微電網作為一種全新發電配電供電模式，不僅能促進可再生能源的柔性就地消納，還使主動配電網更好地為用戶提供可靠、優質、高效的多元化電力服務。鑒于國內外微電網實際工程較少，微電網接入電網標準的制定相對滯后。微電網與大電網之間的快速隔離、并網狀態與孤網狀態的無縫切換以及微電網內部穩定控制仍是微電網面臨的三大核心問題。

一站式微電網解決方案

——以陽光電源智慧能源項目為例

國家去年頒布了23個多能互補項目、18個微電網示范項目和55個能源互聯網項目。陽光電源得益于優質的產品和創造性的技術，有幸進入了國家的18個微電網示范項目和55個能源互聯網項目中。接下來，我將給大家分享一下陽光電源在這兩個項目中的一些應用技術。當然，項目現處于前期規劃階段，所以介紹的也只是一些大致的規劃方案，與大家共同探討。

演講提綱：

1.微電網及背景介紹

2.微電網技術方案

3.綠色電力交易平臺

4.微電網經濟性探討

微電網及背景介紹

中國高比例可再生能源發展路線

中國2050高比例可再生能源路線圖發布

從上圖可以看出，在2050年之前我們的可再生能源的比例是越來越高。

2030年，爭取可再生能源電力達到57%;

2050年基本實現我國能源生產和消費革命，化石能源總量不超過10億噸;

到2050年使可再生能源在消費比例中達到60%以上，在總發電量中得比例達到86%以上，形成可再生能源為主的能源體系。

光伏發電占比不斷上升，將是未來主要能源之一

能源規劃：高比例情景下風電、太陽能發電發展階段示意圖

從上圖中可看出，風電和太陽能是未來的新能源發展的最好的兩種途徑。

截止到2016年底，國內光伏裝機總量超過70GW;

2020年，太陽能發電裝機達到110GW以上，其中分布式光伏60GW以上。

2050 年實現太陽能發電裝機27 億千瓦，風電和太陽能發電合計占全部發電量的64%。

局部地區光伏發電滲透率不斷提高

下圖是我國高比例示范城市的一些規劃，比如在甘肅、青海、新疆，這些地方的新能源裝機比例實際上是遠超于全省的裝機比例。

注：數字來源于相關文件，截止2016二季度

新能源裝機比例均超過全省電力裝機35%，其中青海地區光伏裝機比例超過35%。

《金寨縣創建國家高比例可再生能源示范縣規劃》：

2020年，建成可再生能源發電裝機5.7GW，其中光伏發電3.2GW，風電0.8GW，水電1.6GW(含1.2GW瓦抽水蓄能)，生物質發電0.1GW。

2020年，建成40000戶光伏扶貧發電項目，基本覆蓋全縣符合條件的建檔立卡貧困戶。

2025年，實現城區范圍無燃煤(油)區域、100%的家庭用能清潔化、可再生能源占城鄉居民生活用能比重達到90%。

電網環境日益復雜，光伏接入面臨多樣性挑戰

注：波形均來源于實際現場測試數據

當然，隨著光伏風電等新能源的接入，由于電網環境會日益復雜化。大家可以從上圖中看出，隨著分布式高滲透率的接入，會造成一些大型電站出現電網的諧震、電壓頻率的異常;分布式電站會出現一些電壓的波動、功率因素下降;互用電站會出現一些三相不平衡，電壓抬升等一些現象。

電源結構不合理，

送出困難是阻礙高比例可再生能源發展的因素之一

從這張圖中可以看出，我們中國的電源結構是很不合理的。在西班牙、德國和美國，他們從核電、煤電、氣電、油電、水電到風電的分配比例還是比較合理的。但在中國，煤電占據了大部分，風電和太陽能占據很少。

所以就造成了我國新能源集中的“三北”地區電源結構單一，以火電為主，且供熱機組比重大，調峰能力有限，燃油燃氣及抽水能等靈活調節電源不足2%，西班牙高達34%;美國高達47%。

