中國儲能網(wǎng)訊：8月24-26日，由深圳市發(fā)展和改革委員會指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會與南方科技大學(xué)碳中和能源研究院聯(lián)合主辦，100余家機構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會與新型儲能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳召開。此次大會主題是“開拓新質(zhì)生產(chǎn)力，推動儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”。
大會主辦方邀請6位院士及100位行業(yè)專家分別從新型儲能系統(tǒng)集成解決方案、長時儲能技術(shù)及應(yīng)用、虛擬電廠、工商業(yè)儲能專場、新型儲能電池、新型儲能與電力市場、智能微電網(wǎng)、儲能標準宣貫、新型儲能技術(shù)青年科學(xué)家論壇等12個專場進行充分討論交流。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的500余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1012位嘉賓參加了本屆大會，其中21家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品解決方案，在線觀眾超過4萬余人觀看了開幕盛況。
本次大會由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會和中國儲能網(wǎng)、中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會專家委員會提供學(xué)術(shù)支持！
8月25日下午，浙江大學(xué)教授李祖毅教授受邀在“智能微電網(wǎng)專場”分享主題報告，報告題目《微電網(wǎng)助力新型電力系統(tǒng)的建設(shè)》。
李祖毅：大家好！我是來自浙江大學(xué)的李祖毅，今天要和大家分享的是《微電網(wǎng)助力新型電力系統(tǒng)的建設(shè)》。
和大家交流的提綱包括幾個部分：什么是新型電力系統(tǒng)，什么是微電網(wǎng)，還有微電網(wǎng)如何助力新型電梯系統(tǒng)的建設(shè)，然后是我們在微電網(wǎng)的研究方面20多年的案例，最后是結(jié)束語。
首先新型電力系統(tǒng)是非常具有中國特色的創(chuàng)新。在咱們國家，看國家能源局、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)對新型電力系統(tǒng)都稍微有不同的定義，但是比較核心的兩塊，就是安全保供以及清潔低碳。我們所說的微電網(wǎng)，主要也是從這兩個方面去幫助新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，促進新能源消納，確保電源的安全供應(yīng)。
建設(shè)新型電力系統(tǒng)是咱們的國家意志。在剛剛結(jié)束的2024年的7月，中共中央國務(wù)院印發(fā)了這么一個意見，這是從中央層面首次對加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型進行了系統(tǒng)部署。剛才也說了，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是咱們國家綠色轉(zhuǎn)型一個很重要的方面，微電網(wǎng)的建設(shè)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)一個很重要的方式。
配電網(wǎng)是新型電力系統(tǒng)建設(shè)一個重要的組成部分。也是在剛剛過去的2024年8月初，國家能源局印發(fā)了這么一個配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的行動實施方案，之前很多專家也提到這個。它著重強調(diào)了兩方面：建設(shè)一批滿足新型主體接入的項目，特別是一些分布式能源，包括儲能，以及創(chuàng)建探索一批分布式的智能電網(wǎng)項目。我覺得這個微網(wǎng)的建設(shè)是和這兩個非常相關(guān)的。
什么是微電網(wǎng)？要從最初的智能電網(wǎng)的建設(shè)說起。智能電網(wǎng)據(jù)我了解最早是歐洲在做，美國是奧巴馬政府在第一個任期，通過經(jīng)濟復(fù)蘇計劃把微電網(wǎng)的建設(shè)推向了一個高潮。在美國發(fā)展智能電網(wǎng)重點是在配電和用電側(cè)，做商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。值得注意的是，咱們的智能電網(wǎng)建設(shè)，或者新型電力系統(tǒng)建設(shè)也在包含更多配電網(wǎng)的成分。
微電網(wǎng)過去有差不多20多年，如果問一百個人，可能一百個人對微電網(wǎng)都有不同的定義，之前咱們也看到了各種各樣的定義。美國能源部對微電網(wǎng)的定義，就是在明確定義的電氣邊界內(nèi)的相互連接的負荷和分布式能源，對電網(wǎng)而言是單個可控實體。這是非常重要的，就是對電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)是單獨可控的實體。微電網(wǎng)可以和電網(wǎng)連接，也可以從電網(wǎng)斷開，它有兩種運行模式，一個是并網(wǎng)，一個是孤島。
