新能源微電網(wǎng)的起步

　　

　　多能互補微網(wǎng)概念近幾年更加頻繁的出現(xiàn)在大眾視野中，在趙棟利看來，多能互補微網(wǎng)主要是將不同類型的分布式能源綜合在一個區(qū)域，為用戶提供冷、熱、電等多種能源的供應(yīng)，強調(diào)的是多種能源互補應(yīng)用、能源梯次和循環(huán)利用，提高能源利用效率。

　　

　　多能互補微網(wǎng)并非分布式光伏、分布式風電及燃氣發(fā)電、儲能等幾種能源的簡單拼湊，如何進行合理的容量配置、如何進行智能控制都是需要進行計算、設(shè)計和產(chǎn)品配置的。例如，由分布式能源、儲能裝置、能量變換裝置和負載調(diào)配及監(jiān)控、保護裝置等構(gòu)成的微電網(wǎng)系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并行運行，也可以離網(wǎng)獨立運行，需要經(jīng)過能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)功率平衡、運行優(yōu)化、故障檢測與自動保護、電能質(zhì)量控制等功能。

　　

　　

　　科諾偉業(yè)

　　

　　是國內(nèi)最早涉足微電網(wǎng)技術(shù)的公司之一，先后建成了青海玉樹14MW水光互補微網(wǎng)電站、西藏光伏建筑一體化2MW微網(wǎng)系統(tǒng)、浙江2MW光伏/儲能系統(tǒng)等，營房車30千瓦微網(wǎng)系統(tǒng)等項目，還在武漢大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)等一些高校建設(shè)了示范微電網(wǎng)系統(tǒng)，有直流微網(wǎng)也有交流微網(wǎng)。為了更好的進行系統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備研發(fā)，科諾偉業(yè)還在河北保定建設(shè)了微網(wǎng)實驗室。趙棟利團隊正在嘗試將可再生能源在微網(wǎng)體系內(nèi)的滲透率和電量自給率提升到一個新的高度，“超過50%沒有問題，正在向更高的比例邁進。”
 

　　
 

　　

　　在技術(shù)研發(fā)方面，科諾偉業(yè)承擔了多項國家科技部863和支撐課題，參與起草了三項微網(wǎng)國家及行業(yè)標準，。經(jīng)過多年的積累，科諾偉業(yè)形成了光儲微電網(wǎng)、風光柴儲微電網(wǎng)、多能互補冷熱電三聯(lián)供微網(wǎng)等系統(tǒng)解決方案，成功研制微網(wǎng)變流器、充電控制器、微網(wǎng)控制器、能量管理系統(tǒng)等等核心設(shè)備。

　　

　　讓微電網(wǎng)的大腦更靈活

　　

　　為了實現(xiàn)多種電力和能源的有效匹配及運行效益最大化，微網(wǎng)系統(tǒng)需要能量管理系統(tǒng)(EMS)對系統(tǒng)運行進行監(jiān)視和管理，例如通過EMS進行分布式電源能量調(diào)度、儲能系統(tǒng)管理、負荷能效分析、并網(wǎng)/孤島模式自動切換、系統(tǒng)地潮流穩(wěn)定控制等。

　　

　　能量管理系統(tǒng)主要功能包括：

　　

　　SCADA：具有通信、模擬量測量顯示、告警、控制、事件記錄功能、參數(shù)整定和操作權(quán)限管理、對時和視頻監(jiān)視功能

　　

　　數(shù)據(jù)分析：可對年、月、日用電量、發(fā)電量進行統(tǒng)計分析

　　

　　發(fā)電預(yù)測：預(yù)測分布式發(fā)電（風力發(fā)電、光伏發(fā)電）的短期和超短期發(fā)電功率

　　

　　負荷預(yù)測：預(yù)報未來電力負荷情況，分析系統(tǒng)的用電需求

　　

　　經(jīng)濟運行：按電價規(guī)律進行功率調(diào)度，實現(xiàn)最優(yōu)控制

　　

　　功率調(diào)度：大電網(wǎng)配合實現(xiàn)“削峰填谷”的作用，降低系統(tǒng)電壓和頻率的波動

　　

　　故障保護：電氣采集量發(fā)生越限、數(shù)字量變位時，輸出報警信號

　　

　　電能質(zhì)量檢測：對微電網(wǎng)的電能質(zhì)量進行全面檢測

　　

　　WEB發(fā)布：系統(tǒng)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息的遠程瀏覽

　　

　　在趙棟利看來，微網(wǎng)變流器（PCS）是微電網(wǎng)的最核心設(shè)備。儲能變流器主要應(yīng)用于大規(guī)模儲能電站及分布式微網(wǎng)等領(lǐng)域，科諾偉業(yè)PCS涵蓋工商業(yè)用50/100/300/500kVA等中大功率及戶用5kVA小功率產(chǎn)品系列。主要應(yīng)用在海島孤網(wǎng)及多能互補發(fā)電系統(tǒng)運行中。功能包括并網(wǎng)運行、離網(wǎng)運行及蓄電池充放電控制。目前在行業(yè)同類產(chǎn)品中處于技術(shù)領(lǐng)先水平。產(chǎn)品突破了電壓源變流器VF控制、電流源變流器PQ控制、蓄電池充放電控制、并離網(wǎng)模式平滑快速切換、低電壓穿越、孤島檢測、鎖相環(huán)及正負序分離等核心技術(shù)，并實現(xiàn)了以下創(chuàng)新：

　　

　　1、諧波抑制功能

　　