各國電源結構對比圖

新能源微電網相關政策

自2015年以來，國家能源局發布的一系列文件,為新能源微電網、能源互聯網的發展奠定了基礎。

2015年國家發布的《關于推進新能源微電網示范項目建設的指導意見》，2016-2017年出現的一些微電網、多能互補、能源互聯網示范項目，以及2017年7月底的《推進并網微電網建設試行辦法》等等，都是為國家的能源互聯網、多能互補以及微電網示范項目的建設奠定了很好地政策基礎。

并網型微電網相關政策試行辦法

目的

在國家發改委、國家能源局發布的《推進并網型微電網建設試行辦法》中，明確規定了：

為有力推進電力體制改革，切實規范、促進微電網健庩有序發展，建立集中不分布式協同、多元融合、供需互動、高效配置的能源生產不消費體系。

為推進能源供給側結構性改革，促進并規范微電網健康發展，引導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、高效配置的能源生產不消費模式，推動清潔低碳、安全高效的現代能源體系建設。

并網型微電網的特征

從國家發改委、國家能源局發布的《推進并網型微電網建設試行辦法》中，我們可以看出，微電網實際上包含以下四大功能：

除以上微電網的四大特征以外，同時，國家針對微電網也推出了2個國家標準，可能會在今年年底全部執行：一個是關于微電網接入電力系統的技術規范，另一個是微電網的測試規范。

微電網技術方案

這個部分主要介紹陽光電源微電網項目的技術方案：

合肥市高新區微電網示范項目

如框圖所示，實際上我們申請的是35KV接入的微電網示范項目，供給側、發電側主要是包含光伏發電和儲能等相關發電單元和儲能單元。

其中，關于用戶側、負荷側、需求側這塊包含有充電樁、中央空調、水泵、照明系統、冷卻塔、空壓機房等等。通過微電網運營管理平臺，能夠把這種供給側和需求側聯動起來，能夠達到綜合優化。

項目介紹 / 微電網關鍵指標

關于微電網的一些關鍵指標，從下表可以看出，項目的指標在國家整個微電網規定的范圍內還是相當有競爭力的。其中，可再生能源的滲透率可以達到100%;供電可靠性達到99.99%;電量自給率接近100%;對大電網的最大功率交換率遠小于國家規定的25%，僅為15%。

微電網的運行模式

關于我們所說的低碳節能模式、經濟模式，其實可以衍生出各種各樣的功能、結構和模塊。包括削峰填谷模式、恒功率模式、恒電壓模式、調頻調峰模式、峰谷平電模式等功能。

下面我把每一種功能模式簡單地說一下：

電網友好模式 / 削峰填谷模式

在光儲系統中，通過對光伏電力的能量搬移，可以使得不穩定的新能源電力變成穩定的高品質電力產品，有效改善整個光伏發電系統的功率輸出特性，提高光伏電站收益。

● 在削峰填谷模式中可以看出，我們可以對分布式光伏電站的輸出功率進行平滑;

● 通過添加儲能，縮小計劃發電和實際發電的偏差;

● 通過微電網，可以改善并網的友好性，能夠使輸出的諧波、電能質量等各個方面達到進一步提高;

● 通過添加儲能，提高光伏系統的超配能力。關于提高光伏系統的超配能力，在國外，光伏系統超配能力從1.1到2倍。前幾年光伏系統出現泄發能力，但是通過我們添加儲能設備，通過微電網的優化運行，可以讓光伏系統在出現超配的情況下，也照樣能夠不泄發。

