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随着全球气候变暖问题日益严重,推动清洁能源发展、减少碳排放已成为各国的共同目标。在这一背景下,微电网作为一种能够推动经济社会发展绿色化、低碳化的解决方案,受到了广泛关注。然而,在微电网实际推广与应用过程中,也面临着一些待解的难题。
(来源:朗新研究院 作者:邹雅蓉)
明晰微电网的功能定位才能有的放矢
美国是微电网示范和技术发展的引领者,早在本世纪初美国电力可靠性解决方案协会(CERTS)就系统性提出了现代意义上“微电网”的概念。美国核心关切能源安全和可靠性问题,其微电网示范工程覆盖民用和军事等多个领域,数量占全球半数以上。时至今日,美国政府还一直保持着对微电网项目的投建支持。
欧洲重视可再生清洁能源发展,1998年就开始对微电网展开研究,在欧盟的推动下,微电网逐步成为提高可再生能源利用率的重要技术路径。
日本因资源匮乏、能源紧缺,重视可再生能源的开发和利用,为了缓解可再生能源出力的随机性和波动性,提升电能质量和供电可靠性,日本政府鼓励发展微电网技术,在海岛开展微电网项目建设,确保稳定供电,缓解能源短缺压力。
(一)微电网的作用
那么,在中国呢?微电网发挥着怎样的作用?
每件事物背后对应的是某种需求,有需求才能有发展。如果说是为了清洁低碳、降低能源使用成本,上光伏即可满足需求;如果是为了保供、改善电能质量,储能系统足以应对;如果想挖掘可调资源潜力,实现灵活调节,虚拟电厂无疑是前沿之选。如此看来,微电网的独特优势何在?
(二)微电网的核心价值体现
笔者认为微电网的核心价值体现在四点:
1、解决“高海边无”供电问题,降低电网新建改造投资;
2、促进可再生能源就地消纳,减少对大电网的“散点”冲击;
3、增强电网末端资源管控能力,提升电网灵活性和调节能力;
4、盘活源网荷储各类资源,优化用能结构。
前三点主要是站在电网的角度考量,最后一点则聚焦于用户的利益。目前我国大电网足够坚强,供电可靠性高。但长远来看,随着新型电力系统演进与能源结构巨变,微电网在保供方面的作用也将日益凸显。
首先,微电网以自平衡单元的形式有序接入电网并参与调节,有效避免了众多分散的分布式能源无序接入对电网带来的冲击。其次,微电网的存在让大电网有了触达底层资源的通道。电网不可能将细枝末节的资源都接进来,而微电网可以由小到大,逐步扩大资源涵盖范围,形成微网群,接入电网管理,平时提升源荷匹配能力,紧急情况下保障区域供电。
与虚拟电厂不同的是,微电网能与当地配电网深度融合,共同构成一个区域性电力系统,实现分层分区管理,确保电网调度责权统一,从而使地方电网达到更优的运行方式。
微电网规模化发展尚未实现,动力不足是关键制约
最早在我国“973计划”(国家重点基础研究发展计划)和“863计划”(国家高技术研究发展计划)等大力支持下,众多高校和科研机构已经在微电网技术领域取得一定研究成果。从政策层面看,微电网发展受到持续关注,自2015年起,国家发改委、能源局陆续出台系列文件,引导和支持微电网建设发展,部分“双碳”和“绿色发展”等相关政策中绿色微电网也被频繁提及,至2022年,《“十四五”现代能源体系规划》更将智能微电网定位为新能源消纳的重要载体,强调其与大电网兼容互补,从顶层设计定位上体现了我国电网对微电网建设的重视程度。
近年来,一些集光伏、储能、柔性负荷等多要素于一体的微网项目纷纷涌现,以“源网荷储一体化”运行为宣传亮点。在肯定这些项目创新的同时,也应理性认识到微电网的规模化发展仍面临多重挑战。部分项目资源俱全,但彼此独立,光伏自发自用,余电上网,储能做峰谷套利,未能实现真正的系统协调控制与能量优化。这类微网项目实践与《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》要求的源网荷储协同智能微电网尚有差距,还需增强微网自调峰、自平衡能力,提高新能源自发自用比例,以减轻大电网负担。
此外,不同主体看微电网的视角也不尽相同,各界尚未达成统一共识。
