DQZHAN讯:准备好!微电网时代即将到来!
2015年,李克强总理在《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》中提出,“建设分布式能源网络,建设以太阳能、风能等可再生能源为主体的多能源协调互补的能源互联网”。国家能源局《关于促进智能电网发展的指导意见》也明确指出,“要实现清洁能源的充分消纳,加快微电网建设,推动分布式光伏、微燃机及余热余压等多种分布式电源的广泛接入和有效互动,实现能源资源优化配置和能源结构调整”。
当前,中国微电网的发展尚处于起步阶段,但随着我国智能电网发展战略的实施,未来我国的能源结构中,可再生能源的比例将进一步增大。同时,我国还存在着传统电网无法覆盖的区域,微电网的发展路线明确。作为建设环节的重要参与者,我们有必要并结合自身特点进行相关思考。
何为微电网?
关于微电网的概念,美国、欧盟、日本、新加坡等国均有不同定义,究其核心内容,与我国标准大同小异,即微电网指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可与外部电网并网运行,也可独立运行。
微电网具有双重角色,对于电力企业,微电网可视为电力系统可控的“细胞”,例如,这个细胞可以作为联网供电困难的偏远地区的电力解决方案,也可以在主电网电力突然中断的情况下作为应急电源,或作为电网的黑启动电源,在一定程度上保障系统内的用电需求;对于用户,微网则是一个可定制的电源,可满足用户多样化的需求。例如,增加局部供电的可靠性,降低馈线损耗,通过微网储能元件对当地电压和频率提供支撑,或作为应急保障电源,提高供电可靠性。
微电网在环境保护和提高能源利用效率方面具有十分深远的意义。环境保护方面,与传统的大型集中发电厂相比,分布式发电对环境的影响小。通过技术**及可再生能源的利用、大量低电压分布式电源的连接,能减少温室气体的排放,降低对环境的负面影响。在能源利用效率方面,微网建设缩短了发电厂与负载间的距离,消除了配电和输电瓶颈,降低了网损。结合峰谷电价等激励政策,在能量管理系统的全局调度下,达到充分利用分布式电源的同时,电费支出*低,经济性*优。
我国微电网的发展现状
目前,我国已有众多单位建设了一批以“风”、“光”为主要分布式能源发电形式的微电网示范工程,它们按应用方式可分为边远地区微电网、海岛微电网和城市微电网三类。
我国边远地区人口密度低、生态环境脆弱,扩展传统电网成本高,采用化石能源发电对环境的损害大。利用本地可再生分布式能源的独立微电网是解决我国边远地区供电问题的合适方案。我国已在西藏、青海、新疆、内蒙古等省份的边远地区建设了一批微电网工程,主要解决乡村供电问题和提高可再生能源利用率。
我国海域辽阔,海岛大多依靠柴油发电在有限的时间内供给电能,目前仍有近百万户沿海或海岛居民生活在缺电的状态中,主要原因是海岛供电成本高,运输柴油困难。利用海岛可再生分布式能源、建设海岛微电网则是解决我国海岛供电问题的优选方案。
城市微电网工程则主要可以提高可再生能源利用率,发挥冷热电综合利用特性,提高供电可靠性和**性,为用户提供多样性的用电服务。
微电网的优势
微电网提供了一个有效集成应用分布式电源的方式,继承了分布式电源的所有优点,其所具有的开放性、可控性和可靠性等特点,使其能够适应未来电网变化与挑战。
在开发方面,微电网可以实现分布式能源的广泛接入,灵活处理分布式电源的连接和断开,为分布式电源的高效利用提供一个有效的途径。
在生产方面,微电网可以根据不同的需求,选择不同的运行方式,实现能源生产消费的全方位灵活调度。而且,通过众多电源与储能装置的协同工作,实现能源的高效运营。
在消费方面,微电网作为一个可定制的电源,可以满足用户的不同需求,其孤网运行特性可以在上级网络发生故障时继续保障供电,提高供电可靠性;配置的电力电子技术可实现良好的谐波和无功功率控制,有效改善电能质量;与电动汽车、智能家居、智能交通、智能展示、先进的信息技术等深度融合,增强用户体验,促进能源互联网技术的实施落地。
目前,全球微电网发展迅速,规划、在建以及投入运行的微电网示范工程超过400个,辐射到北美、欧洲、东亚、非洲、拉美等地区,微电网时代或将到来。
根据美国调查公司NavigantResearch公司12月22日发布的微电网相关技术的市场预测,预计2023年微电网产业覆盖到的市场规模将达到1550亿美元以上。
SBIEnergy预测到2020年,北美的市场份额将会从74%下降到62%,而亚洲和欧洲的市场份额将分别上升到17%和11%。亚洲市场的增幅*大,而亚洲市场的增长主要来自中国市场。保守估计到2020年全球微电网装机容量可达15GW,市场容量为200亿美元;其中亚洲市场占比10%,中国在亚洲市场中占比40%。