電網友好模式 / 恒功率、恒電壓交互模式

下圖是我們工廠真實的負荷曲線。橫坐標是時間，縱坐標是功率，藍色的曲線是負荷。

在負荷曲線峰值時，會超過最大負荷，從而加大容量電價。通過實現微電網的橫電壓、恒電力交互模式，能夠把容量電價有效降低，從而提高經濟效益。

電網友好模式 / 調頻調峰

微網中的儲能應用于調頻調壓，提高大規模新能源幵網后電網穩定性。以下這張圖是關于微電網調頻調峰的功能運用。

 

在調頻方面，主要是用在發電廠的二次調頻階段。目前，尤其是在東北、西北、華北這種電廠，會按2個考核來考核它的調頻性能。所以我們采用這個儲能形式后，通過是以微電網的形式能夠保證二次調頻從它響應的精度、時間、快速性方面都能達到要求，從而對微電網能夠起到電力系統輔助服務。

電網友好模式 / 峰谷平電價模式

關于微電網模式中，并網型電網有個峰谷平電價模式，這也是微電網的一個經濟優化手段。

上圖藍色曲線中，低谷的時候進行充電，高峰的時候進行放電，這樣能夠使負荷及其發電側達到真正的優化、配合，從而能夠實現發電與負荷相配合，降低它的尖峰電價、容量電價，實現峰谷平電價。

電網友好模式 /

虛擬同步技術提高電網的穩定性

下圖給大家展示的是儲能逆變器比較有特色的的特性——虛擬同步電機VSG技術，這種技術可以提高電網的穩定性。

基于虛擬同步發電機技術的光儲系統能夠增強局域電網的慣性，同時，逆變器實現如同步發電機類似的一次調頻和二次調頻，抑制負載投切引起的電壓/頻率波動，改善微網電能質量，同時，通過VSG這種外特性曲線，實現以電壓源形式、燃氣輪機、柴油機、電網連接，實現供電的無縫切換。下圖可以看出有VSG技術和無VSG技術的一些對比：

電網友好模式 / 改善電能質量

參考《功率因數調整電費辦法》，儲能系統可以調節工廠的功率因數，達到減少月電費的目的。

上表可以看得出來是微電網功能對電能質量的改善，在用電側以及企業中間，如果功率因素低于0.9的話，會遭到電網公司的罰款。

從右上面這張圖看出，如果純粹裝了光伏發電的話，有可能會導致功率因素的下降。但是通過我們微電網的資質特性，再加上儲能、光伏逆變器發無功的特性，能夠將功率因素提升到0.9及其以上。這樣的話，一方面避免電網公司帶來的罰款，另一方面，電能質量也能夠得到進一步提升。

電網友好模式 /

低碳模式—充分消納新能源發電

低碳節能模式，顧名思義，主要是充分消納新能源發電，能夠提高它的自發自率。一方面，光儲進行能量轉移，減少余電上網，同時實現光伏在超配的情況下，避免光伏的棄光限發，提高系統收益。

另一方面，在光伏發電過剩情況下，通過加入優先啟動移動式儲能--新能源電動大巴、充電樁，將電能很好地反饋到電網中間，將蓄電池僅作后備電源用。

電網友好模式 /

為配電網和輸電網提供管理和輔助服務

說到微電網，必須要說到虛擬電廠。多數人認為，在很多情況下，虛擬電廠和微電網行使的功能是一樣的，也是在調動新能源供給側、發電側和用戶側協調的優化共識。

但是實際上，虛擬電廠和微電網之間還是有細小的區分的。微電網可以實現并網和離網運行，可以在孤島模式下保障電能質量的可靠運行，同時，微網可以實現一些自制功能。而虛擬電廠實現的僅僅是多個電廠、多個負荷的協調功能。

