我国新能源应用市场大规模启动在即,智能微网受到来自政府、行业前所未有的关注。许洪华说:“我国在‘十二五’可再生能源发展规划中已经提出了于2015年建成30个新能源微网示范工程,尽管项目总规模不大,但意义深远。未来我国智能微网发展潜力巨大,目前至少有近400多个原来依靠柴油、小水电供电的住人岛屿和700多个独立的光伏电站急需建设智能微网。”
“智能微网”辨析
近年来不断出现的“智能电网”、“坚强智能电网”、“智能微电网”等新兴词汇,一定程度上造成了人们对智能电网的认识不清及混淆。事实上,智能电网的概念在2006年由美国率先提出,其目的是把最新的信息化、通讯、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合,形成一个新型电网,实现电力系统的智能化,从而提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗。智能电网的建设是为了适用分布式能源发展,在用户侧兴起的电网建设与运营模式,也被视为“第三次工业革命”的题中议。
目前,美国这一“智能电网”的提法逐渐得到了各国的共识,我国也不例外。但值得注意的是,美国电力市场至少拥有3000家以上的电力公司共存,与我国电网“大一统”的模式存在本质上的差别。为区别于美国提出的“智能电网”,国家电网在其坚持发展“全国上下一张网、坚决发展特高压”的背景下,提出了“坚强智能电网”概念——即建设从上到下的坚强的智能电网,同时将智能微网视为“大一统”电网中的一个可控单元。
但从全世界的智能微电网发展方向来看,我国提出的智能微电网的概念与世界通行的“智能电网”概念更为接近,因此可以看出,国网提出的“坚强智能电网”与国际上通行的“智能电网”在概念上存在着明显区别。
通常情况下,可以将智能微电网看成是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既能与大电网并网运行,也可以孤立运行。目前,从类型上分,智能微网分为联网型微网和独立型微网。其中,联网型微网又分并网和独立两种工作运行模式。在并网工作模式下,智能微网与大电网中、低压配电网并网运行,互为支撑,实现能量的双向交换。在外部电网故障情况下,可实现无缝切换到独立运行模式,满足自身系统的用电需求。另一种独立型微网则更加适合在海岛、边远地区等地为用户供电,不用考虑和常规电网连接,仅利用自身的分布式电源与储能设备满足微网内负荷的需求。
新能源发展造就巨大市场
新能源应用大规模应用市场的启动在即,各省对智能微网尝试性建设的热情高涨。尽管国内市场目前仍面临电力体制改革进展缓慢的问题,但地方政府试水智能微网建设的热情依旧不退。也正是通过政府、行业、企业多方努力,目前,国内智能微电网建设已经取得了里程碑式的进展。
以刚刚建成、年底准备投产运营的新疆吐鲁番新能源城市微电网示范项目为例,这一项目在获得国家发改委、国家能源局和国家电监会三部委的联合批复下得以顺利开展,不仅是我国首个大型微电网示范工程,也是目前国内规模最大、涉及用户范围最广、技术整合最全面的微电网项目。目前,该项目装机容量13.4兆瓦,可以为吐鲁番新区7千余户家庭、2万多居民提供优质电能,同时实现利用铺设在建筑屋顶的光伏组件发电并直接供给用户、汽车充电站,富余电量上地区电网;在光伏发电电量不足时,由地区电网向微电网用户供电。该项目对我国启动智能微网建设具有重大意义,在结合光伏、储能、用户和高级控制理念和建设运营方式的基础上,为社会经济的可持续发展、能源的可持续利用提供借鉴。