　　研發(fā)的帶有諧波抑制功能的儲能變流器，能夠同時對多個指定次數(shù)諧波進行有效抑制。

　　

　　2、三電平技術(shù)

　　

　　研發(fā)的三電平儲能變流器，采用三電平矢量控制技術(shù)及中點電位平衡方法，產(chǎn)品效率得到提升。

　　

　　3、故障穿越及無功支撐算法

　　

　　完善的電網(wǎng)故障穿越能力，快速無功支撐能力。

　　

　　該系列產(chǎn)品目前已在青海、西藏、湖南、保定等多個項目中實現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)用。

　　

　　5kVA戶用儲能逆變器同時擁有并網(wǎng)和離網(wǎng)功能，采用蓄電池充電控制和逆變一體化設(shè)計，可以靈活配置鉛酸電池和鋰電池，具備IP65防塵防水等級、無風扇一體化的散熱技術(shù)及集成戶用能量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)更友好的人機交互。

　　

　　PCS并離網(wǎng)切換控制包括并網(wǎng)和離網(wǎng)模式的切換，從慢到快，再到無縫切換。趙棟利表示，“現(xiàn)在的100毫秒的電源切換，對于大部分負荷區(qū)來說能夠滿足需求，但要求升級后就要用更先進的技術(shù)，從100毫秒的切換時間到10毫秒甚至更快，成本相應(yīng)也會高一些。”

　　

　　趙棟利團隊在完善的硬件基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)了全套的軟件解決方案，“基本構(gòu)建搭好后，需要用核心的算法編制軟件，這樣才能發(fā)揮出硬件的功能。”

　　

　　讓微電網(wǎng)變得“有利可圖”

　　

　　只有當微電網(wǎng)和多能互補項目具備了經(jīng)濟性，才能真正得吸引到更大規(guī)模的投資。談及上述國家能源局先后批準的一百多個相關(guān)項目的落地情況，趙棟利表示，“能量管理系統(tǒng)能給微網(wǎng)的多種能源供應(yīng)提供經(jīng)濟上的優(yōu)化搭配。”在他看來，相比于早期的微電網(wǎng)示范項目，在光伏度電成本及儲能成本下降的過程中，目前已經(jīng)有了一定的經(jīng)濟性，但總的來看，“中國峰谷電價差不夠高，并且儲能增加了額外成本，客觀上投資的經(jīng)濟性受到影響。”目前微網(wǎng)項目多屬于政府示范項目，由國家支撐做了較多示范。

　　

　　目前分布式光伏、儲能系統(tǒng)的成本都以較快的速度下降，因此在部分地區(qū)的微電網(wǎng)項目已經(jīng)初步具備了可投資性，“但還是需要一定的政策支持。”目前光伏發(fā)電的度電成本正處于迅速下降的過程中，即使電價下調(diào)，光伏電站的投資收益率也已經(jīng)普遍滿足各投資企業(yè)的要求，在部分地區(qū)，甚至工商業(yè)分布式光伏的收益率可以達到20%以上。分布式光伏已經(jīng)為微電網(wǎng)的經(jīng)濟性奠定了基礎(chǔ)。趙棟利認為在成本下降的推動下，儲能已經(jīng)有了一定的市場空間，如果搭配上分布式光伏，再設(shè)定好的商業(yè)模式，新能源微電網(wǎng)的盈利空間還是有的。

　　

　　關(guān)于微電網(wǎng)和多能互補項目的未來，趙棟利認為投資商要依托這些項目成為區(qū)域能源供應(yīng)商，向區(qū)內(nèi)和周邊用戶出售電力，或者通過售電公司出售電力，“這個市場非常大，現(xiàn)在東部地區(qū)分布式光伏越來越多，但如果超過一定的供電比例，將對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，應(yīng)用微電網(wǎng)，將能更好的容納進當?shù)氐碾娏?yīng)中。”目前，科諾偉業(yè)已經(jīng)參與到多個微電網(wǎng)、多能互補項目的可研編制中。趙棟利看好工業(yè)園區(qū)中微電網(wǎng)的發(fā)展，“按照國家的規(guī)劃，到2020年，中國新增的工業(yè)園區(qū)中要有50%建成微電網(wǎng)系統(tǒng)；已建成的工業(yè)園區(qū)要有30%改造成微電網(wǎng)、多能互補及終端一體化的綜合能源體系。”

　　

　　千億大市場

　　

　　雖然包括中國在內(nèi)的全球大部分發(fā)展中地區(qū)中微電網(wǎng)項目仍處于示范階段，但北美、歐洲等發(fā)達地區(qū)的微電網(wǎng)業(yè)務(wù)量在過去幾年中正逐步上升。根據(jù)NavigantResearch的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015年美國地區(qū)微電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品銷售額就超過15億美元；另一家機構(gòu)SBIEnergy在兩年前曾預(yù)測到2020年全球微電網(wǎng)的系統(tǒng)裝機容量可以達到15GW，市場規(guī)模達到200億美元，其中中國市場占比約5%。

　　

　　但中國市場發(fā)展速度遠比上述機構(gòu)的預(yù)測要快。趙棟利表示，“隨著政策完善、技術(shù)成熟和商業(yè)模式的清晰，微電網(wǎng)和多能互補項目會發(fā)展更迅速。”根據(jù)國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，2020年，中國即將建成超過100GW的分布式電源，占中國總裝機量的5%以上，其中僅分布式光伏就有50GW。如此大的分布式電源推進下，微電網(wǎng)和多能互補必定會走上快車道，科諾偉業(yè)也將用自己的積累和技術(shù)進步推動中國的微網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。