GlobalData预测在今后5年时间,中国微电网在亚洲市场中的份额预计会维持在40%左右。主要原因为以下两点:首先,中国正在推动智能电网的建设。微电网作为智能电网的重要组成部分,必然也会得到高增长。前瞻产业研究院分析认为,“十二五”期间中国微电网的市场规模随着智能电网的建设平均增长率为8%左右,并在2015年装机容量达到1.7万kW,投资市场将达到31.67亿元。其次,中国对电力**和清洁能源的重视。近几年,中国在电力建设方面重在提升电力**的稳定性;在能源利用方面,重在提高能源利用效率和提高清洁能源的有效利用。而微电**有的优点使得其能满足这两方面的需求。
新电改长期利好微电网
新电改对分布式发电和微电网单列并重点提出新电改指出分布式发电和微电网发展中的问题。《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》一文中“电力体制改革的重要性和紧迫性”一节中列举了电力行业发展中亟需通过改革解决的问题。这些问题几乎覆盖了分布式发电和微电网现阶段面临的所有瓶颈,涉及技术、政策等个环节。
新电改提到分布式发电和微电网发展的基本原则。新电改关于分布式发电和微电网提及的近期重点任务也几乎是针对二者现阶段面临的问题。这为后期分布式发电和微电网的健康发展指出了大方向,必将会刺激更多国家相关部门的细则法规和地方政府的具体方案出台。
在“深化电力改革的基本原则”一节中,“坚持节能减排”单列为第四条,此条中明确提出要“提高可再生能源发电和分布式能源系统发电在电力供应中的比例”。在“近期推进电力体制改革的重点任务”一节中用大段篇幅详述分布式发电和微网的并网、市场等问题。
早在2014年5月,国家电网就宣布开放分布式电源并网工程与电动汽车充换电设施两个市场。而新电改释放出的对电力市场的放开信号,也无疑会影响分布式发电市场。未来,政府有望对符合条件的分布式电源项目按照相关政策规定给予建设资金补贴或单位发电量补贴,由项目投资补助转向发电运营补助。
新电改方案中售电侧的市场化改革将助力分布式能源的用户或微电网系统进入售电市场。同时,用户侧的市场化改革有望**放开分布式发电市场,准许个人投资建设的分布式发电接入各电压等级的配电网络和终端用电系统并准许鼓励专业化能源服务公司与用户合作或以“合同能源管理”模式建设分布式电源。
微电网发展有助解决分布式发电
不同国家对微电网的研究侧重点不同。美国近几年发生的几次较大的停电事故使美国电力行业比较关注电能质量和供电可靠性,因此对微电网的研究重点为如何利用微电网提高电能质量和供电可靠性;欧洲互连电网中的电源大部分靠近负荷,因此较易形成多个微电网,所以研究着重于多个微电网的互连和市场交易问题;日本国土资源的匮乏决定了它对可再生能源的重视程度高于其他国家,而可再生能源发电的随机性使得日本的研究着重于微电网的控制与储能技术。
美国至今为止在全球的微电网市场中都处于**地位。根据研究咨询公司GlobalData的报告,2012年美国微电网行业收入为36亿美元,2020年有望达到57亿美元。根据Navigant研究公司的数据2012年美国已建成12个国防微电网项目,并预测其装机容量会在2018年翻一倍达到600MW。
此外,在2015年2月美国圣地亚哥天然气与电力公司国家获得了能源委员给予对加州微电网扩张的500万美元补贴。这些补贴将用于导入26MW光伏电站,预计在2016年中期完成,届时将成为美国*大规模的微电网。
欧洲于1998年就开始开展微电网的研究,并重视示范工程的建设,微电网工程几乎辐射到欧洲的各个国家。日本由于自身地理条件,微电网以海岛独立电网项目为主。
和欧美等国的微电网研究现状相比,我国微电网的发展尚处于起始阶段,但微电网的特点适应我国电力发展的需求和方向,发展路线明确,重在解决分布式发电并网问题。
从我国微电网发展路线并借鉴国外经验,我国微电网的发展的重点为解决分布式发电的并网问题。国家“十二五”可再生能源发展规划中明确提出到2015年要建成30个“新能源微电网示范工程”的目标。从2010年到2015年的已建成投运的微电网示范工程来看,2015年这一目标基本可以完成,而且这些微电网示范项目已经逐步解决技术问题。在基本技术问题解决的基础上,在“十三五”期间,微电网示范项目必将加速开展建设。保守估计,在“十三五”期间有望完成微电网示范工程200个。以每个微电网装机容量3MW计,投资5千万/MW计,则“十三五”期间装机容量可达600MW,市场投资300亿元。