微電網的主要概念是：由分布式電源、新型儲能系統、電子電力設備、電力負荷、計量、保護、能源管理系統等組成。這些信息，包括：
分布式電源：主要是指在各類工業園區、商業綜合體、住宅樓、公共建筑中的太陽能、風力發電、生物質發電等非水力可再生能源發電設備（包括 DC/DC變流器、 DC/AC逆變器、變壓器、支架等）。另外，在離網運行時，通常使用備用的柴油作為輔助電力。在微電網中，分布式電源的主要作用是產生潔凈電能，為用戶提供電能，一般采用“自發自用，剩余電量上網"的方式。
新型儲能系統：傳統的抽水蓄能技術由于其反應緩慢、初期投入大、受地理位置等原因，在微型電網應用中通常不適合。目前，以鋰離子電池居多，主要有鋰離子電池、鈉電池、水系電池、液流電池等。鋰離子電池的主要組成是：磷酸鐵鋰+ BMS+ EMS+ PCS。另外，先進的壓縮空氣和飛輪等物理存儲技術也逐漸被用于微型電網。在微電網中，新型儲能的作用是儲存新能源產生的電能，并根據微電網的運行情況，對新能源進行削峰、抑制波動，從而達到電力供需平衡和能量分配的目的。它還能作為應急電力系統的“黑啟動"或應急供電。
用電負荷：由三種不同的負載組成，一種為可調的建筑物負載（如空調，電梯，照明，電熱鍋爐）；第二種是住戶可調負載（如家用空調、電熱水器、電冰箱等）；第三種是新的負載，如充電樁、 IDC。目前，在全國范圍內的微型電網示范中，*典型的就是充電基礎設施，它的主要作用是為電動車充電，其中慢充-停充組合（85%左右），既可以充電又可以停車。
電力電子設備：主要分為兩大類：一類是傳統的電力設備，如線路，斷路器，隔離開關，接地刀閘，電纜等；第二種是智能化、數字化的電力設備，如智能功率儀表（與電量傳感器相匹配）、柔性直流輸電設備、新型臺區智能集成終端。傳統電力裝置在微網中的作用是：電力傳輸、整流、調壓、逆變、變頻等；新型電力設備，承擔著實時監測、監測、采集電源、儲能、負荷（尤其是電源端，新能源的波動、斷續、預測、并網控制等功能，電力系統的監控、保護。
智慧能源管理平臺：其具體表現為嵌入式軟件和控制算法，在微網中的應用比較廣泛，它的作用是從更高的層面上來管理和管理各個設備，包括整體的能量管理、調度優化、以及與主網之間的交互以及離網的切換。另外，隨著全國碳交易市場的不斷完善，能源管理平臺也從“以電為主"轉向“以碳為中心"的“以碳為中心"為核心的“以碳為中心"的綜合管理，同時支持碳核算、碳交易等功能。
總體來說，“源+網+荷+儲"是一個自主系統，可以實現自身控制、監控和保護、能量管理，更經濟、高效、安全地實現網內功率平衡、系統優化、故障檢測、質量保護以及低碳減排，屬于一套完整的新型能源系統。
圖1 微電網基礎架構
1.1.2 兩大主要運行模式
微電網按照運行模式的不同，可分為離網型微電網和并網型微電網：
A. 離網型微電網
離網式微網是獨立的，不需要與主網進行任何連接，這些設備都是建立在偏遠邊境、海上孤島等傳統電力系統難以觸及的區域，以滿足當地的基礎供電需求。以海島為例，我國海島數量較多，居民較少，總用電量較低，要想與主網連通，必須要在很遠的地方架設電力網，而在陸地上，則要鋪設海底電纜，這就是一筆龐大的投資和維修費用，而在這個時候，可以利用海島上豐富的風能、太陽能資源，來解決用電問題。此類微電網的建設難點是電力系統的穩定和維護。
亞洲發展銀行曾經把離網微網分為三種類型，分別是“光柴系統"、“光儲柴系統—柴發主網"、“光儲柴系統—儲氣網"，隨著對可再生能源的滲透率不斷增加，而第二種方式的應用*多，大多數島嶼都是以柴油發電機為主網，為系統提供穩定的電壓、頻率支持。
B . 并網型微電網
在并網微電網和主網之間有一種 PCC接口，在正常條件下，能夠與主網并網，相互支持，進行能量的雙向交流；在發現電網的品質或質量不符合規定時，能夠及時切斷主網，實現自給自足，同時，離網方式的轉換要平穩、迅速。比如：
1)在微網中的總電力消耗大于所管轄的電力供應（含存儲系統的備用電力）時，該微電網可以啟動“并網模式"，向主電網購買電力，并向其供電；當微電網絡中有大量的電力，它還可以通過逆向的方式將其賣給主網；
2)在主網負載較大的時候，可以采取脫網方式，將主網與微網的聯接切斷，以抑制主網的波動，并在突發事件中確保本網所管轄的負載的供電可靠性；
圖2 并網型微電網基礎架構
1.1.3 三類重點應用場景
