新能源微电网的潜在价值、建设运营探析

1 新能源微电网

1.1 新能源微电网的含义

以能源多元化、清洁化为方向，以优化能源结构、推进能源战略转型为目标，以清洁 能源和智能电网为特征的新一轮能源革命正在推进。随着可再生能源渗透率的日益提高， 可再生能源存在并网难、消纳难、长距离传输能效低、损耗大、设备利用率低、系统增容 投资边际效率差等挑战越来越大。传统能源电力行业多年形成的高度垄断技术构架体系， 管理体系，现有系统体系和结构不适应高渗透率的可再生能源及分布式能源的接入。很有 必要研究新能源微电网技术的研究与示范。新能源微电网是利用风、光、生物质、天然气 等多中可再生能源，通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，通 过冷、热、电等多能融合，实现可再生能源的充分消纳，构建智慧型能源综合利用局域网。 新能源微电网利用互联网思维和手段，构建新型区域能源生态系统，提高可再生能源比重， 转变能源结构，提高能源综合利用效率，提升大众参与程度，提升能源综合价值，转变经 济增长方式，带动产业升级。

新能源微电网具有并网和独立两种运行模式。联网型新能源微电网一般与配电网并网 运行，互为支撑，实现能量的双向交换。对电网来说，可以作为可控负荷来进行管理。在 外部电网故障情况下，可转为独立运行模式。通过采取先进的控制策略和控制手段，可保 证新能源微电网内高可靠的能源供供给。也可以实现两种运行模式的无缝切换。独立型新 能源微电网不和常规电网相连接，利用自身的分布式能源满足微网内负荷的需求。当网内 存在可再生分布式能源时，常常需要配置储能系统以保持能源与负荷间的功率平衡，并充 分利用可再生能源，更加适合在海岛、边远地区等地为用户供能。

1.2 新能源微电网的基本理念

新能源微电网是在新理念下的构建的综合能源系统。其基本理念如下：①一个多重融 合：能源系统与信息系统的有机融合;分布式能源、可再生能源与大系统能源的融合等。② 两个提高：提高资产效率;提高能源生产效率。③三个平衡：源—源之间的协调平衡，即 多种一次能源、二次能源、分布式能源及可再生能源等与大系统能源跨时空平衡;荷—荷 之间的协调平衡，即可控负荷、随机负荷、热负荷、电负荷等的时空平衡;源—网—荷之 间基于负荷侧的协调平衡。④四个基本约束：可靠性保证的约束;经济性的约束;环境保 护的约束;可持续发展的约束。⑤五个基本要素：源、网、荷、储、控。⑥六个关键指标： 系统总效率指标;供能可靠性指标;新能源渗透率指标;能量、功率交换率指标;能量自 给率指标;绿色环境指标。⑦七类关键技术：新能源的高效转换及发电技术;电力电子技 术;信息技术及低成本的传感技术;大规模低成本高效率的储能技术;基于总能理论的能 量控制技术;新能源汽车的 V2G 技术;在大系统理论构架下的能源系统重构技术。

1.3 新能源微电网的基本要求

1)新能源微电网的功能定位。利用风、光、生物质、天然气等多种分布式能源，通 过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，通过冷、热、电等多能融 合，实现可再生能源的充分消纳，构建智慧型能源综合利用局域网。创新管理体制和商业 模式，整合各类政策，以新能源微电网为载体，参与当地电力体制改革，形成具有本地特 色且易于复制的模式。

2)新能源微电网的范围要求。各新能源微电网项目应具有明确的范围，与外部相关 系统有清晰的接口，项目承担区域内供电、供冷、供热等综合能源服务，形成以可再生能 源为主的高效一体化分布式能源系统。

3)指标要求：各项目供电范围内的供电安全和电能质量应符合相关电力标准，最高 电压等级不目前超过 110 千伏，可再生能源功率渗透率(微电网额定装机功率与峰值负荷 功率的比值)不低于 70%，新能源微电网电量自给率不低于 50%;微电网与公共电网连接 点(PCC)的交换功率不大于微电网最大负荷的 25%或按国能新能[2015]265 号文件要求; 示范区域内可再生能源和清洁能源供热(冷)达到 100%;在一定的政策支持下，具有经 济可行性。

1.4 新能源微电网的基本判据、功能

新能源微电网的基本判据并非电压等级与容量，而是以下几点：①与外部系统有明确 的连接点(即插即用);②新能源渗透率大于 50%;③与外部系统的交换功率比率小于 25%;④ 内部能源自给率需要平衡。

新能源微电网有很多功能：可使风、光、气、水、生物质、地热多种能源，以及冷、 热、电多种用能形式融合，使新能源就地充分消纳、能量就地分层平衡，降低传输损耗， 提高系统综合能效。同时，可实现功率与能量的转换，实现不同形式的能量时间、空间的 匹配，提高系统设备利用率，与外部系统的能量交换、功率交换可调可控。

新能源微电网涉及很多关键技术，如主动配电网、智能用能、电动汽车 V2G、储能、 协同优化、能源大数据等等。

1.5 新能源微电网与公共电网的关系

1)新能源微电网与公共电网的关系是网与网关系。正常情况下，跟据两网系统需求 可调可控的进行功率交换和能量交换;事故情况下可以快速无缝解列，以保证微电网和大 电网各自独立运行，最大限度保证用户及电网的稳定性及可靠性。

2)新能源微电网是公共电网的可调度负荷。作为大系统的一个资源，根据大系统的 需要，对微电网进行调度，也可作为纯负荷来进行管理，提高系统效率和设备利用率。

3)相对独立、相互支援、即插即用。