另一个具有代表性的智能微网项目落户中新天津生态城。生态城的智能微网系统以30千瓦光伏发电和6千瓦风力发电作为分布式电源,采用15千瓦×4小时的锂离子电池作为储能设施,以照明和电动汽车充电桩等15千瓦负荷作为微网负荷,配以监控设备也构成了低压交流智能微网。根据中新天津生态城总体规划要求,该项目区域内可再生能源利用比例将不低于20%,该项目的风力发电、太阳能发电及生物质能发电三种可再生能源总装机容量将达到175兆瓦,建成后,预计年发电量为3.9亿千瓦时左右,可以满足约13万户普通家庭的用电需求。
对此,许洪华说:“当前我国面临着供电紧张与节能减排巨大压力,这为智能微网建设创造了发展机遇,同时光伏、风电技术进步和成本下降,也为智能微网建设提供了前提条件;随着智能电网及未来电力市场的演进以及可再生能源发电激励政策的实施与完善,不仅为智能微网建设打开了市场空间,也为其提供了政策准备。目前,从实际效果来看,新能源微网示范工程对提高供电质量起到很大作用,降低电网损耗的同时也可实现多能互补、梯级利用,未来市场前景将非常广阔。”
政策瓶颈阻碍现代电力市场建设
毋庸置疑,智能微网是世界各国未来电力市场一个重要的发展方向,但我国行业内对智能微网在国内的推广进程深怀忧虑。
“智能微电网在西方可以蓬勃发展,但是在中国绝非易事。”这一观点成为当前行业内普遍共识。
这一忧虑主要因为国内现行的《电力法》难以获得实质改变。“推动国内智能微网发展,政策扶持至关重要,但在现行的《电力法》环境下,智能微网建设面临难以获得独立电力生产商身份的尴尬,也要面临当地配电公共事业公司或运营商是否允许并网的问题。另外,当前智能电网系统建设成本还高于传统能源系统,当主网缺电时,智能微网减少负荷向主网售电的情况下,政策是否给予智能微网售电以分时定价、净计量、调整上网电价等方面的激励措施,也是智能微网能否得以大发展的关键因素。”业内专家在接受本报记者采访时表示,“近几年,西方国家在智能电网、分布式电源方面发展迅速,与其成熟的现代电力市场条件不无关系。与西方相比,国内在现代电力市场步伐稍显迟缓,也没有大力建设发展新能源的环境,却将与发达国家同时进行第三次工业革命,智能微网的推广难度是可想而知的。”
本报记者发现,在国内推动智能微网建设的过程中,矛盾的焦点再次聚焦在《电力法》上,尽管国家电网公司在支持新能源发展的态度上发生重大转变,但《电力法》规定的“一个供电营业区内,只设立一个供电营业机构”的相关规定与智能微网要求建设多个独立电力运营商出现不可调和的矛盾。
业内专家对本报记者表示:“国家电网对发展智能微网的态度是积极的,并不排斥在国内推广智能微电网,但却希望智能微网由国家电网公司来发展,依然要将发输配售权力掌握在自己手里,以保证电网企业的收益。现阶段,让电网放手智能微网的建设还很困难,国内要想建成真正的智能微网市场依然举步维艰。”
上述业内也人士表示:“真正的改革阻力并不在垄断企业,而在政府。如果政府将电网企业的性质定位准确,将其仅定位为一个提供公共服务的平台,改变对其考核方式,我国建设现代电力市场的进程会顺畅些。”
有分析人士指出,无论是美国提出的绿色经济,还是我国提出的低碳经济,都足以明确新能源是未来能源发展的最重要的方向,但我国新能源的发展过程也是一个社会利益再分配的过程,依然面临着多方协调与多方博弈的不确定因素。
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我国智能微电网项目一览
浙江舟山东福山岛
由浙江省电力试验研究院设计的浙江东福山岛风光柴海水淡化综合系统,安装7台单机容量30千瓦的风力发电机组、100千瓦的光伏发电系统及一套50吨/天海水淡化系统,总装机容量300千瓦,并装设有蓄电池组进行调节,是目前国内最大的离网型综合微网系统。
工程提出了交直流混合微网,综合考虑最大化利用可再生能源减少柴油发电,同时兼顾蓄电池使用特性最大化延长使用寿命的运行策略。
浙江温州南麂岛
