微電網(wǎng)迎黃金發(fā)展期數(shù)字化創(chuàng)新推動(dòng)價(jià)值實(shí)現(xiàn)

2017-10-13 16:12:52 施耐德電氣　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

近日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》（下稱《辦法》），旨在推進(jìn)能源供給側(cè)改革，促進(jìn)并規(guī)范微電網(wǎng)健康發(fā)展，引導(dǎo)分布式能源和可再生能源的就地消納，建立多元融合、供需互動(dòng)、高效配置的能源生產(chǎn)與消費(fèi)體系。微電網(wǎng)本身獨(dú)具的諸多優(yōu)勢(shì)、創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，以及政策利好等一系列因素正在為其發(fā)展創(chuàng)造機(jī)遇，或?qū)⒂瓉?lái)新的爆發(fā)點(diǎn)。

微電網(wǎng)的部署強(qiáng)調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用，使分布式能源圍繞共同目標(biāo)進(jìn)行協(xié)作，并幫助運(yùn)營(yíng)方制定可優(yōu)化互聯(lián)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)和管理的分析戰(zhàn)略，以及緩解雙向電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)局限。全球能效管理與自動(dòng)化領(lǐng)域的專家施耐德電氣作為微電網(wǎng)領(lǐng)域的先行者，關(guān)注微電網(wǎng)技術(shù)在分布式能源中實(shí)現(xiàn)最佳協(xié)作的方式，并通過(guò)創(chuàng)新實(shí)踐力求實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)效益最大化。

微電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

在施耐德電氣看來(lái)，微電網(wǎng)在能源可靠性、能源易獲取、能源獨(dú)立和能源成本優(yōu)化四個(gè)方面擁有突出優(yōu)勢(shì)。首先，微電網(wǎng)能夠獨(dú)立于主電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自給自足，從而提高了供電彈性。當(dāng)主電網(wǎng)遇到重大問(wèn)題時(shí)，微電網(wǎng)能夠快速解耦，并仍然可以繼續(xù)從地方電源供電。此外，在風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)測(cè)的情況下，可通過(guò)有意采取預(yù)防策略為微電網(wǎng)做好準(zhǔn)備。當(dāng)微電網(wǎng)本身出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，微電網(wǎng)能夠進(jìn)行備份，并自動(dòng)進(jìn)行重新配置。

在能源獲取方面，微電網(wǎng)可以加快智能電網(wǎng)的部署，并增加發(fā)展中國(guó)家民眾獲取能源的機(jī)會(huì)；還可通過(guò)整合更多可再生發(fā)電方式來(lái)減少化石燃料消耗，有助于“能源獨(dú)立”的實(shí)現(xiàn)。此外，微電網(wǎng)可利用能源靈活性優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)平衡，優(yōu)化能源成本。其目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)地方可再生綠色能源的自給消費(fèi)，以便能夠部分或全部取代主電網(wǎng)提供的能源，從而有助于減少與能源有關(guān)的溫室氣體排放。另一個(gè)目標(biāo)則是將現(xiàn)場(chǎng)分布式發(fā)電作為靈活的能源資源，以優(yōu)化需求響應(yīng)程序的參與情況。

微電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化

在部署方面，微電網(wǎng)基于其優(yōu)勢(shì)，旨在通過(guò)高效分布式能源集成以及靈活的控制，以符合經(jīng)濟(jì)、低碳、安全等全球能源轉(zhuǎn)型的期望。為了滿足這些性能目標(biāo)，微電網(wǎng)技術(shù)需要圍繞以下幾個(gè)方面，在系統(tǒng)控制與保護(hù)、分布式能源管理及能源控制上尋求優(yōu)化與創(chuàng)新：

（一）保證安全和可靠的運(yùn)營(yíng)

《辦法》中指出，微電網(wǎng)內(nèi)部需具有保障負(fù)荷用電與電氣設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行的控制系統(tǒng)，具備電力供需自我平衡運(yùn)行和黑啟動(dòng)能力。此外，微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)的交換功率和交換時(shí)段具有可控性，可與并入電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)備用、調(diào)峰、需求側(cè)響應(yīng)等雙向服務(wù)。

在微電網(wǎng)中，本地分布式發(fā)電及脫離主電網(wǎng)孤島運(yùn)行的能力為保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。隨著微電網(wǎng)運(yùn)行條件的改變，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。因此，短路電流容量的大小和方向都可能不同。保護(hù)系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以便在各個(gè)運(yùn)行模式所有可能出現(xiàn)的故障情況中確保人員和設(shè)備的安全，同時(shí)避免因錯(cuò)誤的保護(hù)識(shí)別而導(dǎo)致宕機(jī)。除了保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在微電網(wǎng)應(yīng)用中，電能質(zhì)量的測(cè)量更加重要，應(yīng)對(duì)諧波、頻率變化、瞬變、電壓驟降和驟升在內(nèi)的特定電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，并使其保持在正常運(yùn)行范圍內(nèi)。

