各位专家大家下午好,很高兴参加光伏行业协会举办的讲座,我是来自中国电科院配电研究所,今天上午新能源所的两位同事跟大家讲了大电网的风光接入,我从配电网的角度和微电网的角度分享一下我们这几年做的工作,以及微电网近期的发展情况和未来的发展展望,请各位专家批评指正。
应该说最近这段时间中央关于新能源发展的指示还是比较多的,习总提出"在消费供给技术和体制四方面开展一个能源革命,从当前做起加快能源领域的重点任务",同时为适应能源供需格局的新变化,我们积极的开展应对分布式新能源并网,开展分布式电源和微电网技术攻关和示范工程建设。其实在电网层面有两个层面,一个是输电层大规模展开新能源接入的大规模集中式为主的接入,第二是配电层,国家密集出台了分布式发电,分布式光伏,以及各种各样的分布电源的政策,在配网、大量并网成为不可阻挡的趋势。
我讲一下微电网的定义,很多专家讲到过,无论在日本、欧盟和美国,国际上发展电网比较快的三个国家或者区域里面,他们认为微电网是在一定区域内利用可控的分布式发电装置,根据用户需求提供电能的小型供电集团。日本层面,主要日本是一个地震多发带的国家,他们需要通过微电网迅速的恢复通电和提高通电可靠性。欧盟是充分利用丰富的燃气,构建多能互补的微型的网络结构,保证整个欧洲国家的居民的需求。美国是微网的概念第一个提出的国家,他认为微型供电网络,包括位网商业化模式在美国试点比较多,他们比较经典的就是经济微网和效益微网。我们中国的微网国网公司还是起步比较早的,我们认为符合中国国情的微电网应该是分布式发电、储能装置、用电负荷、监控、保护和自动化储能能够实现局部电量平衡的小型的供电网络,可以预外部电网并网运行,也可以离网独立运行。这就牵扯到微网的四个特征,第一个是微型,电网公司认为微电网的电压等级是10kV以下,或者至少控制在35kV以下,因为这个和区域供电或者分布供电的概念是一致的。但是我们知道国家能源局最近刚下了一个文,关于促进微电网建设的,能源局认为微网能达到110千伏的电压等级,这也是目前给我们国网冲击比较大的一个政策,因为量就颠覆了微电网的概念。第二,微电网以清洁能源为主,这个是没有争议的,我们并不认为以柴油机构成的独立网络就叫微电网,这个定义从国家层面到世界层面都认为以分布式能源构成的清洁的供应网络。微电网一定能够实现电量的自我平衡,能够保证供电的可靠性和电能质量,同时能够在保证高可靠性同时能够实现与电网和用户的友好互动,这是微电网的主要基本特征。
下面和大家分享一下2012年3月能源局委托中科院、天津大学、中国电科院等科研机构开展《中国十二五"微电网发展战争研究》,明确提出到2015年建设30个新能源微电网示范工程。这个是"十二五"规划,用了不到五年时间,我们建设了60个微电网,有河南财专光储微电网、天津新新生态城微电网、新奥能源生态城微电网等等。而同时我们电科院也跟踪这些微电网的建设,陆陆续续展开了一些工作,我们国家从2012年国家能源局正式提出来以后到2015年,我们一共建立起了60个有典型示范意义微电网,标红的都是国家电网公司在前三年建的微电网示范工程,黑色部分的是其他厂家建设的示范工程,这是2010到2013年的数据。从2013到2015年以后国网投资的微电网就比较少了,这个时候微电网的经济性或者其他效益逐步显现以后,各个地方都建立起微电网,国网真正建设的微电网有七个,大部分是一些外单位或者是企业自建的微电网占比较大的比例,这是我们国家这几年投资建设的微电网的一些示范工程。
国家电网公司这五年干了很多微电网相关的事情,五大方向,包括微电网应用模式与设计、微电网协调控制技术、微电网能量管理和微电网综合示范工程,我们国网公司就这几个项目,各单位有18个项目,这五年有27个微电网相关的建设。
