2023-06-25 06:15:22 来源 : 21世纪经济报道
光伏、风电等新能源绿色清洁，取之不尽，用之不竭，但也存在着诸多应用问题，新能源的随机性、间歇性、波动性给能源供给侧和用电需求侧都带来了不利影响。
在各国愈发重视能源安全之际，微电网的重要性也愈发凸显。将储能与光伏、负荷等组成各种层级微电网，在不增加成本情况下可以大幅提高光伏等消纳能力，缓解波动影响，降低电网建设投资。
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“随着大规模可再生能源的发展，随着电动汽车的发展，随着各种新形态的出现，我们的电网承担了一些新的使命，也成了可再生能源的消纳支撑平台。”中国工程院院士王成山在2023年度“节能服务进企业”暨工业绿色微电网交流研讨会上对21世纪经济报道记者表示。研讨会由工业和信息化部产业发展促进中心、青岛市工业和信息化局主办，特来电新能源股份有限公司、清华大学能源互联网创新研究院承办。
在王成山看来，微电网是电源、负荷、储能等高度集成的自治系统，既能并网又可独立运行，可实现可再生能源与负荷波动就地平衡控制，是分布式能源灵活高效利用模式的重大创新。微电网将作为大电网重要支撑性环节，成为解决分布式能源并网问题的有力手段，是新型电力系统一系列重大变革中的关键一环。
随着中国风电、光伏等新能源电量占比不断提升，新型电力系统建设日益迫切，绿色微电网风口将至？
非化石能源发电装机占比首超50%
在能源转型持续推进之际，电力绿色低碳转型也在加速。
《新型电力系统发展蓝皮书》显示，截至2022年底，中国非化石能源装机规模达12.7亿千瓦，占总装机的49%，超过煤电装机规模（11.2亿千瓦）。2022年，非化石能源发电量达3.1万亿千瓦时，占总发电量的36%。其中，风电、光伏发电装机规模7.6亿千瓦，占总装机的30%；风电、光伏发电量1.2万亿千瓦时，占总发电量的14%，分别比2010年和2015年提升13个、10个百分点。
今年一季度我国非化石能源发电装机占比更是首度超过50%。中国电力企业联合会发布的报告显示，截至3月底，全国全口径发电装机容量26.2亿千瓦，其中非化石能源发电装机容量13.3亿千瓦，同比增长15.9%，占总装机容量比重为50.5%，首次超过50%。具体看，水电4.2亿千瓦，核电5676万千瓦，并网风电3.76亿千瓦，并网太阳能发电4.3亿千瓦，形成了多元化清洁能源供应体系。
欧洲的情况也基本类似。6月19日，世界气象组织（WMO）和欧盟哥白尼气候变化服务机构联合编制的《2022年欧洲气候状况报告》也显示，2022年，欧洲可再生能源的发电量首次超过化石燃料：风能和太阳能发电量占欧盟电力的22.3%，超过化石燃料的20%。
不过，新能源爆发性增长的同时也会带来不小挑战。在发电侧，新能源发电具有高波动性、高间歇性；而主电网当前是以集中式的大型火电、水电为主，属于基荷能源，发电较为平稳。新能源发电的上网随机性本身就会对传统电网造成不利影响，例如局部电压越限、电压波动加大、潮流逆向流动更频繁、短路电流增大、供电可靠降低、电能质量恶化、继电保护装置误动、调峰难度加大等多种挑战。
此外，在负荷侧，随着电动汽车渗透率的快速提高，随机、无序的移动负荷大规模接入电网，对于电网冲击较大，例如，晚间原本就是用电高峰时段，但同样也是电动汽车的充电高峰，造成“峰上加峰”。
绿色微电网风口来袭
尽管新能源占比不断提高，但也在快速消耗电力系统灵活调节资源，新能源随机性、间歇性、波动性特点使得系统调节更加困难，系统平衡和安全问题更加突出。部分网架薄弱、缺乏同步电源支撑的大型新能源基地系统支撑能力不足，新能源安全可靠外送受到影响。而微电网的建设可以缓解压力。
近年来极端天气突发、频发造成电力负荷大幅攀升，也影响了可再生能源出力，增加了电力安全供应压力。
例如，2022年夏季，一场六十年一遇的罕见旱灾席卷了我国长江流域。极端高温炙烤下，素有“千河之省”称号的水电大省四川出现了用电缺口，长江流域多处水位“汛期反枯”，不少企业进入停产或部分停产模式，而一些企业却靠着微电网幸运地“逃过一劫”。
微电网可将新能源发电量通过“自发自用”方式实现“就地消纳”，尽可能地减少对外部传统主电网的冲击，降低额外增容资金投入。
当微电网内总用电负荷超过所辖电源发电量时，微电网可以开启“并网模式”，从主电网采购并输入电量；当微电网内存在富余电量时，也可以反向输出并销售给主电网。
