電網(wǎng)（Micro-Grid）也譯為微網(wǎng)，是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。
微電網(wǎng)的提出旨在實(shí)現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應(yīng)用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問(wèn)題。微電網(wǎng)是相對(duì)傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個(gè)概念，是指多個(gè)分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。開(kāi)發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有效方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過(guò)渡。
微電網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用
微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點(diǎn)。
由于環(huán)境保護(hù)和能源枯竭的雙重壓力，迫使我們大力發(fā)展清潔的可再生能源。高效分布式能源工業(yè)（熱電聯(lián)供）的發(fā)展?jié)摿屠婵臻g巨大。提高供電可靠性和供電質(zhì)量的要求以及遠(yuǎn)距離輸電帶來(lái)的種種約束都在推動(dòng)著在靠近負(fù)荷中心設(shè)立相應(yīng)電源。
通過(guò)微電網(wǎng)控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而僅采用常規(guī)的量測(cè)裝置，量測(cè)裝置與就地控制器之間采用快速通訊通道。采用分布式電源和負(fù)荷的就地控制器實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)暫態(tài)控制，微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析。微電網(wǎng)集中能量管理系統(tǒng)與就地控制器采用弱通訊連接 。
微電網(wǎng)是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理功能實(shí)現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、故障檢測(cè)與保護(hù)、電能質(zhì)量治理等方面的功能。
智能微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散的獨(dú)立系統(tǒng)，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。它將分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。
微電網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展
國(guó)外對(duì)于微電網(wǎng)的研究起步較早，在關(guān)鍵技術(shù)方面已取得一些突破，并在小規(guī)模微電網(wǎng)中得到驗(yàn)證。其中美國(guó)、歐洲、日本及加拿大等建設(shè)了一批示范工程，為微電網(wǎng)的發(fā)展提供了一些經(jīng)驗(yàn)借鑒，成為微電網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先國(guó)家。國(guó)外正在推動(dòng)微電網(wǎng)向更高電壓等級(jí)、更大容量發(fā)展。
國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)研究處于起步探索階段，國(guó)家電網(wǎng)公司是微電網(wǎng)技術(shù)研究的主要機(jī)構(gòu)。2011 年8 月，國(guó)網(wǎng)電科院微電網(wǎng)技術(shù)體系研究項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收。該項(xiàng)目首次提出了中國(guó)微電網(wǎng)技術(shù)體系，涵蓋微電網(wǎng)核心技術(shù)框架、電網(wǎng)應(yīng)對(duì)微電網(wǎng)的策略、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策等，制定了我國(guó)微電網(wǎng)發(fā)展線路和技術(shù)路線圖，對(duì)我國(guó)微電網(wǎng)不同發(fā)展階段提出了積極的意見(jiàn)和建議。
河北、天津、河南、浙江、珠海等地已經(jīng)在進(jìn)行微電網(wǎng)示范項(xiàng)目的研究及建設(shè)。其中，珠海東澳島微電網(wǎng)項(xiàng)目的建成，解決了島上長(zhǎng)期以來(lái)的缺電現(xiàn)象，最大程度地利用海島上豐富的太陽(yáng)光和風(fēng)力資源，最小程度地利用柴油發(fā)電，提供綠色電力。隨著整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，東澳島可再生能源發(fā)電比例從30%上升到70%。
2015年8月，煙臺(tái)長(zhǎng)島分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制工程通過(guò)國(guó)家發(fā)改委驗(yàn)收,正式竣工投運(yùn)。這是我國(guó)北方第一個(gè)島嶼微電網(wǎng)工程,可以在外部大電網(wǎng)瓦解的情況下,實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行保證對(duì)重要用戶的連續(xù)供電,極大地提高長(zhǎng)島電網(wǎng)的供電能力和供電可靠性。
微電網(wǎng)行業(yè)研究小組分析認(rèn)為，微電網(wǎng)是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充，是智能電網(wǎng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工商業(yè)區(qū)域、城市片區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)有廣泛的應(yīng)用前景。隨著微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進(jìn)度加快，預(yù)計(jì)微電網(wǎng)將進(jìn)入快速發(fā)展期。