虛擬電廠，通過實施一攬子節能計劃，形成規?；墓濍娔芰?，減少電力用戶的電力消耗需求，從而達到不擴建電力供應系統相同目的。

可實現對大量分布式電源的靈活控制，從而保證電網的安全穩定運行。

與大數據相結合：對于發電企業，可以預測發電情況和電網負荷，實現優化調度。對用電企業，可以預測用電量，結合電價信息，進行需求響應。

微電網的離網模式 /

用電可靠性大幅度的提高

在微電網的離網模式情況下，最主要的目的是保證用電可靠性的大幅度提高。目前來說，尤其是電動汽車充電樁，是屬于柔性負荷，它既是一種發電負載，又是一種用電設備。

同時可以在微電網的離網模式下，可以將園區或企業的電動大巴、電動汽車作為后備儲能系統，通過所謂的雙向充電樁功能，可將電動大巴車的能量釋放到電網中間，或者將電動大巴能量通過能量綜合站收集起來，歸整個園區能量進行調配、使用。

光伏+儲能深度融合，

構建智能微電網增加用能的可靠性

下圖是光伏+儲能的深度融合構建，可以為我們的智能微電網增加一些用能的可靠性。通過我們的這種集成平臺、智慧分布式能源管理云平臺以及智能微電網能源管理系統，實現可控儲能、分布式能源，柔性負荷、配電設備。

通過微電網可以實現大量分布式電源接入

保證了對配電網的安全運行產生盡可能小的影響

能夠實現分布式電源的“即插即用”，提高利用效率

大電網掉電可以離網應急供電

微電網對大電網的安全性分析

充分利用新能源分布式發電，不電網的交互功率降低;

異常情況下快速隔離，對大電網無影響;

可并網孤網運行，即插即用、無縫切換;

具有儲能系統，可削峰填谷;

高可靠供電，安全穩定;

適應中國電力管理體制;

支持多能融合的分布式能源系統。

綠色電力交易平臺

上面介紹了陽光電源關于微電網的示范項目，下面介紹陽光電源基于能源互聯網的項目。

合肥高新區基于分布式綠色能源靈活交易的

能源互聯網示范項目

這個能源互聯網項目主要是基于分布式綠色能源靈活交易平臺，能夠實現對分布式屋頂光伏，包括儲能設備對工商業用戶、電動汽車用戶能夠實現有效的聯動。一方面，能夠促進分布式發展，另一方面，能夠促進分布式的就近消納、實現所謂的隔墻售電，也叫做所謂的自發自用，余量售電的模式。

分布式綠色能源靈活交易平臺的商業模式

這個綠色交易平臺，它涵蓋了一些企業主要涉及到的，包括電網公司、售電企業、光伏發電站投資企業和工商業用戶等等。通過這個綠色交易平臺，能夠實現綠色電力交易的實時交易，或者叫現貨交易。

電力交易平臺可以收集各個參不交易的分布式光伏電站發電信息;

電力交易平臺同時收集參不電力交易的用電企業用電信息;

電力交易平臺實時公布參不交易的售電公司的相關信息;

推出相關電費交易套餐;

負責電費賬單的發放不電費清結算。

綠色電能交易平臺

綠色交易平臺主要涵蓋的功能包括注冊報裝報修、交易管理、合同管理、市場分析、購售電結算、過網補貼結算以及信息發布等功能。

高新區分布式電力交易平臺的建設在充分考慮電力市場改革政策等各方面因素下，在現有的電網、新能源分布式電網等基礎上，借助于新的能源技術、信息技術和商業模式，推動分布式新能源參不電力交易市場，確保電網運行的安全性、可靠性和經濟性，促進分布式新能源的發展。

光伏發電交易平臺界面

交易平臺主要功能

綠色電力交易平臺

交易與支付流程

關于這個綠色電力交易平臺的交易和支付流程如上圖所示，通過會員中心出金申請到運營支撐系統會員出金審核到支付網關來形成支付訂單到通過第三方支付或者銀行交易平臺來實現交易。同時，通過這四個方面，再通過一個閉環回歸能夠達到真正地實現交易和支付流程的全部完結過程。

綠色電力交易平臺合作模式 /

電網、政府、社會資本三方合作

合肥高新區“一區五片三心四廊”的空間布局;