下面我想讲一下微电网的特殊性,微电网元素很多,不仅包括光风、储,里面有各种各样的元素,包括直流、交流、用户、电能、风能、热能等等都可能构成一个微电网,或者微电网群,我们梳理一下微电网的发展路线,我们国家的微电网完全是因光伏而生,我们当时觉得大量光伏接入以后,对电网有冲击,而风光互补的同时也是波动性比较大,所以当时提出了一个风光储的概念,我们国家的微电网来源就来自于这个实践,利用储能的优化协调控制弥补风光的不稳定性和间歇性的分析,形成互补的概念,这是我们国家微电网能体现的风光出的元素,因为它确实比较容易实现,确实也是对电网稳定性有帮助。在这个基础上很多人提出不光从风光储方面,要从电源层面、电网层面、负荷层面做一个有效的互动,清华大学、天津大学就展开了很多模型研究,怎么样把源网荷三者通过这个网连接起来,构成一个互动模型,也是微电网的技术路线。目前风光储工程实践没有太多的技术含量,源网荷模型研究又很难落地,并不是能够在现场容易实现的,很多时候算法不是能真正有用其了。我们当时提出了源荷储的动态优化,我们做的一个项目里面也实践了,既作为工程实践也作为一个模型研究,把负荷需求以及储能进行一个优化配置,既能减少投资,也能更好的实现动态优化,这是微电网比较主要的技术路线。
有一个示范工程就是蒙东示范工程,通过分布电源的优化配置以后,可以把投资尽可能多的投在分布式光伏和风机里面,降低储能的配比,同时又能构建一个比较灵活可靠的微电网,实现一个高可靠性的供电,这个项目到今年已经稳定运行三年多了,一些设计思想理念得到了很好的体现,这是微网的第一个主要技术路线。
第二个技术路线就是冷热电,电气热多能和多源的微网结构,这里把微网的概念进行了扩展,不光有电能,可能还有供热、供应冷的来源,微电网的来源不光是光伏、风机所发出的电能,包括天然气,低热能的能量,怎么样把能量友好的接纳进来,进而适应整个电网的需求,主动的给用户提供一个更加高可靠性的供应需求,进而实现灵活使用,这也是微电网第二条主要的技术路线,从多能多源实现方式。
这个里面就是参与示范的新奥的工程,整体比较经典,他们本身有天然气的路线,把这个接入到微电网以后,跟光伏和风电波动性做了一个有效的兼容,同时跟电网产生互动,进一步扩大了微电网的能量规模,分布式的光伏或者风电的容量有限,把燃气引进来以后,整个微网的规模得到扩大,供电能力和供电可靠性也得到一个很大的提高,这是第二条微网的技术路线。
接下来技术路线就是很多微电网厂家所关注的,很多微电网的建设都是组合的层面出发,指定光伏电站配一个储能,建设一个微电网,其实并没有实现微电网高效的继承和融合,同时控制管控能力水平也是不一样的,微电网公司很多,但真正做到有效管控的企业其实并不是很多,进而在这个基础上实现分布式电源平衡平滑的控制,实现灵活友好的互动,达到一个比较搞得运行品质,这也是我们微电网第三条主要技术路线。这个目前我们是在863海岛上有一个示范工程的建设,所以说这里面就涉及到,这个微网里面就把灵活、柔性分组基于高效的电网通信方式融合在一起,构建了国际上比较领先的微电网的结构,实现系统灵活稳定的经济运行,这是第三种技术路线。
第四条技术路线就是分层、分级、对等,涉及到交流、直流和互联的模式,这也是目前国网公司比较关注的供电模式的研究,以及怎么样通过过群控进行集中控制,进而实现一个优化配置,这个是微电网第四条主要的技术路线。这也是我们中国电科院配电所这几年构建的一个交直流混合的微电网实验室,把各种各样的储能,各种各样的负荷通过配电模式构成了这么一个微电网实验室,研究光伏、风电接入以后对电网的影响,如何高效应用整个系统。
总结一下就是在微电网技术领域,"十二五"期间国家电网中国电气院基本构建了微电网技术体系架构和标准体系,在微电网优化规划设计、协调控制、能量优化方面获得突破。研制了微电网保护、微电网安全稳定控制装置、智能运行控制装置等成套装备,开发了微电网优化配置平台、微电网监控保护智能运行一体化平台,微电网运营管理检测信息平台等三类平台,建立了一批百千瓦级和兆瓦级微电网示范工程,同时对行业内外都产生了影响,推动了我国整个微电网市场的推动,这里面大部分光伏示范工程还是以分布式光伏或者集中式光伏作为一个主要的点。
微电网的主要功能就不讲了,这个大家都知道,微电网主要组成部分,我们认为未来肯定需要大力发展分布式光伏或者是冷热电源产生的分布电源,包括光热发电,同时进一步优化升级储能装置,通过控制系统实现灵活的架构,最终实现配置上的体系、管理系统,构成一个推动微电网整个技术的跨界的发展,更好的接纳分布式的电源,进一步客观、稳定的提升微电网的可能的电压等级,逐步的扩大微电网的应用范围和容量的额度和电压等级,推动微电网技术以及微电网相关的储能技术、控制技术,比较稳定的良性的发展。