當前的微電網主要是并網式的，它的名字也有很多種，每一種名字都代表著不同的應用場景，比如“源網負載與存儲一體化"、“光儲存儲/測試"、“光儲數"、“零碳工業區"等。但它的核心就是建立在一個相對封閉的小區、小區、小區、加油站、充電站/數據中心，并根據實際用電負荷水平、周邊新能源**條件和電網條件，通過新建分布式新能源、新型儲能、電力電子設備等裝置，形成一個穩定可靠的區域性綜合智慧能源管理體系。
A. “光儲+"場景
“光儲充"、“光儲數"等概念更加具體，更有針對性，比如“光儲充"就是以充電站為核心的。
1)“光儲充"微電網，利用分布式光伏發電，為電動汽車充電，補充太陽能電池的非連續性，提高新能源的消納能力，達到一定程度的削峰填谷；
2)“光儲充"系統與外界主網的連接，主要是利用夜晚的低谷電價，在充電高峰期間，由微網中的光伏發電和儲能系統和主電網共同為充電站提供電力；
3)特別是在超充時代來臨之際，“光儲充"技術可以很好地應對高壓、大電流對電力網絡的影響，“光儲、充電站"有望成為未來的發展趨勢。
江蘇，海南，上海，北京，山東，已建成了大量的光儲充電樁。目前的布局廠商有 CATL，華為，領充，天合光能，特斯拉。
另外，“光儲充"還衍生出了“光儲充放"、“光儲充檢"、“光儲充放檢"等新的應用，并將V2G技術與電動汽車智能檢測技術相結合，為用戶提供綠色、經濟、智能、智能、便捷的服務?！肮鈨Τ浞?綜合發電站是能源互聯網建設、能源數字化和 VPP建設的一項重要措施。
圖3 “光儲充檢"一體化場景
B. “零碳+"場景
“零碳工業園區"的重點突出了工業園區的環境，并要求在整個運行期間，將所有的二氧化碳排放量都中和，或者說凈量。執行路線包含：
1)能源：采用屋頂光伏、光伏車棚、小型風力發電設備等可再生能源，有條件的園區還應建設沼氣和熱泵系統，并配備儲能電站、儲熱儲冷裝置等滿足園區的供暖、制冷和供電需求；
2)負載：，每年都要將車輛全部電動化，配備充足的電動車充電站，可利用風力發電、光伏等可再生能源發電；其次，應用節能、隔熱、環保等環保技術，在整個園區內都裝有智能儀表，并由智能能源管理系統實現集中控制；
3)碳排放（和“光儲充+"的*大區別）：大規模的森林綠化（一株成熟的樹木每年可從大氣中吸取21.8公斤二氧化碳）；CCUS的專業碳吸附設備/工程，例如某些小而高效的生物碳吸附工程（例如，在大樓的外墻上懸掛海藻，每千克海藻可以吸收2 kg左右的CO2，每年可以生產200 kg的海藻），碳匯的貢獻可以和碳交易市場掛鉤。
很顯然，與“光儲充+"等概念不同，“零碳工業園區"是將“凈零碳排"這一概念引入到綠色發電體系中，著重研究了“工廠零碳"，“建筑零碳"和“交通零碳"三個方面的工業園區；
它不僅突出了我國清潔能源的發電量和消納率，而且在“節能減排"，“綠化碳匯"和“CCUS技術"等方面，還將綠色電力、綠色證券、 CCER等多種貿易手段相結合，拓展了利潤空間。
C. 源網荷儲一體化"場景
“源網絡的負荷與儲存整合是*廣泛的。按照國家發展改革委、國家聯合印發的《關于推進電力源網荷儲一體化和多能互補發展的指導意見》，“源網荷儲一體化"的實施途徑主要有“區域（省級）源網荷儲一體化"、“市（縣）源網荷儲一體化"、“園區（居民區）源網荷儲一體化"等三種具體模式。
目前，“源網、存儲、存儲"的*大體現就是“園區級"，“光儲數"、“光儲數"、“存儲/存儲"、“零碳園區"等，實質上，都是“園區級的源、電、電一體化"。從“園區級"到“市縣級"的“源網、荷儲一體化"，特別是在“整縣推進"的分布式光伏政策下，“市、縣、縣、鄉、鄉、村、村、鄉、縣的“源網荷儲一體化"正在迅速推廣，到目前為止，7個省份已經發布了50 GW以上的“源網荷儲"計劃。
文章隨后統一版本，以“源網荷儲"示范工程為代表的并網微網。
另外，需要指出的是，微電網可以在現有的基礎上或與現有的配電網絡相結合；它可以是一個單一的微電網，也可以是一個由若干個微網組成的小電網。
1.1.4 多種電網架構類型
（1）電網架構類型
根據電網結構的不同，并網微電網可以分為：交流微電網、直流微電網和直流微電網。
AC微網：分布式電源、儲能設備等都是由電源設備與 AC匯流排相連的。目前，微網仍以交流微電網為主。
圖4 交流微電網運行架構
直流微電網：分布式電源、新型儲能系統、各種負載等都與直流母線相連，直流電網由電力電子逆變器與外界的交流電網相連。直流微網采用功率電子轉換設備，能夠為不同電壓等級的交流、直流負載提供電能，并可在直流側調節分布式供電及負載的變化。
