王飛　張敏

摘 要：隨著新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，微電網(wǎng)的研究與建設(shè)在全球日益受到關(guān)注。微電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展還不成熟，分布式發(fā)電也具有較大的不確定性，如何保證微電網(wǎng)的收益需要從各個(gè)方面進(jìn)行論證分析。在確保供電可靠性的同時(shí)，要保證微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，為微電網(wǎng)的實(shí)施提供合理的依據(jù)，因此微電網(wǎng)的可行性研究具有重要的意義。本文結(jié)合通用電氣公司（GE）在全球微電網(wǎng)實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，列舉了微電網(wǎng)可行性研究中的一些關(guān)鍵因素，并給出了微電網(wǎng)的評(píng)估與任務(wù)工作流程。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng);關(guān)鍵因素;經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

中圖分類號(hào)：TM727文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Key Factors and Lessons from Microgrid Feasibility Study

Wang Fei Zhang Min

General Electric Grid Solutions （Shanghai） Co.，Ltd. Shanghai 201203

Abstract：With the development of new energy power generation technology，the research and construction of microgrid has received increasing attention worldwide.The technical development of microgrid is still immature，and distributed power generation also has greater uncertainty.How to ensure the benefits of microgrid needs to be analyzed from various aspects.While ensuring the reliability of power supply，it is necessary to ensure the economics of the microgrid and provide a reasonable basis for the implementation of the microgrid.Therefore，the feasibility study of the microgrid is of great significance.Based on the experience and lessons learned by GE in the global microgrid practice，this paper lists some key factors in the feasibility study of microgrid and gives the assessment and task workflow of the microgrid.

Key words：Microgrid;Key Factors;Lessons

微電網(wǎng)是指由分布式電源、用電負(fù)荷、配電設(shè)施、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配用電系統(tǒng)（必要時(shí)含儲(chǔ)能裝置）。微電網(wǎng)代表了未來能源發(fā)展趨勢(shì)，是貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要措施，是推進(jìn)能源發(fā)展及經(jīng)營(yíng)管理方式變革的重要載體，是“互聯(lián)網(wǎng)+”在能源領(lǐng)域的創(chuàng)新性應(yīng)用，對(duì)推進(jìn)節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。同時(shí)，微電網(wǎng)是電網(wǎng)配售側(cè)向社會(huì)主體放開的一種具體方式，符合電力體制改革的方向，可為新能源創(chuàng)造巨大發(fā)展空間。各方面應(yīng)充分認(rèn)識(shí)推進(jìn)微電網(wǎng)建設(shè)的重要意義，積極組織推進(jìn)微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)，為微電網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境并在積累經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上積極推廣[1，2]。

微電網(wǎng)是小型電網(wǎng)，可獨(dú)立運(yùn)行或與主電網(wǎng)結(jié)合運(yùn)行，該領(lǐng)域匯集了多工程學(xué)科：包括輸配電規(guī)劃與設(shè)計(jì)，分布式發(fā)電選址與規(guī)模，可再生能源接入，能效和需求響應(yīng)，智能電網(wǎng)與自動(dòng)化，先進(jìn)的控制和通信技術(shù)以及能源管理系統(tǒng)（EMS）等。[3]

隨著微電網(wǎng)持續(xù)獲得認(rèn)可，許多電網(wǎng)公司和能源供應(yīng)商開始反復(fù)權(quán)衡這一新的電網(wǎng)模式如何能滿足他們今天的需求，同時(shí)有效地應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。[4]為了評(píng)估相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和潛在的挑戰(zhàn)，有必要進(jìn)行全面的微電網(wǎng)可行性研究，在進(jìn)行全面研究之前，應(yīng)考慮多方面因素。

1 關(guān)鍵因素

在建設(shè)微電網(wǎng)之前，首先要確定實(shí)施微電網(wǎng)的主要理由或目標(biāo)，在許多情況下，提高電網(wǎng)彈性是主要目標(biāo) （當(dāng)主網(wǎng)停電時(shí)提供冗余電源），實(shí)施微電網(wǎng)的其他常見原因包括：保障偏遠(yuǎn)、農(nóng)村或島嶼的電力供應(yīng);降低電力成本，提高工業(yè)用戶的供電可靠性;增加軍事基地能源安全和保障;并可能減少公共電網(wǎng)輸配電升級(jí)需求。[5]

一旦確定了微電網(wǎng)建設(shè)理由，即應(yīng)該確定實(shí)施過程的其他因素。一些關(guān)鍵問題包括：經(jīng)濟(jì)收益如何？ 在運(yùn)營(yíng)改進(jìn)方面有什么期待？ 這是首先最可能想到的問題，不過它們只是微電網(wǎng)可行性研究之前應(yīng)考慮因素的冰山一角。