由浙江省电力公司电力试验研究院与平阳电力有限责任公司合作,将在温州市平阳县南麂岛内建设风能、太阳能、海洋能、柴油发电和蓄电池储能相结合的风光柴储“分布式发电”综合系统,既解决电力供应不足问题,又保护生态环境。
2012年5月,该项目动工,项目总投资1.5亿元,由10台100千瓦风力发电机组、545千瓦光伏发电系统、30千瓦波浪能发电系统、300千瓦蓄电池及1600千瓦备用柴油发电机组成。该工程还要引入电动汽车储能系统,将岛上现有的燃油汽车全部换成电动汽车。其储能电池可以利用储能的电能向电网供电,减少柴油发电运行时间,也可以作为电动汽车的动力电池,使多余可再生能源得以充分利用。
南京供电公司
由浙江省电力试验研究院设计,位于南京供电公司科技综合楼的微网控制风光储系统,包含50千瓦光伏发电、2×5千瓦屋顶风电、50千瓦1小时的铅酸蓄电池储能。
中新天津生态城
2011年9月5日,中新天津生态城智能电网综合示范工程微网系统完成全部调试。
中新生态城微网系统是由智能营业厅屋顶30千瓦光伏发电、6千瓦风机发电、储能装置、能量转换装置、营业厅10千瓦照明及5千瓦充电桩负荷、监控和保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。
河南财专
河南财专分布式光伏发电及微网控制工程是国家电网公司智能电网微电网领域2010年唯一的试点工程,包括350千瓦光伏系统、200千伏安/200千瓦时储能系统和微网控制管理系统,于2010年12月31日联调成功。其中的光伏发电系统就是设置在7栋宿舍楼楼顶上的光伏发电板,每月可有3.6万-4.5万千瓦时的发电量,基本可以满足学校7栋宿舍楼和学生食堂的日常用电。
广东珠海
2010年12月,珠海建成国内海岛智能微电网。东澳岛智能微电网项目根据海岛独特的自然条件,整合了太阳能、风能和柴油新旧能源发电单元,建设成包括1000千瓦的光伏发电、50千瓦的风力发电和蓄电池储能系统在内的分布式供电系统,使全岛可再生能源发电比例达到 70%,海岛旅游淡季更无需柴油发电。
河北承德
2011年7月9日,河北承德分布式发电/储能及微电网接入控制试点建设工程进入实施阶段。项目实施后,风力发电规模60千瓦、光伏发电50千瓦、储能80千瓦/128千瓦时,将为该地区广大农户提供坚强电源保障,实现双电源供电,提高客户电压质量。
吐鲁番新能源示范区
国家能源局会同国家发改委、国家电监会共同推动的全国首个商业化运行的微电网示范项目。自2010年建设至今,一期工程已基本完成,建设面积达到85万平方米,已成为目前国内规模最大、技术应用最全面的太阳能利用与建筑一体化项目。
这是龙源电力建设的首个微电网项目、全国首个微电网示范工程项目,也是目前国内装机容量最大、涉及用户范围最广的微电网项目,该项目屋顶光伏电站装机容量13.4兆瓦,为近6万名维吾尔族人民的保障性住房提供优质电能。
海南三沙
2012年8月28日,海南电网公司三沙供电局在西沙永兴岛正式揭牌成立。三沙市下辖西沙、中沙、南沙诸群岛及海域,由260多个岛、礁、沙、滩组成。永兴岛是南海诸岛中面积最大的岛屿,目前,三沙市的用电负荷主要集中在西沙永兴岛,预计“十二五”最大用电负荷年均增长率56.9%,用电量年均增长率180%。
南方电网将以建设“智能、高效、可靠、绿色”的岛屿型多能互补微型电网为目标,高起点规划永兴岛智能微网。针对三沙气候具有“三强”(日照强、台风强、降雨强)、“三高”(高温、高湿、高盐)的特点,电力设施将按高标准进行设计建设,永兴岛将建成以配电站和环网柜为网络枢纽点的10千伏单环网主干输电网络,同时充分利用太阳能等新能源,综合利用柴油或LNG的发电余热实现冷、热联供,实现微网供电与供能的可持续发展,最大限度地促进能源资源综合利用,保障三沙用电。