國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司黃山供電公司 舒永志

淺談微電網(wǎng)模式布局的探討和發(fā)展

國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司黃山供電公司 舒永志

“微電網(wǎng)”是被譽(yù)為老百姓自己的發(fā)電站，早已經(jīng)不是夢(mèng)工場(chǎng)，筆者結(jié)合新能源的發(fā)展實(shí)際情況，根據(jù)我國(guó)地形、地域的特點(diǎn)，針對(duì)微電網(wǎng)的布局和規(guī)劃實(shí)踐，提出一些微電源組微電網(wǎng)模式，即新能源+N的模式，形成典型的樣板間。本文重點(diǎn)介紹以光伏為主、其他新能源為輔的一些成功的應(yīng)用案列，供借鑒與參考。

一、組合式模式：分布式+N模式

1.山區(qū)（丘陵）模式

我國(guó)長(zhǎng)江以南山區(qū)丘陵地帶，氣候濕潤(rùn)，雨量充沛，河流陡峻，水力資源豐富，是開(kāi)發(fā)小水電的重點(diǎn)地區(qū)，適合發(fā)展小型小水電站，水電是可再生能源，而通常的大型水電屬于傳統(tǒng)能源，小水電則屬于新能源。

國(guó)家早在2005年2月份頒布的《可再生能源法》，鼓勵(lì)包括小水電在內(nèi)的可再生能源的開(kāi)發(fā)，小水電資源的特點(diǎn)是主要分布在遠(yuǎn)離大電網(wǎng)的山區(qū)，單站容量不大，資源到處存在，生態(tài)環(huán)境負(fù)影響很小，造價(jià)降、工期短、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、投資經(jīng)濟(jì)和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，同時(shí)具有保持生態(tài)平衡，保護(hù)水土流失作用，而且當(dāng)?shù)厝罕娔軌騾⑴c建設(shè)，并可盡量使用當(dāng)?shù)夭牧辖ㄔO(shè)。所以小水電它既是農(nóng)村能源的重要組成部分，利用小水電這些特征，將新型能源光伏和風(fēng)能與小水結(jié)合起來(lái)，即水、光、風(fēng)微電源共組微電網(wǎng)。

如右圖示山腳底規(guī)劃為小水電（也可以考慮研究試制貫流式、燈泡式等水輪發(fā)電機(jī)組和抽水蓄能機(jī)組，建設(shè)小型抽水蓄能電站，提高小型水輪發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量和效率）、山腰坪垱和部分山頂安裝太陽(yáng)能光伏，雨水充足的月份在春季，夏秋季則是光照強(qiáng)度好，冬季和晚間則風(fēng)速力度大。根據(jù)地形，可采用風(fēng)水組合模式、風(fēng)光組合模式及風(fēng)水光模式組合，共同組成風(fēng)水光模式組合微電網(wǎng)，互補(bǔ)互助，使得微電網(wǎng)、微電源互聯(lián)、融合，形成一網(wǎng)多源格局。

2.平原模式：風(fēng)+光、風(fēng)+秸稈

平原地區(qū)，無(wú)任何屏障，日照時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)場(chǎng)良好，然而每到夏、秋時(shí)節(jié)，秸稈焚燒問(wèn)題始終是個(gè)難題。農(nóng)民就地焚燒秸稈，污染環(huán)境，秸稈的不當(dāng)處理已經(jīng)影響了整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。用秸稈來(lái)生物質(zhì)發(fā)電，是一種比較理想的秸稈處理方式。秸稈是一種很好的清潔能源，建立與風(fēng)光新能源相匹配的小型生物質(zhì)能（秸稈）發(fā)電站，從經(jīng)濟(jì)角度看，可以更好地利用秸稈的生物質(zhì)能，提高其利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，是農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收的一條新路子。

3.城鎮(zhèn)模式：風(fēng)+垃圾、光+儲(chǔ)能模式

（1）當(dāng)今世界，生活垃圾已成為城市的主要污染源之一，對(duì)垃圾的處理不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣污染、水污染和土壤污染，生活垃圾的處理已成為繼能源、交通、工業(yè)三廢治理之后又一重大環(huán)保課題。對(duì)于城鎮(zhèn)，垃圾焚燒發(fā)電是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化處理和利用的有效途徑之一，垃圾發(fā)電也是一種新型能源，而采用分布式+垃圾焚燒發(fā)電，也是同樣適合和必要的。