交直流混合微網：它包含交流母線和直流母線，它能對交流負載和直流負載進行直接的電力供應。
圖5 直流微電網運行架構
（2）演變趨勢預期
在微網中，分布式光伏、（超）充電樁/IDC、新的能量存儲系統等都可以提供 DC/DC的輸出。“荷"和“儲"的“源"直流將推動直流和直流混合結構成為電網中低壓側發展的重要方向，該系統已經在一棟大樓和多棟大樓中進行了應用。
單體建筑：“光儲直柔"，也就是“直"變直流，讓建筑電氣設備具有“柔性"（“柔性"），與傳統的太陽能建筑相比，太陽能發電系統可以將電力利用率提升6-8%，前期投資降低10%-20%，更節能。
在多個建筑領域：由國網和南網牽頭的多個交直流混合微網示范項目已經完工，其中蘇州同里的交直流混合微電網示范項目為例：該示范項目已經建成了4.38兆瓦的系統，并具有連續的負載能力，其中包括：
1)“源"：2.901 MW多種可再生能源，如太陽能（屋頂/幕墻/道路）；
2)“網"：交聯和直流微電網
3)“荷"：2.691 MW的多樣化 DC負載，如充電樁（DC快速充電）+數據中心， AC負載0.97 MW；
4)“儲"：超級電容和磷酸鐵鋰的混合存儲，目前已經建設完成：
利用電力電子變壓器，可在10 kV、±750 V、±375 V直流、直流-375 V直流-直流-柔性交叉互聯；
圖6 蘇州同里“光儲直柔"示范項目
交、直流復合微電網可以有效的改善電力系統的運行效率、可靠性、降低系統的復雜性、穩定的控制、電力的交互作用，是今后配電網絡發展的必然趨勢。正是基于交直流的混合型網絡結構，使得微電網有望從1.0時代的“點消納"，2.0時代的“線消納"走向3.0時代。
圖7 微電網發展階段演變
1.1.5、微、主電網間關系及發展必要性
（1）微、主電網的核心差異
通過對微電網的分析，我們發現，微網與主網的區別在于：
1)發電端：微網是指分散/分散的新能源，如風電、光伏等，其發電量波動大、間歇性高；目前的主電網主要集中在大型火電、水電等大型集中式電力系統上，屬于基礎負荷，發電相對穩定；但不管是火電、水電、風電、光伏，都有一個共同點，那就是電力和電力的實時均衡（不能超過某個限度）。
2)電力用戶：目前的微電網主要是以工業園區、單位大院、居民小區為主，相對于電網所面對的全社會來說，這種封閉的環境下，電動車的數量密度處于高位，因此，它所承受的隨機、無序充電壓力也就越大。
其次，不同的體系結構：
1)主網仍然是“源隨荷動"的基本結構，也就是說，發電廠把一次能源轉化為電能，經過輸電、變電、配電，*終實現電能的生產和消費，在此期間，由發電站向用電終端提供了一個單向的能量輸送。
2)微型電網的情況就不一樣了，它的風機、光伏組件隨時間、氣候而變化，同時電力負荷也會發生變化，因此需要更多的儲能系統、柔性臺區等具有能量存儲、轉換屬性的新型路由裝置，以實現網內能源生產與用能負荷的動態平衡，并充分保證新能源的消納，也就是“源—網—荷—儲"的聯動。
（2）發展微電網必要性
如果我們仍然是煤（火電），而不是像電動汽車這樣的隨機負載，那么，主電網就能更好地完成火電的發電和輸配，*多也就是在增容線路、輸配電線路和數字化/智能化運營上投入。
發展微電網的背景是，在“2060年，碳達峰，2060年"的指導下，我國能源產業的碳排放量達到40%的電力工業，應加快建設新能源為主的新型電力體系，提高新能源的消納和儲存能力，以滿足“雙碳"的目標。與之對應的是，以風力、光伏為首的非水可再生能源在整個社會的發電量中所占比例不斷增加（到2021年底已經超過12%)，預計到2030年將成為主要的發電站（約25%-35%）。然而，風電、光伏發電雖然綠色、潔凈、取之不盡，是的替代傳統能源的主要新能源，但其在實際應用中也有許多問題，對電力供需雙方都造成了負面影響，從而引發了新的需求，推動了我國的發展。以下文章將從電力供應和電力需求兩方面論述發展微型電網的必要性
A. 發電側必要性：體現為風電、太陽能的并網不利影響。
一方面，風電、光伏發電具有間歇式、波動性的特點，比如風力發電的功率與風速強度有關，而風速又與季節、天氣、時間等因素有關；同時，太陽能的發電量與光強有著密切的關系，而這種關系還與日出、高度、日落等因素密切相關。
這種新能源的隨機性，會給傳統電網（中、低壓配電網）帶來負面的影響，如：局部電壓越界，電壓波動加大，潮流逆向流動頻繁，短路電流增加，供電可靠度降低，電能質量下降，繼電保護裝置誤動，增加調峰難度。
圖8 風電、光伏發電隨機性
在線咨詢
電話咨詢
