從微網項目看能源互聯網

李杰海

繼2015年2月出版了《全球能源互聯網》一書后，這一年，國家電網公司董事長劉振亞多次在高校和互聯網大會上亮相，演講主題也多為能源互聯網。

能源互聯網顧名思義即為“能源+互聯網”，能源互聯網是基于互聯網區域能源管理的末端“神經元”，它可以通過在分布式發電設備、儲能設備、用電設備等環節部署各類能效監測終端、控制器、環境傳感器、視頻監控等采集控制單元，實現發電、用電、環境及安全數據的實時采集。

其中，微網作為能源互聯網的基本組成單元，通過新能源的采集、轉換、匯集、存儲、消納形成最基本的“能源局域網”。不可否認，在能源互聯網的發展過程中，微網將作為能源互聯網中的“微商”，驅動著能源互聯網經濟的發展。

泛能微網項目落地廊坊新朝陽區塊

2015年5月18日，廊坊新朝陽區塊泛能微網項目被國家標準委正式授牌為國家標準化示范項目。據悉，此項目也是我國為數不多的微網試點項目之一，據統計，截至2014年年底全國共有11個微網示范項目。

公開資料顯示，廊坊新朝陽區塊泛能微網項目是廊坊大氣污染防治計劃“藍天行動”的組成部分。該項目通過打通區域內商場、酒店、辦公、學校等多個業態的供用能壁壘，以系統能效管理推動互聯互調、余能交易。其示范意義重大，如在全國推廣該項目，可降低能源及其設施、設備投資近千億元，降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物排放近2億噸。

換言之，該微網項目是把位于廊坊的北華航天工業學院、國際飯店、管道局設計院、樂晟廣場、新朝陽購物中心等學校、企業、商戶連接起來，形成了一個局域能源網。之所以要把這些地區相連也有其緣由，管道局設計院和國際飯店的員工宿舍、北華航天工業學院兩個學區、兩個大型商場都有供暖或制冷的需求，同時也有不同程度的閑置，比如管道局宿舍的三臺燃氣鍋爐一年只用4個月，有8個月在閑置，北華航天工業學院的三個燃煤鍋爐和兩個大商場的鍋爐除了供暖，還要制冷，并且，根據國家新的減排標準和廊坊市大氣污染防治的相關要求，大學和商場的燃煤鍋爐都需要拆除，如果按自己的能源供需單獨重建，這兩家都需要投入數千萬元的費用。于是，新奧集團將三方召集起來，做了一個區域微網的用能規劃。商場的屋頂建起了光熱功能系統，管道局宿舍的鍋爐除了供暖還發電，大學校園的三個鍋爐只重建一個，通過泛能微網把這幾家的用能因時、因需地規劃協調，互聯互通起來，最終總體投資減少了30%。而且管道局的用能效率由原來的40%提升到了80%以上。

就技術而言，微網是生態城中重要的基礎網絡組成部分，其中涉及到電力系統自動化、電力電子、通信、自動控制、模擬仿真和計算機軟件等技術，涵蓋了從分布式發電、配電、儲電、用電及冷/熱/電能源耦合等各環節的技術應用。廊坊微網項目已經實現了光伏、燃氣發電機、風力發電機、儲能電池等分布式能源系統的基礎工程及運行控制，特別是電能質量檢測及保護控制等都已經在系統中有較完備的設計，生態城的光伏發電、燃氣發電、儲電系統、三聯供系統中冷卻系統及智能大廈的一級負荷分別連接至四段母線。分布式電源主要為光伏、儲電系統和燃氣發電機，其中智能大廈頂部120kW、大廈BIPV40kW、建筑屋頂光伏180kW、汽車充電站光伏40kW。

據新奧集團介紹，除了給企業節約成本，在廊坊微網項目里，還實現了能源利用的最大化，學校冬天需要供暖，就需要建設供暖設備，但是寒假期間其設備是閑置的。而此時，商場正是經營火爆的時候，需要更多的電能和熱能，這個時候，利用泛能微網就可以輕松地調配能源供給。實際上，泛能微網既降低了企業的運營成本，又避免了能源設備的重復建設，實現了能源的智能化管理。這也是國家電網公司一直推崇的智能小區模式。

