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图1日本微电网系统典型结构图
日本微电网的架构允许燃气轮机等旋转发电设备直接接入到微电网同步运行,目前,日本的微电网研究集中在负荷跟踪能力、电能质量监控、电力供需平衡、经济调度以及孤岛稳定运行等方面。日本的微电网采用主从控制结构,通过顶层能量管理系统统一对网内的分布式电源进行管理和调度,保证为电网的暂态功率平衡,抑制对主网的影响。
3日本微电网的主要作用
因为日本严重缺乏能源资源,其自给能源率一直在20%以下,这决定了日本大力发展国内可利用能源的必然性,对于分散的各类可利用能源,微电网可以很好的整合贯通。日本拥有全球最多的海岛独立电网,因此发展集成可再生能源的海岛微电网,替代成本高昂、污染严重的内燃机发电是日本微电网发展的重要方向和特点。
日本经济产业省资源能源厅于2009年启动了岛屿新能源独立电网实证项目,通过提供政府财政补贴,委托九州电力公司和冲绳电力公司在鹿儿岛县和冲绳县地区的10个海岛上完成了海岛独立电网示范工程的建设,包括由东芝集团负责建设的宫古岛大型海岛电网和由富士电机株式会社负责建设的9个中小型海岛微电网。
同时,日本是地震等自然灾害频发国家,电力系统极易受到自然灾害破坏,因此提升电力供应在自然灾害下的可靠性是日本微电网发展的另一个重要方向和特点。
2011年,东日本大地震及其诱发的海啸造成了福岛第一核电站1~4号机组发生核泄漏事故,并引发了严重的大范围停电。震灾期间,东京电力公司辖区损失电力供应22GW,约占其峰值负荷的37%;东北电力公司辖区损失电力供应7.5GW,约占其峰值负荷的50%。然而仙台市微电网经受住了灾害的考验,在大电网失电、独立运行的60余个小时内通过储能设备和燃气发电实现了关键负荷的不间断供电,有力保障了微电网内医疗护理设备、实验室服务器等关键设备的正常运行。
2017年,日本政府投资330多亿美元,打造多个智能防灾小镇。其主要依靠太阳能发电,镇上的灾害公营住宅、集合住宅的屋顶覆盖着太阳能发电板,还建有大型的太阳能发电板集中池,每天能够产生约400千瓦时的电力。小镇配备了紧急用的生物柴油发电机和蓄电池,即便是发生灾害,在系统电力停止供应的情况下,紧急用发电机也能够保持运行至少三天。在白天,太阳能发电产生的多余电力可以储存在蓄电池中,通过小镇街道两盘的低压、高压电线杆,与低碳素型发电所的智能系统电力网连接。管理电网的Hope可以调配电力,向用电量大的用户售电,白天储存的太阳能电力在夜晚能够通过电网输送到需要的地方。
结语
与中国能源状况相比,日本有着更为艰难的局面,但是其努力在供给和需求方面做努力,没有使能源问题成为影响经济发展的约束性障碍,值得我们借鉴。同时,针对微电网可以为电网解决大规模可再生分布式电源,可提高供电可靠性等特点,日本政府大力推广发展微电网,以提高其电力供应的抗灾害能力及弥补核电关停造成的电力缺口。这为我们国家建设微电网提供了一定的思路,应该因地制宜从实际需求出发对微电网建设方案进行统筹考虑。
作者:刘亚玲,全国配售电企业俱乐部副秘书长。
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