未來微電網和多能互補項目中的核心組成與技術趨勢

2017-08-31 10:50:13 交能網　點擊量：評論 (0)

很久以來，微電網更多地強調分布式的特點，無論是否和大電網相連，自我管理和自我控制都是其典型的特征。無論定義如何，微電網依然離不開其電網的屬性，也必須要遵守電網設計中的一些金科玉律。這其中，安全性和

很久以來，微電網更多地強調分布式的特點，無論是否和大電網相連，自我管理和自我控制都是其典型的特征。無論定義如何，微電網依然離不開其電網的屬性，也必須要遵守電網設計中的一些金科玉律。這其中，安全性和穩(wěn)定性無疑是最重要的標準。為了在接入高比例的分布式可再生能源的同時還能保證安全性，最關鍵的在于系統(tǒng)的靈活性。

在靈活性的大框架下，各國對微電網的定義和發(fā)展趨勢也略有不同，我國在7月份發(fā)布了《推進并網型微電網建設試行辦法》，其中對微電網給出了官方的定義。交能網曾經總結了微電網的定義、技術路徑、發(fā)展機遇，希望了解國內微電網發(fā)展現狀的讀者可以點擊深度|站在風口浪尖的“微電網”究竟是何方神圣？查看。

而今天我們介紹的是美國在微網建設中的一系列發(fā)展趨勢，其中最核心的是熱電聯產設備體系，熱電在消費端的耦合和生產端的解耦將輕松地解決微電網中一系列的靈活性問題。

在美國的眾多微電網建設實踐中，總結出了以下幾個未來微電網建設的趨勢和標準：

1.能效為先，拒絕浪費

最便宜和最清潔的電力是什么？很多人會說是可再生能源電力。但是其實在能源的生產、運輸和消費過程中被浪費掉的電力才是我們最應該關注的部分。近期ACEEE組織的一份報告中指出，通過節(jié)能措施和能效設備產生一千瓦時的電力的平均成本在2.8美分左右，折合人民幣17分。相比于我國35分左右的煤電發(fā)電成本，能源提升帶來的電力十分有競爭力。

因此在未來的微電網設計中，首先應該考慮的是原有能源系統(tǒng)中有多少能效提升的可能，在規(guī)劃新的電源和系統(tǒng)的時候也必須優(yōu)先考慮能效提升后的轉機需求，盡可能地降低系統(tǒng)的能源供應成本。

2.熱電聯產，多能互補

熱電聯產顧名思義是同時生產熱能和電力的能源生產方式。將發(fā)電過程中的廢熱再利用與供暖、生活熱水、工業(yè)用暖甚至通過吸收式制冷設備轉化為冷量。這種耦合的能源生產方式能夠將能效利用率提升到80%，同樣的燃料分別用于生產電力和熱能的效率則最高不超過45%。目前隨著燃機的小型化技術日漸成熟，高效的熱電聯產設備也能夠成為分布式能源供應的核心元件。

還有幾個重要的原因，讓熱電聯產設備逐漸成為微電網設計中不可或缺的元件之一：

如果不考慮同時生產熱能，小型燃機的發(fā)電成本通常比從電網中購電的成本要高。只有耦合了熱能后的綜合能源成本才比較有競爭力；

熱電聯產設備的可靠性比可再生能源高，且具備很高的靈活性；

熱電聯產設備還能夠作為許多電梯和水泵的應急電源，這類電源如果只通過電池來提供無法保證足夠的安全性。

另一個重要的原因是熱能的儲存比電能的儲存要容易很多，而熱負荷的波動性比電負荷要小，在熱電聯產設備中額外安裝儲熱設備后能夠實現熱電生產的解耦，提供更多的靈活性。熱網本身的儲存能力也為系統(tǒng)提供了一定的韌性。在目前各類微電網設計模型中，熱電氣多能互補模式是性價比最高的，沒有之一。

3.風光互補，清潔電力

在當前的技術水平下，熱電聯產設備將成為微網系統(tǒng)的核心，同時在條件允許的地區(qū)，風電和光伏也將成為微網發(fā)電的重要組成部分。在美國的眾多微電網項目實踐中，熱電聯產通常占據80%的發(fā)電容量，風電和光伏承擔剩下的20%。在未來，隨著可再生能源發(fā)電成本的繼續(xù)降低以及新技術的發(fā)展，可再生能源的發(fā)電占比還會繼續(xù)提升。

可再生能源電力的優(yōu)勢自然是0排放的清潔電力，而且不需要額外構建燃料的運輸渠道，缺點也十分明顯，在缺乏足夠的儲能設備的情況下，能源供應的穩(wěn)定性受到了很大的挑戰(zhàn)。

4.必備儲能，保障安全

為了緩解微電網系統(tǒng)中由于風電和光伏的間歇性發(fā)電和負荷側的波動，儲能設備成為大多數微電網的標配。此處的儲能設備不僅僅指代電池，還包括儲熱和儲氣等不同種類能源介質的儲存。在電池作為大規(guī)模儲能設備成本依然較高的情況下，其他類型的儲能設備反而能夠在多能互補的微電網項目中得到更多的應用。

目前，大多數微網項目的儲能設備還是用于平滑用戶負荷曲線、彌補日內和周內的發(fā)用電缺口。長期的季節(jié)性儲能設備暫未有較好的整合方案。

總體來看，微電網設計和規(guī)劃必須全盤考慮當地的資源稟賦和用戶的需求，以系統(tǒng)能源供應的安全性和可靠性為第一標準，在此基礎上再考慮經濟性和環(huán)境友好性。設計中不僅要考慮能源供需的平衡，還要考慮能夠提供靈活性的設備與消耗靈活性的設備之間的平衡。