未來微電網(wǎng)和多能互補項目中的核心組成與技術(shù)趨勢

2017-08-31 10:50:13 交能網(wǎng) 　點擊量：評論 (0)

很久以來，微電網(wǎng)更多地強調(diào)分布式的特點，無論是否和大電網(wǎng)相連，自我管理和自我控制都是其典型的特征。無論定義如何，微電網(wǎng)依然離不開其電網(wǎng)的屬性，也必須要遵守電網(wǎng)設計中的一些金科玉律。這其中，安全性和

很久以來，微電網(wǎng)更多地強調(diào)分布式的特點，無論是否和大電網(wǎng)相連，自我管理和自我控制都是其典型的特征。無論定義如何，微電網(wǎng)依然離不開其電網(wǎng)的屬性，也必須要遵守電網(wǎng)設計中的一些金科玉律。這其中，安全性和穩(wěn)定性無疑是最重要的標準。為了在接入高比例的分布式可再生能源的同時還能保證安全性，最關(guān)鍵的在于系統(tǒng)的靈活性。

在靈活性的大框架下，各國對微電網(wǎng)的定義和發(fā)展趨勢也略有不同，我國在7月份發(fā)布了《推進并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設試行辦法》，其中對微電網(wǎng)給出了官方的定義。交能網(wǎng)曾經(jīng)總結(jié)了微電網(wǎng)的定義、技術(shù)路徑、發(fā)展機遇，希望了解國內(nèi)微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀的讀者可以點擊深度|站在風口浪尖的“微電網(wǎng)”究竟是何方神圣？查看。

而今天我們介紹的是美國在微網(wǎng)建設中的一系列發(fā)展趨勢，其中最核心的是熱電聯(lián)產(chǎn)設備體系，熱電在消費端的耦合和生產(chǎn)端的解耦將輕松地解決微電網(wǎng)中一系列的靈活性問題。

在美國的眾多微電網(wǎng)建設實踐中，總結(jié)出了以下幾個未來微電網(wǎng)建設的趨勢和標準：

1.能效為先，拒絕浪費

最便宜和最清潔的電力是什么？很多人會說是可再生能源電力。但是其實在能源的生產(chǎn)、運輸和消費過程中被浪費掉的電力才是我們最應該關(guān)注的部分。近期ACEEE組織的一份報告中指出，通過節(jié)能措施和能效設備產(chǎn)生一千瓦時的電力的平均成本在2.8美分左右，折合人民幣17分。相比于我國35分左右的煤電發(fā)電成本，能源提升帶來的電力十分有競爭力。

因此在未來的微電網(wǎng)設計中，首先應該考慮的是原有能源系統(tǒng)中有多少能效提升的可能，在規(guī)劃新的電源和系統(tǒng)的時候也必須優(yōu)先考慮能效提升后的轉(zhuǎn)機需求，盡可能地降低系統(tǒng)的能源供應成本。

2.熱電聯(lián)產(chǎn)，多能互補

熱電聯(lián)產(chǎn)顧名思義是同時生產(chǎn)熱能和電力的能源生產(chǎn)方式。將發(fā)電過程中的廢熱再利用與供暖、生活熱水、工業(yè)用暖甚至通過吸收式制冷設備轉(zhuǎn)化為冷量。這種耦合的能源生產(chǎn)方式能夠?qū)⒛苄Ю寐侍嵘?0%，同樣的燃料分別用于生產(chǎn)電力和熱能的效率則最高不超過45%。目前隨著燃機的小型化技術(shù)日漸成熟，高效的熱電聯(lián)產(chǎn)設備也能夠成為分布式能源供應的核心元件。

還有幾個重要的原因，讓熱電聯(lián)產(chǎn)設備逐漸成為微電網(wǎng)設計中不可或缺的元件之一：

如果不考慮同時生產(chǎn)熱能，小型燃機的發(fā)電成本通常比從電網(wǎng)中購電的成本要高。只有耦合了熱能后的綜合能源成本才比較有競爭力；

熱電聯(lián)產(chǎn)設備的可靠性比可再生能源高，且具備很高的靈活性；

熱電聯(lián)產(chǎn)設備還能夠作為許多電梯和水泵的應急電源，這類電源如果只通過電池來提供無法保證足夠的安全性。

另一個重要的原因是熱能的儲存比電能的儲存要容易很多，而熱負荷的波動性比電負荷要小，在熱電聯(lián)產(chǎn)設備中額外安裝儲熱設備后能夠?qū)崿F(xiàn)熱電生產(chǎn)的解耦，提供更多的靈活性。熱網(wǎng)本身的儲存能力也為系統(tǒng)提供了一定的韌性。在目前各類微電網(wǎng)設計模型中，熱電氣多能互補模式是性價比最高的，沒有之一。

3.風光互補，清潔電力

在當前的技術(shù)水平下，熱電聯(lián)產(chǎn)設備將成為微網(wǎng)系統(tǒng)的核心，同時在條件允許的地區(qū)，風電和光伏也將成為微網(wǎng)發(fā)電的重要組成部分。在美國的眾多微電網(wǎng)項目實踐中，熱電聯(lián)產(chǎn)通常占據(jù)80%的發(fā)電容量，風電和光伏承擔剩下的20%。在未來，隨著可再生能源發(fā)電成本的繼續(xù)降低以及新技術(shù)的發(fā)展，可再生能源的發(fā)電占比還會繼續(xù)提升。

可再生能源電力的優(yōu)勢自然是0排放的清潔電力，而且不需要額外構(gòu)建燃料的運輸渠道，缺點也十分明顯，在缺乏足夠的儲能設備的情況下，能源供應的穩(wěn)定性受到了很大的挑戰(zhàn)。

4.必備儲能，保障安全

為了緩解微電網(wǎng)系統(tǒng)中由于風電和光伏的間歇性發(fā)電和負荷側(cè)的波動，儲能設備成為大多數(shù)微電網(wǎng)的標配。此處的儲能設備不僅僅指代電池，還包括儲熱和儲氣等不同種類能源介質(zhì)的儲存。在電池作為大規(guī)模儲能設備成本依然較高的情況下，其他類型的儲能設備反而能夠在多能互補的微電網(wǎng)項目中得到更多的應用。

目前，大多數(shù)微網(wǎng)項目的儲能設備還是用于平滑用戶負荷曲線、彌補日內(nèi)和周內(nèi)的發(fā)用電缺口。長期的季節(jié)性儲能設備暫未有較好的整合方案。

總體來看，微電網(wǎng)設計和規(guī)劃必須全盤考慮當?shù)氐馁Y源稟賦和用戶的需求，以系統(tǒng)能源供應的安全性和可靠性為第一標準，在此基礎上再考慮經(jīng)濟性和環(huán)境友好性。設計中不僅要考慮能源供需的平衡，還要考慮能夠提供靈活性的設備與消耗靈活性的設備之間的平衡。