剛才說到美國能源部在2007年資助了七個和微電網(wǎng)相關(guān)的項目。我們的項目當時美國政府的投資大概700萬美元，加上我們自己的配套，一共1200萬美元左右。
20多年前提出了微電網(wǎng)的概念，它怎么樣助力我們現(xiàn)在所說的新型電力系統(tǒng)的建設(shè)呢？我覺得這里頭有幾個關(guān)鍵詞：機遇挑戰(zhàn)并存，功能性微電網(wǎng)，還有配微融合，促進新能源消納，保證能源供應(yīng)。
在中國，政府政策上的支持對微電網(wǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。除了政策上支持之外，為了實現(xiàn)咱們國家的雙碳目標，總的趨勢應(yīng)該是集中式的電源和分布式的電源相結(jié)合，從電網(wǎng)的角度來說，應(yīng)該是大電網(wǎng)長距離的高壓直流輸電和微電網(wǎng)的建設(shè)相結(jié)合。海量分布式能源的出現(xiàn)，也是為微網(wǎng)的建設(shè)提供了很好的機遇，以虛擬電廠為代表的新的商業(yè)模式的出現(xiàn)就是佐證。
微電網(wǎng)在發(fā)展過程中也面臨了非常多的挑戰(zhàn)，我們自己的觀察有兩個方面：一個是成本上的挑戰(zhàn)，一個是技術(shù)上的挑戰(zhàn)。針對成本上的挑戰(zhàn)，我們提出了一個功能性微電網(wǎng)的概念；針對新能源高不確定性的挑戰(zhàn)，我們從運行調(diào)度的角度提出一個非保守性魯棒優(yōu)化的概念；針對極端條件帶來的挑戰(zhàn)，我們提出了完全分散式的控制策略。
針對微電網(wǎng)大家討論比較多的問題就是微電網(wǎng)的成本太高，我們這里所提出的功能性微電網(wǎng)就是針對這個問題而提出來的，主要的意思簡單來說就是有多少資金，要想達到什么目的，就建設(shè)什么樣的微電網(wǎng)。功能性微電網(wǎng)總的來說是具有特定功能目標的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，它可以是一個簡單的提升新能源消納的樓宇級微電網(wǎng)，也可以是為了提升供電可靠性的園區(qū)級的多個樓宇組成的微電網(wǎng)，也可以是為了提升電網(wǎng)供電韌性的，在物理上相互連接的多個微電網(wǎng)，以及為了提升負荷靈活性，不一定是在物理上連接，而是邏輯上互聯(lián)的微電網(wǎng)?？偟膩碚f，它就是通過對配電網(wǎng)絡(luò)進行物理結(jié)構(gòu)和邏輯控制改造，可以就地消納分布式能源。
剛才所說的互聯(lián)微電網(wǎng)，就是相鄰電網(wǎng)的集群，它們在物理上是相互連接的，功能上互相協(xié)調(diào)。多個微電網(wǎng)可以通過公共耦合節(jié)點PCC連接到配電網(wǎng)，從而保證在并網(wǎng)、孤島以及集群模式下的運行。極端條件下，一個微電網(wǎng)可以為這個集群的其他微電網(wǎng)供電，確保關(guān)鍵負荷的持續(xù)供電。
再往小一點說，所謂的納微電網(wǎng)是更小，而且自給自足的系統(tǒng)，部署起來更快更容易，成本上也更容易接受。納微電網(wǎng)和微電網(wǎng)一樣，可以連接到更大規(guī)模的電網(wǎng)，納微電網(wǎng)旨在滿足非常具體的目標，所以在實施過程中遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)比微電網(wǎng)更少。大家可能會問到一個問題，所謂的納微電網(wǎng)和微電網(wǎng)有什么區(qū)別？他們之間沒有太明確的界限，區(qū)分這兩者的主要因素是它的面積或者容量的大小。納微電網(wǎng)我們自己認為一般是在單個樓宇，而微電網(wǎng)通常覆蓋多個樓宇。
這是我們自己設(shè)想的，未來配電系統(tǒng)的架構(gòu)。在底層是各種分布式的能源，這些分布式的能源通過一定的方式，可能組成納微電網(wǎng)，幾個納微電網(wǎng)組成一個微電網(wǎng)，多個微電網(wǎng)又組成互聯(lián)微電網(wǎng)，互聯(lián)微電網(wǎng)可以連接到配電網(wǎng)。
中國電科院的呂廣憲老師在最近一篇文章里提出了這么一個觀點：配微融合，助力構(gòu)建新型配電系統(tǒng)。我覺得這是非常好的文章，提出了多個有見地的意見，其中一點就是“配微的融合發(fā)展是推動配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段”。如果要在這上面再加一點是配微融合發(fā)展是推動微電網(wǎng)落地的重要途徑。因為在我們國家，電網(wǎng)公司控制了配電網(wǎng)，要想建微電網(wǎng)必須要和運營電網(wǎng)的電網(wǎng)公司打好交道。他還提出了為了助力構(gòu)建新型配電系統(tǒng)，微電網(wǎng)可以在這四個方面發(fā)揮作用，提高微電網(wǎng)的供電可靠性、優(yōu)化配電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)、增強配電網(wǎng)的柔性調(diào)控能力以及提升配電網(wǎng)經(jīng)濟性和資源互動性。進而他也指出了配微融合面臨的一些挑戰(zhàn)以及面對配微融合發(fā)展的一些思路。