在主电网负荷过高时，微电网可以采用离网模式，切断主电网与微电网之间的连接，平抑主电网所受到的波动冲击，同时也能够保证在紧急情况下，自身网内所辖负荷的供电可靠性。
王成山表示，从应用角度，微电网可以按照不同的维度分类，无电地区可以提供能源保障，弱电网可以互济支撑，对于强电网的地区，城市电网可以聚焦低碳减排，包括工业微电网的发展。
与此同时，微电网发展还存在很多的挑战，也存在很大机遇。中国电力企业联合会副秘书长刘永东告诉记者，微电网技术还未完全成熟。微电网的形态比较多，构成也比较复杂，不同形态、不同应用场景的技术难点也不一样，这也是为什么微电网发展这么多年以后，还没有形成一套非常成熟、标准化的体系。
“天然储能”助力打造绿色微电网
在碳中和背景下，各国大力发展以电池储能、压缩空气储能等为代表的长时间储能技术，提高电力系统调节能力和对新能源的消纳能力，储能也是微电网的关键组成部分。
需要注意的是，电动车并不是只能扮演用电负荷的角色，它的动力电池系统本质上也是一种新型储能系统。多数电动汽车80%的时间都处于停泊状态，在电网的低谷期把弃风、弃光、弃水的低成本电充到电动汽车里，是一个“天然储能”系统。
刘永东表示，实际上，电动汽车的电池大部分时间都是闲置的，这里面的电池资源可以和电网互动。车主在购车的时候已经把电池成本覆盖了，这时候资源如何能够发挥作用？如何利用经济效益或者商业模式来推动？这存在可行空间。将新能源汽车电池作为电网中的灵活性资源，资源通过聚合，既作为可控负荷，同时又作为分布式储能，发挥“电力海绵”作用。
根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，预计到2025年磷酸铁锂电池的系统成本将降至0.5元/瓦时，循环寿命将达到5000～10000次，能够满足储能对于性价比的要求。
在特锐德＆特来电董事长于德翔看来，微电网是在企事业园区或充电场站等场景下，将分布式光伏、电动汽车充电、放电、储能、风电等融为一体，在大电网支撑下的小型交直流发电-用电系统。微电网能够实现新能源发电的就地消纳、就地存储、就地平衡，随光而充、随风而充，实现新能源车充新能源电，实现主动式配电网的高效互动，是新型电力系统的新载体。千万级的分布式微网能够解决能源安全，成为企事业的应急中心。
随着V2G（车辆到电网）不断发展，原本“光储充”一体化有望升级为“光储充放”，由光伏发电、储能系统、充电桩充/放电装置等部分组成一个局域绿色微电网。
在国家发改委能源研究所主任赵勇强看来，电动汽车发展非常快，预计2030年有一亿辆电动汽车存量，如何用好巨量电动汽车的储能资源？这是很重要的一个课题。用不好对电力系统是一个巨大的冲击，用得好就是一个海量资源。很高兴看到车网互动从研究转向试点示范，再转向电网企业各方面共同参与的规模化推广应用。
从另一个角度看，无数的电动汽车电池也打造了灵活的虚拟电厂（VPP）,在电网的低谷期把弃风、弃光、弃水的低成本电充到电动汽车里，在用电高峰期可以把车上富余的电卖出来，实现对电网的削峰填谷。
2022年11月25日，国家能源局发布《电力现货市场基本规则（征求意见稿）》，明确推动储能、分布式发电、负荷聚合商、虚拟电厂和新能源微电网等新兴市场主体参与交易。
南方电网公司特级战略专家郑耀东在接受21世纪经济报道记者采访时表示，国外虚拟电厂可以作为独立的市场主体，运营商在市场上可以通过响应获得回报。中国也有特来电等企业加入了市场，但是运作的频度和参与的主体还不够多。国外的市场机制对国内有很大的启发，现在很多地方逐步把储能和虚拟电厂作为市场主体来发展，随着市场机制的成熟，随着储能和虚拟电厂的定位越来越清晰，如果在市场上找到合适的位置，应该能发挥很好的作用。
今年6月19日，财政部、税务总局、工业和信息化部联合发布《关于延续和优化新能源汽车车辆购置税减免政策的公告》：对购置日期在2024年1月1日至2025年12月31日期间的新能源汽车免征车辆购置税，其中，每辆新能源乘用车免税额不超过3万元；对购置日期在2026年1月1日至2027年12月31日期间的新能源汽车减半征收车辆购置税，其中，每辆新能源乘用车减税额不超过1.5万元。
在碳中和“时代风口”和政策的支持下，新能源的故事才刚刚开始。
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