对电网来说,安全问题是第一位的。并网型微电网占用电网网架、备用容量,但目前电网还尚未形成一套针对微电网的有效调控手段,威胁电网安全稳定运行。同时,运营和市场机制不清晰又会导致微网无序发展,管理难度大,暂无可推广的机制保障电网利益。
对于投资商和用户而言,看重微电网能否给自己带来盈利,微电网内投建的储能和分布式电源千差万别,其运行控制模式也大有不同,安全稳定运行和运维的成本开支不容小觑,投资成本相对较高。此外,电力现货市场不完善、辅助服务市场和需求响应机制启动频率低,微电网灵活调节的作用难以有效变现,微网多元化收益渠道也尚未形成。
“动力不足”——笔者认为这是制约微电网发展的核心卡点。当前阶段,微电网建设的紧迫性尚未被广泛认知,微电网的大规模推广与发展仍面临挑战。
循道而行,筑微网发展之路
“大势不可挡”——微电网规模化推广暂遇挑战,但未来发展方向清晰坚定,顺势而为方能抢占先机。
随着能源安全问题日益凸显以及双碳目标持续推进,我国能源结构将发生根本性变革,大电网与分布式能源的矛盾会愈加突出,而微电网作为一种高效集成、清洁智能的能源供给形式,能有效缓解这一矛盾,提升电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力,成为新型电力系统中不可或缺的重要组成部分。目前,海量的分布式能源已经让部分地区大电网捉襟见肘,未来,一定是主配微网协同运行的时代!
综合来看,微电网更多致力于电力系统稳定性和灵活性提升。谁受益,谁最花心思去推动建设——电网一定是排头兵。但是光靠电网也不行,分布式能源大规模接入已经让电网顾不暇接,其他主体也需要贡献力量。
不同主体对微电网各有诉求,长久的生存需要合理的机制和市场环境。
笔者认为有以下五个发力点:
(一)推动微网政策标准统一,促进各界形成共识
现行国家标准侧重于从技术和物理层面定义微电网,概念清晰明确,但相关政策在微网指标要求等方面并未与国家标准保持一致,一定程度上阻碍了微电网的建设发展。且微电网内涵随着时代更迭不断演变,社会各界包括政府、电网企业、投资商、用户等多方主体,对微电网的内涵定位、技术方案、重要程度认知需达成一致,凝聚更大发展合力。
(二)强化微网金融、财税和产业政策支持,降低项目投资门槛
推动政策不仅停留在“鼓励”层面,而是给予实质性补偿和激励。促请政府对微网主体提供补贴、低息贷款以及“零碳”认证等服务,正向激励用户减碳降耗、提升能效、参与电网友好互动。同时建议政府积极培育微电网产业生态,打造一批微电网产业基地与示范工程,在用地规划、财政税收等方面予以支持政策,以点带面推动行业发展。
(三)明确微网运营和市场机制,拓宽多元收益渠道
规范微电网的接入、调度、运行和退出流程,建立健全微电网监管体系,确保微电网有序发展,降低电网管理难度。同时,提高电力现货市场活跃度,增加辅助服务市场和需求响应机制的启动频率,使微电网的灵活调节作用实现价值变现。
(四)完善微网和主网运行、运营协同机制,提升电网管理水平
微电网用户为主网提供支撑服务,并作为独立主体进行交易与结算。如微网用户和调度签定运行控制协议,内容包括可中断时间、调控指令下发时间、支撑电网方式等,电网也要提供相应的电价优惠、提早并网、支持早点开建等有利政策。进一步地,电网还可考虑在省级虚拟电厂平台搭建微网聚合运营管理模块,单个微电网运营商注册用户账号,参与日前计划性需求响应,辅助服务交易、现货交易等业务,模块内同步完成微网运营补贴计算,提升运营效率。
(五)微网系统模块化和预制化,缩减生产运维成本
微网系统采用模块化、预制化,去定制化和工程化,缩减生产运维成本。制定微电网模块化和预制化设计方案,提升微电网设备的通用性、可靠性和扩展性,加速部署过程、缩短项目周期、降低生产和运维成本,提高微电网市场接受度,为微电网系统商业化、规模化和可持续发展奠定基础。
结语
一个事物的发展,必然伴随时间的沉淀和检验。未来,新型电力系统一定会呈现出输配电网与微电网双向互动、深度融合的全新格局。因为相信而看见,非看见而相信。笔者作为微电网发展浪潮中的一员,将持续关注其成长与变革,以期为读者呈现一个更加全面、深入的微电网发展图景!
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