220kV變電站2座、110kV變電站4座;

七大創新平臺之一的分布式智慧能源創新平臺;

國家首批分布式光伏發電應用示范區，分布式光伏電站超100MW;

電網結構適宜開展分布式發電市場化交易;

高新區分布式電力交易平臺公司-股權比例

 

 

平臺建設目標

2020年，分布式電力交易平臺業務范圍擴展到高新區全部在運光伏電站，平臺用戶容量大于20家，實際交易用戶大于100家，參不交易的分布式光伏發電總裝機超300MW，實現年交易電量7200萬千瓦時，創造經濟效益1080萬元，二氧化碳減排6.15萬噸。

綠色電力交易平臺 / 意義

為電網企業、政府提供綠色能源數據監測;

為園區分布式發電業主、用電企業提供精細化用電服務;

促進可再生能源在局域電網就近消納，降低電網負荷;

滿足電網、用能企業未來可再生能源配額考核需求;

為“綠證”、碳排放權(CCER)交易落地提供結算服務;

降低企業用能成本，提升分布式新能源投資回報率;

解決分布式發電自發自用部分結算難題。

微電網經濟性探討

微電網的推進建設辦法中都提到，微電網在各省的運營是各個省市單獨備案的。所以在微電網中間，應該是由于實現了大量的分布式能源，尤其在這種帶有自發自用的太陽能電站中，可實現3-4年回本。在微電網中，大量使用太陽能和風能系統，可以實現快速回本。

根據《供電營業規則》，用電企業容量費的收取分為兩種：

按最大容量：按照負荷最大功率交容量費，同時須≥變壓器銘牌額定容量的40%。

按基本容量：按照變壓器銘牌上的額定功率交容量費，且不能向供電局申請降低報備容量。

可以通過微電網，負荷的需求側管理，以及增加儲能，來實現優化，來降低容量的“最大需量”。通過這種方法，來降低電價。

如：上海最大需量費42元/kVA*月，則 每 kw 儲 能 裝 機 年 收 益 ：42*12=504;

若按基本容量收費，儲能系統除降低容量費外，還可減少變壓器擴容及線路改造等相關費用。

在東北、西北、華北這些地區的電廠中存在著一些針對2個考核細則出現的考核，我們可以通過一次調頻、二次調頻、電網調峰、峰谷套利 ，來實現微網的經濟性。

可一次調頻，也可二次調頻

電網調峰、峰谷套利

建設微電網，不光有國家大的政策支持，還包括現在各大電網公司都在探討微電網各個方面的建設，益處頗多：

● 系統損耗進一步降低

新能源發電就近消納，發電側不用電側實現就地平衡，避免長距離輸配電的傳輸損耗5-7%。

● 綜合能效進一步提升

可以實現多能互補、電動汽車多重利用、能量的優化調度，提升能源綜合利用效率20%。

● 用能可靠性進一步增強

電動汽車在離網情況下，向微電網輸電，用能的可靠性進一步增強，低成本提高用能可靠性，引導用能行為習慣，節約用能10%。

本期嘉賓：胡 兵

陽光電源股份有限公司 電站事業部副總裁

同濟大學博士、加拿大UNB大學博士后、高工，合肥“百人計劃”，上海張江“創新人才”。從事過8年的光伏逆變器技術研究及產品開發工作和近2年的電站集成研發設計、能源互聯網、多能互補、微網及售電業務工作。參與主持了多項國家科技部 “863計劃”重大科技計劃項目及安徽省重大科技專項項目，曾榮獲上?？萍歼M步三等獎及北京科技進步獎等獎項。公開發表20多篇論文及50多篇專利。

陽光電源股份有限公司(股票代碼：300274)是一家專注于太陽能、風能、儲能等新能源電源設備的研發、生產、銷售和服務的國家重點高新技術企業，是全球第一的光伏逆變器專業制造商和領先的智慧能源解決方案開發商。