我們可以考慮如下更多問題：

（1）當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)/政策是否有助于或阻礙微電網(wǎng)的實(shí)施？完善的政策和法規(guī)是微電網(wǎng)發(fā)展的必要條件。為了推進(jìn)微電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，我國(guó)相繼出臺(tái)了多項(xiàng)微電網(wǎng)相關(guān)的政策與法規(guī)。例如為推進(jìn)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)并規(guī)范微電網(wǎng)健康發(fā)展，引導(dǎo)分布式電源和可再生能源的就地消納，建立多元融合、供需互動(dòng)、高效配置的能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式，國(guó)家能源局于2017年發(fā)布了《微電網(wǎng)管理辦法》。同年，國(guó)家發(fā)改委官網(wǎng)發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》的通知，通知中稱，微電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)主體在具備售電公司準(zhǔn)入條件、履行準(zhǔn)入程序后，作為擁有配電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)權(quán)的售電公司（第二類售電公司），開展售電業(yè)務(wù)。鼓勵(lì)微電網(wǎng)內(nèi)建立購(gòu)售雙方自行協(xié)商的價(jià)格體系，構(gòu)建冷、熱、電多種能源市場(chǎng)交易機(jī)制。

（2）在緊鄰地區(qū)是否有多個(gè)關(guān)鍵設(shè)施需要不間斷電力？微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是它在與之相連的配電系統(tǒng)中被視為一個(gè)自控型實(shí)體，保證重要用戶電力供應(yīng)的不間斷，提高供電可靠性。對(duì)關(guān)鍵設(shè)施應(yīng)如何供電，如何保障關(guān)鍵設(shè)施供電的可靠性，特別是微電網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤島運(yùn)行模式時(shí)，如何保障供電可靠性是微電網(wǎng)需要解決的一個(gè)關(guān)鍵因素。它涉及到負(fù)荷劃分的精細(xì)度，儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置以及快速的負(fù)荷減載。

（3）這些設(shè)施的業(yè)主或當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)是否支持實(shí)施微電網(wǎng)？業(yè)主或者當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的支持也非常重要，微電網(wǎng)中包含分布式能源設(shè)備，可能會(huì)引起業(yè)主或社區(qū)成員對(duì)健康、環(huán)境以及安全等因素的疑慮，應(yīng)該通過各種途徑打消客戶的疑慮，獲得他們的支持。同時(shí)，微電網(wǎng)的建設(shè)會(huì)涉及到多個(gè)利益相關(guān)方，也需要業(yè)主的配合才能展開相關(guān)工作。

（4）在項(xiàng)目位置范圍內(nèi)是否有大的熱（冷）負(fù)荷？微電網(wǎng)不僅包含電負(fù)荷，也可以包含熱（冷）負(fù)荷，合適的情況下，一定規(guī)模的熱（冷）負(fù)荷可以有效地提高能源的利用效率，例如采用冷熱電三聯(lián)供機(jī)組作為微電網(wǎng)中的一個(gè)分布式能源。當(dāng)微電網(wǎng)中包含熱負(fù)荷時(shí)，要考慮“以熱定電”、“電熱分供”等不同的運(yùn)行方式，并選擇合適的運(yùn)行策略以降低微電網(wǎng)的運(yùn)行成本。[6]

（5）在項(xiàng)目位置范圍內(nèi)，現(xiàn)有的電網(wǎng)設(shè)施的情況如何？在建設(shè)微電網(wǎng)時(shí)，要弄清楚實(shí)施范圍內(nèi)電網(wǎng)設(shè)施的現(xiàn)有情況，盡可能的利用現(xiàn)有的設(shè)備，以保護(hù)客戶的投資，但是也可能增加系統(tǒng)集成的復(fù)雜性。新增設(shè)備時(shí)，需要考慮新增設(shè)備對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的影響，是否需要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整？

（6）為了增強(qiáng)電網(wǎng)彈性目的情形下，選定的項(xiàng)目地點(diǎn)是否有長(zhǎng)時(shí)間停電的經(jīng)歷（自然或人為原因）？ 長(zhǎng)時(shí)間的停電通常搶修難度不低，恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，給用戶帶來的損失也不小。相比與依靠大電網(wǎng)，微電網(wǎng)具有更好的安全性和可靠性[7]：當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時(shí)，具有特殊設(shè)計(jì)的微電網(wǎng)仍能保持正常運(yùn)行，微電網(wǎng)將會(huì)是大電網(wǎng)十分有益的補(bǔ)充，也會(huì)給用戶帶來更好的用電體驗(yàn)。

（7）當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司或能源服務(wù)公司是否支持微電網(wǎng)可行性研究？當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司或能源服務(wù)公司的支持對(duì)微電網(wǎng)的順利實(shí)施是至關(guān)重要的。微電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)當(dāng)契合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司或能源服務(wù)公司的電力及能源規(guī)劃，應(yīng)明確各方的責(zé)任與義務(wù)、電能計(jì)量、電價(jià)及電費(fèi)結(jié)算、調(diào)度管理方式等。微電網(wǎng)是對(duì)大電網(wǎng)有效地補(bǔ)充和支持，建設(shè)微電網(wǎng)的成本比架設(shè)高電壓輸電線的成本具有明顯的優(yōu)勢(shì)。[8]