國(guó)內(nèi)對(duì)微電網(wǎng)的研究取得一定的進(jìn)展，但與歐洲、美國(guó)及日本等由研究機(jī)構(gòu)、制造商和電力公司組成的龐大研究團(tuán)隊(duì)相比，我國(guó)在研究力量和取得成果上仍存在較大差距。
一、缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，很大程度上影響了微電網(wǎng)技術(shù)的研究和示范工程的建設(shè)。
二、電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用水平不高。
微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與先進(jìn)的電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)緊密相關(guān)。根據(jù)微電網(wǎng)的特殊需求，需要研究使用的電力電子技術(shù)并研制一些新型的電力電子設(shè)備。
三、微電網(wǎng)的保護(hù)控制技術(shù)尚不成熟。
四、投資及運(yùn)維成本高。
微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行要求配置一定容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)投資成本較高。儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置越大，效果越好，但成本越高，需要找到一個(gè)較好的平衡點(diǎn)，這和微電網(wǎng)的運(yùn)行要求，峰谷電價(jià)政策等都有密切的關(guān)系。微電網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)及能量管理系統(tǒng)，投資成本高。在運(yùn)維成本上，也比一般電網(wǎng)要高。
國(guó)家能源局鼓勵(lì)在新能源微電網(wǎng)建設(shè)中，按照能源互聯(lián)網(wǎng)的理念，采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和使用的智能化匹配及協(xié)同運(yùn)行，以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場(chǎng)，形成高效清潔的能源利用新載體。根據(jù)微電網(wǎng)使用示范項(xiàng)目數(shù)量和全球市場(chǎng)容量份額兩種方法估算，中國(guó)“十三五”期間微電網(wǎng)增量市場(chǎng)約為200億元-300億元，其中還不包括原有的光伏、配網(wǎng)、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能需求。
同時(shí)，微電網(wǎng)也是新一輪電力體制改革之后的新業(yè)態(tài)，是電網(wǎng)配售側(cè)向社會(huì)主體放開(kāi)的一種具體方式。在梁志鵬看來(lái)，微電網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)應(yīng)該是電網(wǎng)企業(yè)之外的主體，其實(shí)現(xiàn)投資主體多元化要比配電網(wǎng)側(cè)更為容易。
據(jù)了解，相對(duì)于美國(guó)、日本和歐洲來(lái)講，我國(guó)的微電網(wǎng)研究起步相對(duì)較晚，總體而言處于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)模式的研究示范階段。近期微電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)被正式提升至國(guó)家層面，7月21日，國(guó)家能源局對(duì)外公布了《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求在電網(wǎng)未覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島等，優(yōu)先選擇新能源微電網(wǎng)方式，探索獨(dú)立供電技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理新模式。
微電網(wǎng)的發(fā)展前景
歐美日三地都在進(jìn)行微電網(wǎng)的技術(shù)研究，其中日本立足于國(guó)內(nèi)能源日益緊缺、負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)背景，展開(kāi)了微電網(wǎng)研究，但其發(fā)展目標(biāo)主要定位于能源供給多樣化、減少污染、滿足用戶的個(gè)性電力需求。日本學(xué)者還提出了靈活可靠性和智能能量供給系統(tǒng)(FRIENDS)其主要思想是在配電網(wǎng)中加人一些靈活交流輸電系統(tǒng)裝置，利用控制器快速、靈活的控制性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并滿足用戶的多種電能質(zhì)量需求。日本已將該系統(tǒng)作為其微電網(wǎng)的重要實(shí)現(xiàn)形式之一。
從全球來(lái)看，微電網(wǎng)主要處于實(shí)驗(yàn)和示范階段，微電網(wǎng)的技術(shù)推廣已經(jīng)度過(guò)幼稚期，市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步成長(zhǎng)。著眼于當(dāng)下世界范圍的能源和環(huán)境困局以及電力安全需求的長(zhǎng)期高企，微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用前景看好。未來(lái)5到10年，微電網(wǎng)的市場(chǎng)規(guī)模、地區(qū)分布和應(yīng)用場(chǎng)所分布都將會(huì)發(fā)生顯著變化。
國(guó)內(nèi)方面，近三年，微電網(wǎng)開(kāi)始逐漸走到政策前臺(tái)，國(guó)家能源局也計(jì)劃在“十二五”期間建設(shè)30個(gè)微電網(wǎng)示范工程，各級(jí)政府已經(jīng)出臺(tái)了一些支持性政策，自下而上推動(dòng)力越來(lái)越顯著。2012年陸續(xù)有一批重大示范工程獲批，預(yù)期未來(lái)各地會(huì)有更多政府或企業(yè)主導(dǎo)的項(xiàng)目上馬，微電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)將非常廣闊。
