微电网的构成部分与应用场景介绍——安科瑞 严新亚

1. 微电网产业研究

1.1 微电网基本情况介绍

1.1.1 微电网的构成部分

微电网的主要概念是：由分布式电源、新型储能系统、电子电力设备、电力负荷、计量、保护、能源管理系统等组成。这些信息，包括：

分布式电源：主要是指在各类工业园区、商业综合体、住宅楼、公共建筑中的太阳能、风力发电、生物质发电等非水力可再生能源发电设备（包括 DC/DC变流器、 DC/AC逆变器、变压器、支架等）。另外，在离网运行时，通常使用备用的柴油作为辅助电力。在微电网中，分布式电源的主要作用是产生洁净电能，为用户提供电能，一般采用“自发自用，剩余电量上网”的方式。

新型储能系统：传统的抽水蓄能技术由于其反应缓慢、初期投入大、受地理位置等原因，在微型电网应用中通常不适合。目前，以锂离子电池居多，主要有锂离子电池、钠电池、水系电池、液流电池等。锂离子电池的主要组成是：磷酸铁锂+ BMS+ EMS+ PCS。另外，先进的压缩空气和飞轮等物理存储技术也逐渐被用于微型电网。在微电网中，新型储能的作用是储存新能源产生的电能，并根据微电网的运行情况，对新能源进行削峰、抑制波动，从而达到电力供需平衡和能量分配的目的。它还能作为应急电力系统的“黑启动”或应急供电。

用电负荷：由三种不同的负载组成，一种为可调的建筑物负载（如中央空调，电梯，照明，电热锅炉）；第二种是住户可调负载（如家用空调、电热水器、电冰箱等）；第三种是新的负载，如充电桩、 IDC。目前，在全国范围内的微型电网示范中，最典型的就是充电基础设施，它的主要作用是为电动车充电，其中慢充-停充组合（85%左右），既可以充电又可以停车。

电力电子设备：主要分为两大类：一类是传统的电力设备，如线路，断路器，隔离开关，接地刀闸，电缆等；第二种是智能化、数字化的电力设备，如智能功率仪表（与电量传感器相匹配）、柔性直流输电设备、新型台区智能集成终端。传统电力装置在微网中的作用是：电力传输、整流、调压、逆变、变频等；新型电力设备，承担着实时监测、监测、采集电源、储能、负荷（尤其是电源端，新能源的波动、断续、预测、并网控制等功能，电力系统的监控、保护。

智慧能源管理平台：其具体表现为嵌入式软件和控制算法，在微网中的应用比较广泛，它的作用是从更高的层面上来管理和管理各个设备，包括整体的能量管理、调度优化、以及与主网之间的交互以及离网的切换。另外，随着全国碳交易市场的不断完善，能源管理平台也从“以电为主”转向“以碳为中心”的“以碳为中心”为核心的“以碳为中心”的综合管理，同时支持碳核算、碳交易等功能。

总体来说，“源+网+荷+储”是一个自主系统，可以实现自身控制、监控和保护、能量管理，更经济、高效、安全地实现网内功率平衡、系统优化、故障检测、质量保护以及低碳减排，属于一套完整的新型能源系统。

2. 三类重点应用场景

当前的微电网主要是并网式的，它的名字也有很多种，每一种名字都代表着不同的应用场景，比如“源网负载与存储一体化”、“光储存储/测试”、“光储数”、“零碳工业区”等。但它的核心就是建立在一个相对封闭的小区、小区、小区、加油站、充电站/数据中心，并根据实际用电负荷水平、周边新能源开发条件和电网条件，通过新建分布式新能源、新型储能、电力电子设备等装置，形成一个稳定可靠的区域性综合智慧能源管理体系。

A.  “光储+”场景

“光储充”、“光储数”等概念更加具体，更有针对性，比如“光储充”就是以充电站为核心的。

1)“光储充”微电网，利用分布式光伏发电，为电动汽车充电，补充太阳能电池的非连续性，提高新能源的消纳能力，达到一定程度的削峰填谷；

2)“光储充”系统与外界主网的连接，主要是利用夜晚的低谷电价，在充电高峰期间，由微网中的光伏发电和储能系统和主电网共同为充电站提供电力；

3)特别是在超充时代来临之际，“光储充”技术可以很好地应对高压、大电流对电力网络的影响，“光储、充电站”有望成为未来的发展趋势。

江苏，海南，上海，北京，山东，已建成了大量的光储充电桩。目前的布局厂商有 CATL，华为，领充，天合光能，特斯拉。

另外，“光储充”还衍生出了“光储充放”、“光储充检”、“光储充放检”等新的应用，并将V2G技术与电动汽车智能检测技术相结合，为用户提供绿色、经济、智能、智能、便捷的服务。“光储充放”综合发电站是能源互联网建设、能源数字化和 VPP建设的一项重要措施。

图3 “光储充检”一体化场景

B. “零碳+”场景

“零碳工业园区”的重点突出了工业园区的环境，并要求在整个运行期间，将所有的二氧化碳排放量都中和，或者说净零排放量。执行路线包含：

1)能源：采用屋顶光伏、光伏车棚、小型风力发电设备等可再生能源，有条件的园区还应建设沼气和热泵系统，并配备储能电站、储热储冷装置等满足园区的供暖、制冷和供电需求；

2)负载：第一，每年都要将车辆全部电动化，配备充足的电动车充电站，可利用风力发电、光伏等可再生能源发电；其次，应用节能、隔热、环保等环保技术，在整个园区内都装有智能仪表，并由智能能源管理系统实现集中控制；

3)碳排放（和“光储充+”的最大区别）：大规模的森林绿化（一株成熟的树木每年可从大气中吸取21.8公斤二氧化碳）；CCUS的专业碳吸附设备/工程，例如某些小而高效的生物碳吸附工程（例如，在大楼的外墙上悬挂海藻，每千克海藻可以吸收2 kg左右的CO2，每年可以生产200 kg的海藻），碳汇的贡献可以和碳交易市场挂钩。

很显然，与“光储充+”等概念不同，“零碳工业园区”是将“净零碳排”这一概念引入到绿色发电体系中，着重研究了“工厂零碳”，“建筑零碳”和“交通零碳”三个方面的工业园区；

它不仅突出了我国清洁能源的发电量和消纳率，而且在“节能减排”，“绿化碳汇”和“CCUS技术”等方面，还将绿色电力、绿色证券、 CCER等多种贸易手段相结合，拓展了利润空间。

C. 源网荷储一体化”场景

“源网络的负荷与储存整合是最广泛的。按照国家发展改革委、国家能源局联合印发的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》，“源网荷储一体化”的实施途径主要有“区域（省级）源网荷储一体化”、“市（县）源网荷储一体化”、“园区（居民区）源网荷储一体化”等三种具体模式。

目前，“源网、存储、存储”的最大体现就是“园区级”，“光储数”、“光储数”、“存储/存储”、“零碳园区”等，实质上，都是“园区级的源、电、电一体化”。从“园区级”到“市县级”的“源网、荷储一体化”，特别是在“整县推进”的分布式光伏政策下，“市、县、县、乡、乡、村、村、乡、县的“源网荷储一体化”正在迅速推广，到目前为止，7个省份已经发布了50 GW以上的“源网荷储”计划。

另外，需要指出的是，微电网可以在现有的基础上或与现有的配电网络相结合；它可以是一个单一的微电网，也可以是一个由若干个微网组成的小电网。