微電網(wǎng)將以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場能源路由器終結交直流之爭

2018-01-09 11:12:58 中企網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

微電網(wǎng)市場前景究竟如何呢?近日特變電工郝翔對此作出了解答，未來微電網(wǎng)將以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場，做新能源行業(yè)最主要的目的也是為了可

微電網(wǎng)市場前景究竟如何呢?近日特變電工郝翔對此作出了解答，未來微電網(wǎng)將以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場，做新能源行業(yè)最主要的目的也是為了可以有效改善問題，具體情況如何呢?下面跟小編一起來了解吧。

微電網(wǎng)的發(fā)展背景。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展、資源緊張和環(huán)境污染緊密聯(lián)系。現(xiàn)在由于環(huán)境受到影響，中國人均能源消費資源擁有不到世界水平的一半，但中國GDP能耗是世界平均水平的2.5倍，必然會造成資源緊張和環(huán)境污染。我們做新能源行業(yè)都是在致力于改善問題，發(fā)展清潔能源必然是趨勢。清潔能源存在很多問題，風力發(fā)電、光伏發(fā)電和水電站。光伏發(fā)電為例，由于地球是公轉和自轉的，會導致地面確切地點光伏的日照輻射有變化。風電也有類似的問題。

時間維度分布不均衡，空間維度不均衡。現(xiàn)在我國最大的風能資源區(qū)是內蒙古和甘肅北部，能源負荷較大的區(qū)不一定能供應上，還需要一些特高壓直流和交流傳輸通道。為了解決能源分布不均勻，以及時間維度和空間維度上不平衡，很多專家提出能源互聯(lián)網(wǎng)的概念，就是實現(xiàn)新能源的廣泛接入。這個概念提出以后有很多不同的概念，但組織架構都是一致的。國網(wǎng)提出全球能源互聯(lián)網(wǎng)的概念，主張是清潔能源為主，高壓和特高壓電網(wǎng)為網(wǎng)架。國外的研究中心和國內企業(yè)也提出很多概念，主要包含清潔能源和特高壓的直流、交流以及高壓的直流和交流，以及智能微電網(wǎng)。

能源互聯(lián)網(wǎng)的技術體系。它包含了能源生產(chǎn)到能源輸配，再到能源存儲和能源消費，貫穿生產(chǎn)到消費的全流程。技術分為三層面，設備層、信息層、應用層。技術包括的很多，高效的太陽能利用技術，現(xiàn)在已經(jīng)技術非常成熟。先進的輸電技術和柔性直流輸電技術。智能微電網(wǎng)技術和能源路由器技術。智能微電網(wǎng)技術從能源生產(chǎn)到能源輸配再到能源存儲和消費，整個鏈條的全部技術覆蓋。提高能源互聯(lián)網(wǎng)可以過渡到智能微電網(wǎng)，如果真的做到能源互聯(lián)網(wǎng)轉型，那需要底層的能源互聯(lián)網(wǎng)。

智能微電網(wǎng)的提出有很多概念，主要指分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷監(jiān)控和保護裝置，按照一定的拓撲結構組成小型的發(fā)配電系統(tǒng)。概念的提出為了促進新能源高比例的接入，以及能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。國外出臺很多儲能政策，日本也同樣如此。我國也出臺一些政策，2009年至今出臺法規(guī)和政策，推進微電網(wǎng)建設和實行辦法。微電網(wǎng)市場環(huán)境看分為兩種，聯(lián)網(wǎng)型和獨立型的微電網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)型的微電網(wǎng)可以分為兩個主體，用戶用電的主體，包括工商業(yè)園區(qū)和數(shù)據(jù)中心的。售電主體包括分布式能源的投資商，售電公司和電動汽車充電站等能源服務商。

獨立微電網(wǎng)，主要是用于海島、邊防哨所沒有電，解決當?shù)毓╇妴栴}的市場。微電網(wǎng)的技術發(fā)展情況，美國維斯康辛麥迪遜提出了微電網(wǎng)的概念，再到GE和甲骨文等公司都進來做一些微電網(wǎng)示范。世界范圍做的很多，但這只列了一些典型。