就河北省廊坊市而言，新奧集團專門做過一系列的調研，發現能源設備的利用率普遍偏低。市電+電制冷+燃氣鍋爐的傳統供能模式，能源綜合利用效率不到50%，而泛能微網通過高效分布式能源系統的植入以及設施互聯互通，可以將能源綜合利用效率提升到80%以上。此外，能源設施利用率提升了50%以上，能源設施建設規模降低30%以上，二氧化碳和主要大氣污染物平均減排超過50%。并且，目前只是利用天然氣能源滿足供冷、供暖、用電的需求，在未來還將持續擴展，融入光伏、光熱、污水源熱泵等可再生能源，運行效果將得到進一步提升。

微網成為能源互聯網重要組成部分

由廊坊微網的案例不難看出，智能電網的快速發展為微網接入配電網提供了有利的條件，智能配電網的發展的目標之一就是解決大量分散的分布式電源在配網中的運行問題；但如果由智能配電網直接管理網絡中的分布式電源則可能由于數量巨大而導致難以調度，同時電源的不同歸屬也無法保證調度指令能夠被快速、準確、有效地執行，微網技術可能是解決這一矛盾的有效途徑。

其實，微網就是一組由分布式電源、負荷、儲能裝置和控制裝置構成的系統，以靠近分散型資源或用戶的小型電站為主，結合終端用戶電能質量管理和能源梯級利用技術形成的小型模塊化、分散式的供能網絡。其核心要素是分布式電源、儲能和電動汽車，而這些正是能源互聯網不可或缺的。因此，微網也是能源互聯網和智能電網的重要組成部分，能實現內部電源和負荷的一體化運行，并通過和主電網的協調調度控制，可平滑接入主網或獨立自治運行，充分滿足用戶對電能質量、供電可靠性和安全性的要求。微網接入配電網不僅可以充分利用配電網內部的綠色可再生能源， 還可以大大提高整個電網的安全性， 預防電網大停電事故的發生，是中國建成堅強智能電網的一個重要環節。目前，國內外對微網已有較多研究與應用，微網在一些國家和地區已經得到推廣和應用。

可見，以微網為例的分布式電源應用是能源互聯網的重要基礎，其分布地域廣泛、建設周期短，可就近利用，避免電力在輸電過程中的損耗，更重要的是，分布式光伏發展潛力極大，而且只有分布式光伏最貼近用電主體，能靈活調控以滿足用戶對能源的不同需求。未來大量的分布式能源接入，將打破發電方的壟斷，顛覆能源行業的商業模式。

而另一方，微網和能源互聯網的發展也給清潔能源帶來了新的發展方向。在一次高校的演講中，劉振亞就提出，全球新能源只需要開發萬分之五就可以滿足人類的需求，清潔能源是極其豐富的，要實現清潔能源的大規模開發利用，必須構建全球能源的生態，即全球能源互聯網，清潔高效的二次能源、一次能源都可以轉化為電能，各種終端能源都可以用電能替代，電為中心是能源發展的大趨勢。對于能源互聯網，劉振亞將其定義為“特高壓電網+智能電網+清潔能源”。劉振亞認為構建全球能源互聯網分為三個階段，從現在到2020年加快各國清潔能源的開放和國內電網的互聯建設；到2030年推動能源基地的開放和電網的跨國互聯；到2050年加快能源基地的開放和電網的跨入互聯，基本建成全球能源互聯網。

能源互聯網似乎已經勢在必行。從能源互聯網的頂層設計的戰略需求來看，電網公司正在著眼全局、統籌規劃；從能源互聯網未來能源構成要素看，作為世界公認的清潔能源的風能、太陽能等以分布式能源供給為主，是堅強智能電網的重要組成部分；從市場角度出發，電力在世界范圍內的廣泛應用的基礎是其他基礎設施所不能相提并論的；從技術角度出發，實現電力互聯網具有現實的技術可行性；從能源供需關系看，中國經濟新常態的到來，電力消耗的供大于求的局面迫使電力主動尋求新的發展機會。

總之，在能源互聯網的大背景下，類似于廊坊微網這樣的項目會越來越多，但這項被稱為第四次革命的能源大變革還需一步一個腳印地慢慢前行。