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智能电网

我国微电网商业化现状及推广中面临的几个问题

时间:2014-08-12 11:00??阅读:
     作为一种智能局域电网,微电网具有双重身份:对于电力企业而言,微电网被视为电力系统中的可控负荷,它可以在数秒内作出响应满足传输系统的需要;对于用户而言,微电网作为一种可定制电源,以满足用户多样化的需求。由于微电网灵活的可调度性和良好的供给能力,业界形象地称之为电力系统的“好市民”。
 
    虽然我国尚未提出明确的微电网概念,但微电网的特点值得我国未来电力发展借鉴。一方面微电网作为智能电网的有效补充形式,向用户侧提供可靠、优质电能,同时与大电网并列运行起到削峰平谷的作用,从而减轻电能损耗,降低输配电运营成本,实现经济运行。另一方面,微电网可以接入多种形式的分布式电源,为我国发展太阳能、风能、生物质能等可再生能源敞开入口。此外,在资源配置、环境保护与经济优化方面,微电网为我国热电联供发展提供了新的研究思路。
 
    基于微电网适合我国电力发展的需求和方向,国家能源局在2010年确立了第一批微电网示范项目。示范项目主要集中在太阳能、风能等新能源丰富以及电力供应不足地区,大多以实现“自发自用、余量上网、电网调剂”为主要目标。近几年在国家政策推动下,我国已经建成一批典型微电网试点工程。据不完全统计,目前我国在建和已建成的微电网试点项目已超过20个。
 
不同电力负荷下的微电网供电模型
 
    以电力负荷密度划分,国内微电网工程已经形成几个典型的供电模型,这些模型为日后商业化推广奠定了基础。
 
城市微电网模型
 
城市电网是电力负荷中心,具有负荷密度高、供电可靠和电能质量平稳等特点。与传统的城市电力系统相比,城市微电网加入了灵活控制、双向计量等智能化功能。与此同时,随着分布式发电和储能技术的快速发展,微电网为太阳能、风能等新能源发电提供了“即插即用”的接口。因此,对于人口密集、商业化程度高的城市而言,构建分布式电源、储能和输配电网络一体化的微电网模型,有利于包括建筑、交通、能源在内的城市整体规划建设和发展。
 
新疆吐鲁番城市微电网项目是我国首个商业化运行的微电网示范项目。该项目根据当地自然条件和产业结构类型,以利用太阳能发电优势,整合了发电端和用电端的电网结构,采用“自发自用、余量上网、电网调剂、双向计量”运行模式,使光伏屋顶、电动汽车充电设施及配套储能装置与电力网络形成一体化。最终,近6万名吐鲁番城市用户享受了该项目提供的优质电能。

农村微电网模型
 
农村电网是电力负荷乃至电力系统中薄弱环节之一,尤其是在偏远地区的供电系统。目前国内一些农村地区生活用资源仍主要依靠秸秆、薪柴等低效生物质能或燃气、煤气等传统能源,然而随着我国城镇化进程加快,农村能源紧缺的矛盾将进一步凸显。于是我国开始利用农村地区新能源资源,加紧农村电网改造及配电网建设,以解决农村供需矛盾,缓解环境压力。
 
在已建的微电网试点项目中,河北承德率先在农网与微电网接入方面进行了尝试。试点工程重点研究分布式发电、储能及微电网如何实现平滑切换并网与离网状态,以及探讨村庄与单户两种新型农网供电模式。
 
目前该项目利用太阳能、风能发电替代传统生活资源,构建“风光储一体化”微电网模型,提高了农村电网的供电可靠性和电能质量,满足农户用电需求,拓展了农村清洁能源的利用方式。据了解,该项目验收后,将达到风力发电规模60千瓦、光伏发电50千瓦、储能80千瓦。
 
与此同时,该项目的核心技术——分布式发电/储能与微电网接入控制系统由国电南瑞承担开发,成功实现了分布式发电/储能及微电网与主网协调并行,满足并网、离网和并/离网等多种运行下的控制要求,为我国分布式电源接入技术提供参考。
 
海岛微电网模型
 
与农村电网一样,海岛电网也是我国电力传输的薄弱环节。由于海岛周边环境复杂、自然干扰因素较大,导致输电线路无法敷设,电力信号接收不到等问题出现,因此制约大电网传输能力,甚至无法输送。与此同时,海岛居民大多使用柴油机发电,存在发电效率低,粉尘污染严重等弊端,故而不能满足岛上居民用电需求。随着我国沿海地区开发海岛项目逐渐成熟,海岛供电问题将提上日程,多种海岛微电网示范项目随即落地。

作为第一批微电网示范项目,东澳岛智能微电网项目于2010年筹建,该项目落地投产为我国建设海岛微电网提供了有力支撑:一、大力推广太阳能、风能发电,建设成包括1000KWp的光伏(太阳能)发电、50KW的风力发电和蓄电池储能系统在内的分布式供电系统,使全岛可再生能源发电利用率达到70%;二、通过利用太阳能和风能发电降低柴油机利用率,减少排放近2000吨的二氧化碳、二氧化硫、粉尘等污染物;三、实现“风光柴蓄”高效供电模式,年发电量约5亿千瓦时,使用户用电成本从每度3元降低至每度1.9元。简而言之,东澳岛微电网项目缓解了海岛用电、环境及用电成本矛盾,提高了整体投资效益及能源转换效率。
 
时隔三年,包括东澳岛、桂山岛和大万山岛在内的珠海万山海岛新能源微电网示范项目投入运行。新微电网示范项目计划建成发、输、配、用一体化智能微电网系统,以贴近用户,彻底解决海岛用电问题。与东澳岛单一项目相比,该项目需要解决两大难题:岛屿与岛屿联网供电和岛屿与陆地联网供电,其中桂山风电场成为联网关键单元。据了解,桂山风电场是广东省首个海上风电场示范项目,20万千瓦海上风电场建成后,桂山岛、东澳岛和大万山岛将实现互联,同步供电。
 
此外,河南南麂岛项目除了整合太阳能和风能之外,还将海洋潮汐能纳入微电网系统;温州鹿西岛项目则倾向研究微电网系统的控制、管理及运维体系,并在单户型微电网方面取得突破;即将建设的福建湄洲岛微电网项目在储能方面具有良好的基础,拥有国内首个直接接入10千伏配电网的海岛储能电站,可存储电能2000千瓦时。
 
当然不止海岛微电网试点项目研究方向各有不同,由于我国幅员辽阔,地域形态差异较大,各种负荷下的微电网规划侧重点也不尽相同。与此同时,一个区域电网大多存在用电需求不同、电力负荷结构复杂等特点,往往需要接入多种不同类型的微电网模型。在这方面,国家已敲定在天津建设智能微电网项目,通过综合应用风电、光伏、储能、地源热泵、冰蓄冷等多种类能源,探索适合我国城市商业区、工业区、居民区的不同微网建设和推广模式。

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