微電網：智能電網建設新動向

近日，京城北京遭遇61年一遇的罕見特大暴雨引發洪澇災害，暴雨肆虐之后，人員傷亡及財產損失異常嚴重，道路交通幾近癱瘓，電力設施多出被毀，大片居民生產生活停電缺水，災害過后滿目瘡痍。在抗災救災過程中，由于電力設施遭到損毀，許多救援的設備無法投入使用，脆弱的大電網穩定性備受質疑。

與此同時，隨著我國海南省三沙市的設立，該市的各項籌備工作陸續取得進展，而在該市所管轄的南海海域眾多中小島嶼中，由于無法由國家大電網進行供電，因此，在這些島嶼上發展微電網將成為解決島上用電困難的重要途徑。

智能電網的高效補充

微電網，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。

微電網是智能電網的有機組成部分，是對智能電網的有力補充。目前，世界上通行的微電網發電主要依靠太陽能光伏發電、風能發電、生物質能發電、燃料電池發電及地熱、潮汐能、波浪能、溫差能和鹽鹽能發電等。

前瞻產業研究院發布的《中國微電網行業深度調研與可行性分析報告(2012版)》分析指出，與傳統集中式能源系統相比，微電網具有許多優勢，如微電網接近負荷，線損顯著減少，建設投資和運行費用較省;分布式能源具備發電、供熱、制冷等多種服務功能，可實現更高的能源綜合利用效率;發展微電網有利于各類可再生能源(太陽能發電、風力發電、生物質發電等)的利用，減少了排放總量、征地、電力線路走廊用地和高壓輸電線的電磁污染，緩解了環保壓力;微電網可以解決部分調峰和備用問題，做到與季節性和地域性的電力需求變化相適應，使得電力系統的經濟性和安全性達到最佳平衡;微電網可以提高供電可靠性、供電質量和電網的安全性;發展微電網技術可形成和諧多元化的電網格局。

值得注意的是，微電網的最大優勢是提高了電力系統面臨突發災難時的抗災能力。大電網中超大型電站與微電網中分散微型電站的結合，可以減少電力輸送距離、降低輸電線路的投資和電力系統的運營成本，確保電力系統的運行更安全和更經濟。

目前，我國微電網主要分為城市片區微電網和偏遠地區微電網。

城市片區微電網一般按照居民小區、賓館、醫院、商場及辦公樓等建設，正常情況下主要通過大電網供電。大電網故障時，將城市片區微電網斷開，進入孤島運行模式，用以保證所接重要負荷的供電可靠性和電能質量。一般接在10kV中壓配網，容量為數百千瓦至10MW等級。

偏遠地區微電網主要指農村微電網和企業微電網。目前，在農村、草原等偏遠地區，供電困難，居民無法用電。解決的方案是不延伸電力系統，以較低的成本利用當地可再生能源供電。企業微電網一般接在10kV及以上中壓配網，容量在數百千瓦至10MW。企業微電網一般分布在城市郊區，如石化、鋼鐵等大型企業，利用傳統電源滿足企業內部的用電需求。

自從我國開始注重新能源的發展，促進光伏、風能等新興產業的政策不斷出臺，“光明計劃”、“金太陽計劃”等各種計劃陸續施行。無論是新農村建設，還是在城市供電網路中，微型電網正扮演一個越來越重要的角色，并成為中國可持續發展中電網的一個重要方向。

目前，我國規模最大、海拔最高也是我國首座兆瓦級水光互補微電網電站——玉樹州“金太陽”水光互補微電網發電工程已竣工發電。該工程太陽板8700多塊，蓄電池8200多塊，該工程利用太陽能發電后，并入水電網，形成有益的互補。

2011年，在水電出力下降、電煤供應緊張、電源電網結構失調、跨區輸電不足、電力需求增長較快等因素綜合作用下，全國共有24省級電網相繼缺電，最大電力缺口超過3000萬千瓦。中電聯預測，2012年全國電力供需仍然總體偏緊，區域性、時段性、季節性缺電仍然較為突出，最大電力缺口達3000萬-4000萬千瓦。

近年來頻發的“電荒”現象，導致部分省市拉閘限電，企業遭受嚴重損失，尤其是能耗較大的企業，遭遇限電措施更加頻繁。為應對“電荒”局勢下的限電措施，許多企業應自備電源，但企業采用柴油發電機發電，發電成本高昂，經濟效益大打折扣。