盡可能收集更多相關(guān)信息有助于項(xiàng)目可行性研究的成功以及有效的項(xiàng)目實(shí)施。

2 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

GE已經(jīng)在美國(guó)及世界其它地區(qū)完成了若干微電網(wǎng)項(xiàng)目的可行性研究，以下因素是在微電網(wǎng)可行性研究時(shí)，應(yīng)該考慮的一些共同因素：

首先，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性研究需要明確的財(cái)務(wù)和時(shí)間限制。簡(jiǎn)單和粗略的投資概算會(huì)有所幫助，但全面的可行性研究方可提供更深入的見解-例如微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布局、規(guī)模、成本和潛在的挑戰(zhàn)，綜合考慮這些因素可以在詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中節(jié)省大量成本。GE在微電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃及建設(shè)過程中遇到了各種挑戰(zhàn)，學(xué)習(xí)了許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，形成一些最佳實(shí)踐，這些經(jīng)驗(yàn)可以幫助那些希望介入微電網(wǎng)的投資者做出明智的決策，并成功實(shí)施。

如今，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)商業(yè)模式和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)有時(shí)是非常復(fù)雜的。與任何其他投資一樣，投資回報(bào)率（ROI）是微電網(wǎng)實(shí)施中的重要因素。就微網(wǎng)而言，投資回報(bào)率不僅體現(xiàn)在財(cái)務(wù)方面，同時(shí)必須體現(xiàn)在更好的電網(wǎng)可用性和靈活性等其他形式。以下是一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，可確保微電網(wǎng)實(shí)施獲得積極的投資回報(bào)率：

當(dāng)決定開始籌劃微電網(wǎng)項(xiàng)目時(shí)，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司的支持是必不可少的，和電網(wǎng)公司之間良好的合作可以確?？煽康碾姎庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)并提供互惠互利。例如，利用現(xiàn)有的發(fā)電和配電系統(tǒng)有助于降低技術(shù)復(fù)雜性并減少投資，如果微電網(wǎng)實(shí)施還有助于減少或減緩當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司在輸配電資產(chǎn)方面的投資，以及有助于系統(tǒng)可靠性和服務(wù)質(zhì)量的提高，微電網(wǎng)的價(jià)值累積將更加明顯，微電網(wǎng)的價(jià)值還可以通過其參與需求響應(yīng)計(jì)劃、電力市場(chǎng)及電力輔助服務(wù)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。

在決定微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及包含哪些資產(chǎn)時(shí)，通常有幾個(gè)權(quán)衡需要考慮。如果決定將可再生能源納入發(fā)電組合，則可能需要更多的資本投入，并且隨著可再生能源的發(fā)展，儲(chǔ)能也應(yīng)成為討論的一部分，以確保電網(wǎng)在可再生能源持續(xù)增加過程中的可靠性。雖然這些方面會(huì)增加微電網(wǎng)投資，但它們同時(shí)帶來可以有效降低環(huán)境影響的社會(huì)效益。在決策中可以而且應(yīng)該權(quán)衡的其他社會(huì)效益包括：保障醫(yī)院，緊急避難所，現(xiàn)場(chǎng)急救，警察，消防，水務(wù)和管道服務(wù)等關(guān)鍵設(shè)施的正常運(yùn)行。

下圖給出了對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估的一般流程和任務(wù)框圖：

3 結(jié)論

彈性微電網(wǎng)的需求正在增加，市場(chǎng)正在增長(zhǎng)。未來五年，微電網(wǎng)的市場(chǎng)需求會(huì)增加四倍。主要驅(qū)動(dòng)因素之一是極端天氣和其他自然和人為災(zāi)害，這些災(zāi)害不僅可以威脅生命，擾亂社區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，同時(shí)還會(huì)損害電力公司的發(fā)電和輸電基礎(chǔ)設(shè)施。例如，美國(guó)近年來連續(xù)出現(xiàn)了幾次重大自然災(zāi)害，其中包括東海岸的艾琳颶風(fēng)和暴風(fēng)雪等冬季風(fēng)暴，這些災(zāi)害導(dǎo)致了廣泛的停電事故。將這些災(zāi)害帶來的挑戰(zhàn)與不斷的政策變化、分布式能源成本的持續(xù)下降、以及像諸如紐約地區(qū)正在推進(jìn)的能源愿景計(jì)劃（REV）一并考慮的話，一個(gè)旨在使消費(fèi)者更多地控制能源使用并將其作為生產(chǎn)者-廣泛采用分布式能源和微電網(wǎng)的格局正在形成。

隨著微電網(wǎng)在全球范圍內(nèi)持續(xù)受到關(guān)注，可行性研究對(duì)于未來實(shí)施的成功將至關(guān)重要，電力行業(yè)參與者也將能夠由此作出明智的決定，建設(shè)未來公用電網(wǎng)，以滿足不斷變化的需求和挑戰(zhàn)。

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