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微电网是由多种分布式电源、储能系统、能量转换装置、负荷以及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、保护和管理的独立自治系统。
凭借运行控制和能量管理等关键技术,微电网可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响,最大限度地利用分布式电源出力,提高供电可靠性和电能质量。将分布式电源以微电网的形式接入配电网,被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。微电网作为配电网和分布式电源的纽带,使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的(甚至是间歇性的)分布式电源。国际电工委员会(IEC)在《2010—2030应对能源挑战白皮书》中明确将微电网技术列为未来能源链的关键技术之一。
示范工程是微电网相关技术及研究成果的集中验证和展示,对微电网的研究和应用均具有重要意义。目前全球规划、在建及投入运行的微电网示范工程超过400个,分布在北美、欧洲、东亚、拉美、非洲等地区。本文特对主要国家和地区的微电网示范工程进行介绍。
美国
美国在世界微电网的研究和实践中居于领先地位,拥有全球最多的微电网示范工程,数量超过200个,占全球微电网数量的50%左右。美国微电网示范工程地域分布广泛、投资主体多元、结构组成多样、应用场景丰富,主要用于集成可再生分布式能源、提高供电可靠性及作为一个可控单元为电网提供支持服务。
美国能源部对推进美国微电网的研究和发展起到了重要作用,其资助的微电网示范工程亦具有重要的典型意义。美国能源部于2009年启动了可再生能源与分布式系统集成项目(renewable anddistributed systems integration,RDSI),于5年内投资5500万美元在8个州建设9个微电网示范工程项目,旨在通过集成分布式能源降低电力系统的峰值负荷。该项目通过对微电网内部的分布式能源进行集成管理,至少能够降低15%的配电馈线或变电站峰值负荷,从而减少大约25%的配电设备容量和10%的发电设备容量。
除了民用领域,美国的微电网示范工程还拓展到了军用领域。美国国防部与能源部、国土安全部合作,从2011年开始,总计投入3850万美元开展“蜘蛛”示范工程——面向能源、可靠性和安全性的智能电力设施示范工程(smart power infrastructure demonstration for energy, reliability andsecurity,SPIDERS),在3个美军基地(珍珠港—西肯联合基地、卡森堡基地和史密斯基地)分别建设3个微电网示范工程,以支持基地的关键负荷。这3个基地微电网的规模和复杂程度递增,目标是通过示范工程总结出适用于军事基地应用的微电网标准和模板。
此外,近年来美国极端灾害天气频发,为此美国政府于2013年发起总值1500万美元的微电网资助贷款试点计划(micro-grid grant and loan pilot program),资助全美27个微电网示范工程的除设备采购外的设计、互联及其他工程费用,以防范飓风等极端灾害天气对电力供应带来的负面影响。
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