前瞻產業研究院微電網行業研究員歐陽凌高指出，在面臨巨大電力缺口的背景下，發展微電網成為工商企業提高經濟效益的有效途徑。而發展農村微電網不僅是解決無電地區的可行方案，也是眾多可再生能源豐富的偏遠地區提高經濟效益的有效方案。

東方證券也發布研究報告稱，電力系統輸電主網結構已經基本形成，未來電網建設投資的重心將轉向配、用電環節，因此，微電網相關投資有望在未來成為智能電網投資結構性變化中的新亮點。

普及推廣難題

當前，我國微電網系統還處在研究示范階段，部分項目已成功投運，運行情況良好表明我國微電網系統建設是可行的。微電網的優異性，使得其在工商業區域、城市片區及偏遠地區都存在極大的應用潛力。我國在微電網方面應加大研究力度，加快研究進程，盡快普及微電網系統，助推智能電網的發展。

2011年7月29日，國家電網公司電力科學研究院承擔的“微電網技術體系的研究”項目在南京通過國家電網公司驗收，這標志著我國微電網的發展達到一定階段，但截至目前，我國微電網項目的發展與推廣仍然存在許多亟待研究和攻克的技術難題，主要包含新能源發電技術、電力電子技術、儲能技術和通信技術等。

從微電網自身的發展過程來看，微電網的控制、保護和接入標準等，成為促進微電網健康可持續發展亟待解決的問題。

首先是微電網的控制問題。

微電網靈活的運行方式與高質量的供電服務，離不開完善的穩定與控制系統。控制問題也正是微電網研究中的一個難點問題。其中一個基本的技術難點在于微電網中的微電源數目太多，很難要求一個中心控制點對整個系統做出快速反應并進行相應控制，往往一旦系統中某一控制元件故障或軟件出錯，就可能導致整個系統癱瘓。因此，微電網控制應該做到能夠基于本地信息對電網中的事件做出自主反應，例如，對于電壓跌落、故障、停電等，發電機應當利用本地信息自動轉到獨立運行方式，而不是像傳統方式中由電網調度統一協調。

具體來講，微電網控制應當保證任何微電源的接入不對系統造成影響，自主選擇運行點，平滑地與電網并列、分離，對有功、無功進行獨立控制，具有校正電壓跌落和系統不平衡的能力。

其次，微電網的保護是關鍵，也是難點。

微電網具有潮流的雙向流通性，因此，微電網的保護問題與傳統保護有著極大不同，且微電網在并網運行與獨立運行兩種工況下，短路電流大小不同且差異很大。因此，如何在獨立和并網兩種運行工況下均能對微電網內部故障做出響應以及在并網情況下快速感知大電網故障，同時保證保護的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性，是微電網保護的關鍵，也是微電網保護的難點。

微電網的接入標準也是人們較為普遍關注的問題。為保障微電網的可靠并網和電網的安全穩定運行，2012年，中國電力科學院作為主要起草單位，已經組織開展微電網接入標準的起草工作。

此外，從發展微電網的經濟性考量，微電網的經濟性是微電網吸引用戶并能在電力系統中得以推廣的關鍵所在。在經濟運行方面，微電網雖然可以從大電網的調度原則、電能交易、資源配置原則等方面借鑒眾多經驗，但微電網本身的許多獨特之處也使得其經濟運行問題帶有自身特點。隨著微電網研究的深入與成熟，微電網經濟效益的不確定性必將成為阻礙其發展的重要因素。

同時，大規模可再生能源發電尤其是風電與光伏發電，始終存在并網難題。前瞻產業研究院的數據顯示，截至2011年底太陽能發電累計并網規模為2140MW，并網率為74%;風電累計并網規模為45000MW，并網率為72%。在國家政策支持下，前幾年新能源發電電力并網率逐步提高，但受大電網消納能力的制約，目前仍有大量的新能源電力無法并網，從而降低了新能源發電的經濟效益。

前瞻產業研究院微電網行業研究員歐陽凌高強調，微電網作為未來智能電網發展的重要一環，其形成與發展絕不是對傳統集中式、大規模電網的革命與挑戰，而是實現未來智能電網實現高效、環保、優質供電的一個重要手段，是對大電網的有益補充，更是實現“十二五”智能電網規劃的重要而不可或缺的一環。