（二）控制分布式能源

《辦法》中指出，微電網(wǎng)具有“清潔”這一基本特征，規(guī)定其以當(dāng)?shù)乜稍偕茉窗l(fā)電為主，或以天然氣多聯(lián)供等能源綜合利用為目標(biāo)的發(fā)電型式，鼓勵(lì)采用燃料電池等新型清潔技術(shù)，其中可再生能源裝機(jī)容量占比在50%以上，或天然氣多聯(lián)供系統(tǒng)綜合能源利用效率在70%以上。大多數(shù)分布式電源使用逆變器來(lái)接入電網(wǎng)（太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力、電池、燃料電池等）。將逆變式可再生發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相結(jié)合時(shí)，這將變得特別困難。除了可再生能源自帶的間歇性以外，逆變器不具有轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間的天然慣性連接。而利用逆變式發(fā)電機(jī)（IBG）的創(chuàng)新概念可以幫助克服此前提到的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。將此類IBG與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)相結(jié)合，將幫助解決大多數(shù)微電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性相關(guān)的問(wèn)題。

（三）優(yōu)化能源控制

微電網(wǎng)控制器負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。這個(gè)協(xié)調(diào)層管理本地發(fā)電和存儲(chǔ)功能、負(fù)載管理和電網(wǎng)服務(wù)，以達(dá)到能源成本、二氧化碳排放和可靠性相關(guān)的預(yù)期目標(biāo)。通過(guò)以下幾種技術(shù)解決方案可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)控制器的高效運(yùn)行：第一，最直接的解決方案是使用中央控制器來(lái)收集操作信息，直接與SCADA或云服務(wù)進(jìn)行交互，以運(yùn)行優(yōu)化算法，將選定的策略部署到不同的互聯(lián)資產(chǎn)上；第二種解決方案是實(shí)現(xiàn)分布式微電網(wǎng)控制器。這意味著每個(gè)組件都參與系統(tǒng)優(yōu)化，并直接與其同類進(jìn)行協(xié)作。此外，運(yùn)營(yíng)者也可以綜合上述兩種解決方案。例如，在多設(shè)施微電網(wǎng)的情況下，將單設(shè)施微電網(wǎng)控制器（集中式操作）與多設(shè)施微電網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的分布式方法相結(jié)合，會(huì)獲得很好的效果。

基于物聯(lián)網(wǎng)的EcoStruxureTM電網(wǎng)架構(gòu)：把握微電網(wǎng)爆發(fā)機(jī)遇

過(guò)去十年中，太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能等分布式能源領(lǐng)域的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，以及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境為微電網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了全新協(xié)作和優(yōu)化能力。微電網(wǎng)正在成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的催化劑，并有望在政策支持下迎來(lái)新的增長(zhǎng)。在中國(guó)，微電網(wǎng)正在進(jìn)入新的增長(zhǎng)期，日漸成為越來(lái)越多的市場(chǎng)主體進(jìn)入電力世界的途徑。施耐德電氣通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)的EcoStruxure電網(wǎng)（即EcoStruxureGrid）架構(gòu)，提供從互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制，到應(yīng)用、分析與服務(wù)的完整的創(chuàng)新技術(shù)組合，并結(jié)合豐富的全球應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，幫助新進(jìn)業(yè)者把握微電網(wǎng)機(jī)遇。

因?yàn)榻^大部分可再生能源都是間歇性的，而微電網(wǎng)需要優(yōu)化各種不同的能源接入，并平衡發(fā)電和用電，所以這兩種應(yīng)用都需要EcoStruxure電網(wǎng)提供的強(qiáng)大的互聯(lián)互通性能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算分析能力。在數(shù)字電網(wǎng)架構(gòu)之下，EcoStrxure電網(wǎng)通過(guò)收集和管理關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并從數(shù)據(jù)分析中獲取豐富洞察，以實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)的資產(chǎn)管理，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，提升靈活性。基于EcoStruxure電網(wǎng)，施耐德電氣將定制化解決方案、靈活方法與專業(yè)技能相結(jié)合，交付先進(jìn)微電網(wǎng)，在不影響主網(wǎng)的前提下保證電網(wǎng)獨(dú)立性，幫助用戶最大化運(yùn)營(yíng)時(shí)間，并獲取與此前大型電力生產(chǎn)企業(yè)和配電企業(yè)相同的能效管理能力。在微電網(wǎng)的黃金發(fā)展周期中，這將為電力公司、運(yùn)營(yíng)商、能源用戶等微電網(wǎng)利益相關(guān)者帶來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)力。

責(zé)任編輯：lixin

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