國內的微電網(wǎng)發(fā)展狀況，最早從舟山做離網(wǎng)型的微電網(wǎng)，再到內蒙古可再生能源的微電網(wǎng)群，再到江蘇和廣東做的交直流混合微電網(wǎng)。微電網(wǎng)的技術應用在哪里?工業(yè)園區(qū)。我們自己的園區(qū)也會建分布式光伏和分散式的風電，還會采用一些電池儲能，也會有一些負荷。可以賺取峰谷電價差，它的負荷比較穩(wěn)定可以實現(xiàn)計劃的排查，可以降低園區(qū)的技術配套，提供園區(qū)的工業(yè)可靠性。針對工業(yè)園區(qū)，用到儲能實現(xiàn)的成本很高，用在園區(qū)里目前用電的峰谷價差比較小。商業(yè)綜合體的優(yōu)勢是峰谷電差會大，為儲能接入后的微電網(wǎng)經(jīng)濟性提供保障。海島和山地的無電地區(qū)，以前有水就利用小水電的方式，大的還是采用柴油發(fā)電。泰國的一個島嶼是柴油發(fā)電的趨勢，度電在一塊六。如果現(xiàn)在采用微電網(wǎng)的形式，供電成本可以將到七毛。

工業(yè)園區(qū)用能現(xiàn)狀分析。分為四種負荷，重點需要保障的負荷，可中斷的負荷，可轉移的負荷，后期增融負荷。針對這些負荷可以看出園區(qū)的負荷種類很多，也很復雜。北京可以看出尖峰時大規(guī)模用電可以做到一塊以上，谷值是三毛七左右。峰谷電價差可以接近達到八毛錢左右，上海同樣也是，北京存在尖峰的電價值。一般園區(qū)采用的計價方式是兩部分，一部分是基礎的電價，一部分是電網(wǎng)的電價。基本的電價是按照變壓器的容量去收的，一個園區(qū)是60兆瓦的，那需要每個月固定交60兆瓦的費用。典型的工業(yè)園區(qū)以兩步的電價為例，這也是實際統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。工業(yè)園區(qū)來看，非居民用電的電量統(tǒng)計出來占6%，基礎容量配套費占42%，度電費用52%，基本電費占的比例很大。峰谷時段的用電時刻，峰占35%，平時段是37%，有很多優(yōu)化的空間。現(xiàn)在的工業(yè)園區(qū)面臨很多問題，包括運營成本高，而且存在很大的空間，未來有擴容需求。我們認為園區(qū)建設微電網(wǎng)是解決園區(qū)供能問題的有效手段。

園區(qū)級的微電網(wǎng)的網(wǎng)絡架構，提供云上的數(shù)據(jù)接入和分析。中間層是管理系統(tǒng)負責微電網(wǎng)的系統(tǒng)管理。交直流混合的微電網(wǎng)，如果采用能源路由器，那可以替代微電網(wǎng)里面的中央控制器和能源管理系統(tǒng)。我們想提供服務，系統(tǒng)解決方案的服務。微電網(wǎng)的負荷情況不同，園區(qū)的生產(chǎn)情況不同，建的微電網(wǎng)是定制化的問題，需要根據(jù)負荷情況分析如何做容量配備和分析設計。需要提供解決方案和能耗分析。多時間尺度能量管理，從云層到管理層實現(xiàn)相應功能。通過數(shù)據(jù)和云平臺進行遠端的運維功能。一次設備層，能源路由器是什么樣的設備?路由器到底是什么，它和傳統(tǒng)的因特網(wǎng)路由器有什么區(qū)別?有相似的地方，要為所有的設備提供接口。要有交流和直流的接口，要高壓和低壓的接口，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制功能。放在能源上要實現(xiàn)能源的控制。我們認為能源路由器可以接到光電和風電等設備。