從兩個方面來考慮。微電網(wǎng)如何提高能源的安全性，從實現(xiàn)的方式來說，剛才我所說的，它可以通過孤島運行去保證重要負荷的供電；也可以通過微電網(wǎng)之間的互聯(lián)運行，為自己微電網(wǎng)之外的負荷進行供電；或者通過聯(lián)網(wǎng)運行，為主網(wǎng)提供頻率支撐、電壓支撐。實現(xiàn)手段主要是通過優(yōu)化控制微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式資源，儲能、新能源、可控的負荷等等。如果說控制的話，可以是集中式控制，也可以是分布式的，或者分散式的控制。
從促進新能源消納的角度，實現(xiàn)的方式，新能源可以在微電網(wǎng)內(nèi)部消納，如果有余量的話，可以通過微電網(wǎng)去參與市場。實現(xiàn)的手段，從微電網(wǎng)的角度來說，要充分地發(fā)揮儲能的作用。另外需要有更準確的負荷、新能源的預(yù)測，以及考慮負荷、新能源不確定性的優(yōu)化運行。
接下來講講我們自己在微電網(wǎng)方面的經(jīng)驗和教訓(xùn)。我們最早做微電網(wǎng)是2006年，到現(xiàn)在快18年了，主要是從校園微電網(wǎng)、社區(qū)微電網(wǎng)、互聯(lián)微電網(wǎng)的角度和大家進行分享。
這是IIT微電網(wǎng)的現(xiàn)狀，大家看見的圖片是以前我在美國伊利諾伊理工大學(xué)辦公室照出去的照片，比較遠的是芝加哥市區(qū)，近處是學(xué)校。
這個微電網(wǎng)有幾個特點：首先它對配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進行了改造，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是輻射狀的，我們這里的改造是把它組成一個個的電氣環(huán)，每一個電氣環(huán)開始于一個變電站，經(jīng)過幾個大樓回到同一個變電站，這樣的話可以提升微電網(wǎng)內(nèi)部的可靠性。另外就是這里頭有幾個樓宇級的納微電網(wǎng)，現(xiàn)在有這么三個。
在大概兩年前，這個微電網(wǎng)里頭安裝了兩個飛輪儲能系統(tǒng)，每一個160千瓦，滿功率運行的話可以大概持續(xù)15分鐘。主要的作用就是為了保障移動數(shù)據(jù)中心，在正常情況下運行的話，可以通過參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)來增加收入。
另外一個就是離網(wǎng)、沒有和電網(wǎng)直接相連的，在停車場、體育館外部的風(fēng)光儲一體化的照明系統(tǒng)。
在IIT微電網(wǎng)旁邊，電力公司自己建了一個大概10兆瓦級的社區(qū)微電網(wǎng)，它從配電網(wǎng)那邊有兩個饋線，這兩個饋線之間由斷路器互相連接。這個微電網(wǎng)又和我們剛才所說的IIT微電網(wǎng)有斷路器連接。正常情況下這些斷路器是打開的，當失去主網(wǎng)供電的時候，這兩個微電網(wǎng)可以相互連接，可以形成微電網(wǎng)的集群。
我們學(xué)校的微電網(wǎng)負荷就是教學(xué)、科研、學(xué)生宿舍，負荷比較單純。而社區(qū)微電網(wǎng)有各種各樣類型的工業(yè)、商業(yè)、居民的，比如這里面有芝加哥警察局總部，另外有一個眼科醫(yī)院、圖書館、學(xué)校、居民樓房，所以負荷特性比較多樣化。
從樓宇級的納微電網(wǎng)，我們有一個為體育中心服務(wù)的交直流混聯(lián)的納微電網(wǎng)，以及為數(shù)據(jù)中心供電的近零碳的納微電網(wǎng)。還有學(xué)校里有一個美國國家地標建筑，對這個建筑構(gòu)建了一個綠色的納微電網(wǎng)。
浙江大學(xué)合作的有兩個項目，一個是江西南昌南磯山國家自然保護區(qū)的零碳微電網(wǎng)。這個就是在這個地方每年汛期的時候有一個島嶼，水會把進島的公路淹沒，形成兩個地理的孤島，是天然微電網(wǎng)的重要應(yīng)用場景。
另外一個是在廣東肇慶大旺高新區(qū)源網(wǎng)荷儲數(shù)字孿生的微電網(wǎng)。主要考慮這個高新區(qū)有新能源電池以及配套的生產(chǎn)制造企業(yè)，儲能電池產(chǎn)業(yè)在加速發(fā)展，所以在準備構(gòu)建一個新能源+新興儲能的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。
結(jié)語：我們國家經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型要求加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，包括安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合。微電網(wǎng)我覺得它更多是一種理念，簡單地說就是它是可控的實體，從電網(wǎng)的角度。具體的物理形態(tài)可以是非常靈活的，就是剛才所說的功能性微電網(wǎng)的概念。微電網(wǎng)為構(gòu)建新型配電系統(tǒng)，消納分布式新能源，助力雙碳目標的實現(xiàn)提供了一種有效的解決方案。微電網(wǎng)目前的發(fā)展并不盡如人意，遭遇了非常多的挑戰(zhàn)，同時也蘊藏著很大的機遇，不管是政策上還是商業(yè)模式上。微電網(wǎng)助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)，將為新型電力系統(tǒng)的建設(shè)在終端發(fā)揮巨大的支撐作用。
謝謝大家！
