路径部署。2010年采用分散式发电;2020 年促进分布网络运营商(DNO)发展，部署低压与中压网络;2030 年实现智能的电网过滤。
(3)基于集中式的储能路径部署。2010年投资海上风电;2013—2014 年引入电子存储记录器机制，提升目前的抽水蓄能技术;2020 年引入碳捕集与封存。（来源：南度度）
延伸阅读：