（2）2016年5月11日在“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)2016上”，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)2016》預(yù)測(cè)到2020年我國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)有望達(dá)24吉瓦。

需求側(cè)（農(nóng)網(wǎng)或配網(wǎng)）

目前能源互聯(lián)網(wǎng)在起步階段，業(yè)內(nèi)人士表示開(kāi)展分布式+儲(chǔ)能技術(shù)組合微電網(wǎng)模式，從應(yīng)用角度上更有前景，隨著國(guó)家對(duì)新能源的扶持力度增大，以及儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備成本的下降，未來(lái)會(huì)催生更多的商業(yè)模式和服務(wù)模式，分布式光儲(chǔ)解決方案供應(yīng)商的數(shù)量也會(huì)逐漸增多，分布式+儲(chǔ)能的模式不僅應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)，在風(fēng)電場(chǎng)等分布式微電網(wǎng)方面同樣適用。

二、分步式模式

1.光伏農(nóng)業(yè)一體化

光伏農(nóng)業(yè)一體化有效將太陽(yáng)能光源與農(nóng)業(yè)結(jié)合，提高菜農(nóng)收益和土地利用。從而實(shí)現(xiàn)光伏、農(nóng)業(yè)融合，促進(jìn)農(nóng)業(yè)向低碳、高效、循環(huán)發(fā)展，精心打造生態(tài)農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)，綠色農(nóng)業(yè)。

如江蘇泰興市宣堡鎮(zhèn)溫室大棚上采用新型光伏太陽(yáng)板，這種大棚蔬菜棚頂上的太陽(yáng)板不影響室內(nèi)植物采光，光伏茶大棚、蔬菜大棚、食用菌大棚、苗木大棚、花圃大棚等等，光伏農(nóng)業(yè)將光伏電能和農(nóng)業(yè)有機(jī)的結(jié)合，既騰出土地空間，節(jié)約了使用土地，又節(jié)省架設(shè)大棚的材料成本。分布式光伏產(chǎn)業(yè)同樣也帶動(dòng)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)了旅游觀光業(yè)的發(fā)展。

2.風(fēng)光魚(yú)一體化

借助小城鎮(zhèn)化建設(shè)中的契機(jī)，未來(lái)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)市場(chǎng)潛力巨大，國(guó)家大力扶持和幫助分布式光伏發(fā)電，推進(jìn)新能源利用示范城鎮(zhèn)，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，最終受益受惠的是農(nóng)民百姓。

如位于江蘇鹽城東臺(tái)沿海的全國(guó)最大的“風(fēng)光漁”一體化發(fā)電站，最上層為風(fēng)力發(fā)電、中間是太陽(yáng)能發(fā)電、最下層水面養(yǎng)殖，實(shí)現(xiàn)立體綜合開(kāi)發(fā)利用，目前這種發(fā)電站發(fā)電裝機(jī)容量為550兆瓦，既能解決風(fēng)電上網(wǎng)、脫網(wǎng)、棄風(fēng)等難題，又能將新能源直接應(yīng)用于海水淡化，減少燃煤發(fā)電的內(nèi)耗，讓清潔電力穿梭在藍(lán)天碧水之間。目前鹽城有長(zhǎng)三角最大的節(jié)能點(diǎn)光源生產(chǎn)基地，建成全國(guó)唯一的霧霾治理研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化基地。

3.智慧樓宇

在城鎮(zhèn)化建設(shè)和發(fā)展中，倡導(dǎo)的是綠色城區(qū)、智慧城市，而光伏發(fā)電這樣清潔能源的使用和推廣符合發(fā)展綠色、環(huán)保、低碳的城鎮(zhèn)發(fā)展原則和理念，如在酒店、商務(wù)樓、寫(xiě)字樓、窗外墻面設(shè)為太陽(yáng)能質(zhì)地結(jié)構(gòu)，屋頂裝風(fēng)能，樓宇高，風(fēng)場(chǎng)好，并與光伏強(qiáng)強(qiáng)組合并網(wǎng)，整個(gè)樓宇就形成一個(gè)微電源、微電網(wǎng)。

三、合理運(yùn)用調(diào)度

1.光伏發(fā)電系統(tǒng)受多種因素影響，其輸出功率具有不連續(xù)和不確定的特點(diǎn)，其中氣象條件的影響最顯著，此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率還具有很強(qiáng)的變化周期，這會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生周期性的沖擊，應(yīng)該做好發(fā)電的功率預(yù)測(cè)及運(yùn)行控制。