这个是我们发展微电网制定国家相关标准体系,目前国家整个微电网的体系架构,微电网标准制定基本上是遵照这个体系在制定,包括六大类,主要是微电网的配置,还包括规划设计、工程建设、微电网怎么样验收,微电网关键装备怎么检测以及接入配网以后怎么测试,还有微电网怎么样运行维护以及微电网接入大电网以后怎么样进行稳定调度交易,这都是目前微电网的技术标准体系。这是目前我们电科院配电建设所牵头制定的国家标准、行业标准和企业微电网相关标准,也欢迎业界有兴趣的同行可以跟我们一起推动这个标准的制定。
第二就是讲一些我国微电网的发展。结合我国国家微电网发展必比较快,微电网基于六点发展,第一就是最大程度接纳分布式电源,促进分布电源的发展,同时推动微电网的协调控制,储能和负荷的互动真正实现节能降耗,提高能效,同时解决解决无电地区供电,通过实时控制满足用户对供电可靠性的个性化需求,提高电网整体抗灾能力和灾后应急供电能力,同时也是微电网,不管是智能电网也好,或者能源互联网也好,微电网是优秀的能源子网络,或者智能电网的有效的储存部分。
下面讲一下微电网和能源互联网的关系,我们从微电网层面来讲,能源互联网的四大需求就是共享、平等、协作和开放,而微电网的四大特征就是清洁、智能、可靠、自治,因为清洁了才有可能实现能源共享,因为可靠,所以微电网的接口才能对外开放,因为自治各个微电网是平等的,同时因为智能,将来为未来的能源协作,创造一个更好的技术平台和硬件支撑。
未来微电网的方向是三个,一个是多能互补系统研究,一个是分布式电源群控技术,一个是交直流混合控制技术。面微电网未来要实现么不双四,对电网好,多层次有配置,实现控制,形成业务的需求,实现多模式的运营,参与互联网的运作,这是未来的一些特点。
未来微电网的定位主要是集中在三点,第一就是进一步应对越来越高的分布式可再生能源的接入和消纳,第二是满足与大电网联系薄弱地区电力供应,第三是满足对电能质量和供电可靠性有特殊要求的用户用电需要。这是未来微电网三大功能定位,这三大定位会衍生出很多课题,像分布式电源、分布式光伏的如何接入、如何控制如何高效的运行,之后要展开大量的工作。
最后就是我们对能源局微电网政策的解读,能源局今年7月份提出大容量微电网建设以后,提出要建立联网性微电网和离网性的微电网,与公共电网建立双向互动关系,参与电网灵活交易,他们认为微电网是灵活参与交易的主题,因为分布式光伏和风电都是单向流动的,一般只存在电量补贴或者一个电量剂量的问题,但是微网就不一样,因为微网作为一个独立的子系统,既能实现电量的平衡,也能实现电量的输送,所以能源局认为它是一个比较优秀的能源计量的交换终端,因为它自成体系,这个界面容易分得很清楚,将来控制和交换的手段,盈利的手段也比较多,所以能源局觉得微电网是一个很好的电改的武器,他们认为因地制宜,创新机制的建设微电网可以向全国推广。
能源局对微电网的要求,他们认为最高电压等级不超过110千伏,基本上是大中心城市整个城市的电压规模等级,对我们电网公司来说冲击就比较大,我们调研了很多微电网很多想申请这个项目的企业或者是园区,他们也觉得这个电压等级很难实现,因为根据我国的国情110千伏跟电网公司的产权分界点就不是很明确,因为一般我们电网公司的产权分界不明确以后,跟能源局的精神又相违背,所以我们觉得目前的最高电压等级还是限制35千伏或者10千伏比较合适,这是微电网分布式能源装机容量原则上限达到50%,也就是说100兆瓦的微电网必须要有50%以上的光伏或者风电,这个里面不包括储能,所以说对微电网清洁能源的要求还是挺高的。第三具备孤岛运行能力的提升,110千伏的微电网控制水平国内没有一个公司,除了发电集团和电网公司以外还没有公司能够承担110千伏电网的运行控制或者调用能力,所以电压等级的配置,还有待于进一步协商或者进一步的明确。对于独立性就比较简单了,就没有限制电压等级,只要能够独立运行,非清洁能源比例合适,有一定的供电可靠性,能源局认为是独立型新能源微电网的建设。我就说这么多,谢谢大家!