能源路由器的本質是電力電子設備，以前是電力電子變壓器。電力電子變壓器是在1970年時，由美國GE研發(fā)中心提出，主要想通過電力電子的變換技術加高頻的技術替代傳統(tǒng)的變壓器。為什么最終采用了交流?技術路線可以看出，直流的變化想有點變化很困難，采用銅和鐵做變壓器可以實現(xiàn)電氣的隔離和絕緣。到目前為止交流也是現(xiàn)在電網(wǎng)的主要架構，1970年時GE提出了電力電壓器存在問題，成本非常昂貴。器件的技術發(fā)展非常快，現(xiàn)在做電力電子變壓器時可以把性能技術指標做到和變壓器匹配的層面，所以有人又開始做電子電壓器。實現(xiàn)的功能都是一樣的，最終是想實現(xiàn)電能和信息的湖向互動，實現(xiàn)用戶的友好接口。重量會變輕，體積變小，無污染，實現(xiàn)多種電源的變化和結構匹配，實現(xiàn)交直流的匹配和高低壓的匹配，實現(xiàn)潮流雙向控制。

阿爾斯通、GE、龐巴迪都有應用，技術原理和拓撲結構都完全一樣。最初想用于新能源和微電網(wǎng)，經(jīng)過三年開發(fā)做出一款產(chǎn)品，產(chǎn)品是采用6米的集裝箱標準設計。輸入功率是一兆瓦，輸出高壓交流電壓等級是10千伏，低壓是直流八百。最大效率是98.2%，傳統(tǒng)逆變器效率會到98.5%，再加上廂式變壓器的效率也是98%左右。如果采用能源路由器替代逆變器，那整機的效率可以提高一個點以上。電子電壓器和路由器的研發(fā)，屬于世界前沿技術。我們做工作時也遇到很多問題，設計時采用模塊化低壓側并聯(lián)，高壓側串聯(lián)的架構。整個機器是由某一個單元組成，如果其中有一個發(fā)生故障可以直接進行更換。采用模塊化以后還有好處，我們會保證系統(tǒng)在線不停地運行。當需要檢修時，剛達到檢修的時間時，我們會把模塊一更換，可以保證微電網(wǎng)接口的關鍵設備運行。

大家提到了98.2%的效率，怎么可以做到?碳化硅功率器件的工程化應用技術，雙有源橋電路的軟開關技術，還有高頻隔離、高功率密度設計技術，整體最大效率可以做到98.2%。作為交換設備需要有卓越的共性，采用分層分級的控制架構和綜合處理器，最終實現(xiàn)卓越的動態(tài)。我們提供集中式的高壓直接并網(wǎng)方案，還有直流回流型組串式高壓直接并網(wǎng)方案。第二種針對地形復雜情況下提供的方案。傳統(tǒng)組串式的發(fā)電，光伏板通過逆變器和AC電纜才能上到交流電網(wǎng)。采用集成化的產(chǎn)品可以通過電子路由器，真正的實現(xiàn)大道至簡。光伏并網(wǎng)是高壓替代低壓，直流替代交流。我們在西安園區(qū)進行示范應用，一年多的數(shù)據(jù)測量可以做到98%以上，夜間待機損耗20W。

交流微電網(wǎng)可以賺取峰谷電價差，提高供電可靠性，降低能耗，保證環(huán)境污染。西安園區(qū)的微電網(wǎng)為例，光伏是2兆瓦時，配備1兆瓦時的儲能系統(tǒng)，投資回報周期6.1年左右。技術上要降低基礎容量15%，額外提升10%的光伏自發(fā)自用電量。

電動汽車的發(fā)展充電是直流，而且到光伏發(fā)電也是直流，再到儲能電池的接入也是直流。交流的微電網(wǎng)將直流的所有負荷進行直流到交流的變化，浪費很多損耗，而且增加了成本。設備是高度集成的，可以適應多方面的適應周期。交直流的混合微電網(wǎng)和傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)相比，效率可以提升6.5%，成本可以節(jié)約22%。

微電網(wǎng)市場前景。微電網(wǎng)在未來的三年內市場規(guī)模穩(wěn)步增長，在建以及投入的微電網(wǎng)示范工程超過四百多個，輻射到歐美、歐洲、東亞。微電網(wǎng)會以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場。如果我們的直流負荷占比非常高，那交直流混合微電網(wǎng)非常有價值，能源路由器會終結交直流之爭。