2.微電源具有自發(fā)自用、就地消納，余電上網(wǎng)特點(diǎn)，因此應(yīng)對(duì)接入配電網(wǎng)潮流的改變進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)微電源向配網(wǎng)反送功率預(yù)測(cè)及負(fù)載特性，將對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)接線及調(diào)度運(yùn)行方式進(jìn)行規(guī)劃。

3.風(fēng)光互補(bǔ)的微電源并網(wǎng)，應(yīng)分析微電源并網(wǎng)的過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)電壓、電能質(zhì)量和穩(wěn)定性的影響。

四、技術(shù)和安全保障

1.光伏分布式電源模式，根據(jù)光照條件，加強(qiáng)跟蹤技術(shù)的研究，2016年5月13日首屆中國(guó)光伏跟蹤技術(shù)在安徽休寧縣召開(kāi)，研討人員走現(xiàn)場(chǎng)、看試驗(yàn)，結(jié)合太陽(yáng)的照射度不斷變化特征，傳統(tǒng)的固定式光伏板運(yùn)用跟蹤技術(shù)后，便不是太陽(yáng)“一邊曬”了，為提高太陽(yáng)輻射度，利用向日葵的特性，追趕太陽(yáng)，提高光伏利用率和整體發(fā)電量。

2.針對(duì)許多電站建在環(huán)境條件惡劣的地區(qū)，風(fēng)大、沙塵、雪頻等氣候，在一定程度上給電站安全運(yùn)行帶來(lái)威脅，運(yùn)用光伏工況在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)光伏組件及絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)控，形成對(duì)光伏預(yù)報(bào)預(yù)警機(jī)制，使得電站安全穩(wěn)定運(yùn)行和不易被自然災(zāi)害所影響。

3.分布式發(fā)電并網(wǎng)后，掌握光伏發(fā)電站的輸出特性、無(wú)功電壓分析、電能質(zhì)量、諧波污染、孤島系統(tǒng)內(nèi)的電壓和頻率的安全，對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)等微電網(wǎng)模式應(yīng)考慮其對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰能力的影響。

4.光伏發(fā)電的安全問(wèn)題也日益凸顯，必須引起相關(guān)人士和業(yè)主的高度重視，由于地域的差異，屋頂?shù)那闆r也不盡相同，因此在設(shè)計(jì)安裝、技術(shù)和質(zhì)量監(jiān)督上加強(qiáng)管理，尤其是在一些農(nóng)村，農(nóng)民對(duì)電氣設(shè)備知識(shí)相對(duì)缺乏，因而對(duì)于電站的后續(xù)運(yùn)行和維護(hù)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，所以應(yīng)該加大對(duì)安全用電宣傳力度，針對(duì)性地開(kāi)展對(duì)電站客戶的基本技能培訓(xùn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

新能源應(yīng)堅(jiān)持電網(wǎng)與自然和諧發(fā)展，依托資源優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)發(fā)展水、風(fēng)、光新型微電源發(fā)電，奉獻(xiàn)清潔能源，擴(kuò)大可再生能源開(kāi)發(fā)利用的模式，對(duì)組網(wǎng)模式需要?jiǎng)?chuàng)新思路、因地制宜。隨著國(guó)家一系列鼓勵(lì)新能源發(fā)展的政策和措施陸續(xù)出臺(tái)，尤其是分布式相關(guān)配套設(shè)施的建立，加強(qiáng)技術(shù)、質(zhì)量、安全監(jiān)督、加強(qiáng)配網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行服務(wù)管理勢(shì)在必行。尤其在光伏扶貧項(xiàng)目接網(wǎng)和并網(wǎng)運(yùn)行提供的技術(shù)保障方面，首先將村級(jí)光伏扶貧項(xiàng)目的接網(wǎng)工程納入農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)計(jì)劃，更好服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)，服務(wù)鄉(xiāng)村低碳發(fā)展，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村。讓電從藍(lán)天來(lái)，讓工、商業(yè)和農(nóng)業(yè)與自然蔚然一色，電力和生態(tài)協(xié)同并驅(qū)發(fā)展。留住碧水藍(lán)天，共享智慧生活。

參考資料

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