新能源微電網的含義

以能源多元化、清潔化為方向，以優化能源結構、推進能源戰略轉型為目標，以清潔 能源和智能電網為特征的新一輪能源革命正在推進。隨著可再生能源滲透率的日益提高， 可再生能源存在并網難、消納難、長距離傳輸能效低、損耗大、設備利用率低、系統增容 投資邊際效率差等挑戰越來越大。傳統能源電力行業多年形成的高度壟斷技術構架體系， 管理體系，現有系統體系和結構不適應高滲透率的可再生能源及分布式能源的接入。很有 必要研究新能源微電網技術的研究與示范。新能源微電網是利用風、光、生物質、天然氣 等多中可再生能源，通過能量存儲和優化配置實現本地能源生產與用能負荷基本平衡，通 過冷、熱、電等多能融合，實現可再生能源的充分消納，構建智慧型能源綜合利用局域網。 新能源微電網利用互聯網思維和手段，構建新型區域能源生態系統，提高可再生能源比重， 轉變能源結構，提高能源綜合利用效率，提升大眾參與程度，提升能源綜合價值，轉變經 濟增長方式，帶動產業升級。

新能源微電網具有并網和獨立兩種運行模式。聯網型新能源微電網一般與配電網并網 運行，互為支撐，實現能量的雙向交換。對電網來說，可以作為可控負荷來進行管理。在 外部電網故障情況下，可轉為獨立運行模式。通過采取先進的控制策略和控制手段，可保 證新能源微電網內高可靠的能源供供給。也可以實現兩種運行模式的無縫切換。獨立型新 能源微電網不和常規電網相連接，利用自身的分布式能源滿足微網內負荷的需求。當網內 存在可再生分布式能源時，常常需要配置儲能系統以保持能源與負荷間的功率平衡，并充 分利用可再生能源，更加適合在海島、邊遠地區等地為用戶供能。

        新能源微電網的基本理念

新能源微電網是在新理念下的構建的綜合能源系統。其基本理念如下：①一個多重融 合：能源系統與信息系統的有機融合;分布式能源、可再生能源與大系統能源的融合等。② 兩個提高：提高資產效率;提高能源生產效率。③三個平衡：源—源之間的協調平衡，即 多種一次能源、二次能源、分布式能源及可再生能源等與大系統能源跨時空平衡;荷—荷 之間的協調平衡，即可控負荷、隨機負荷、熱負荷、電負荷等的時空平衡;源—網—荷之 間基于負荷側的協調平衡。④四個基本約束：可靠性保證的約束;經濟性的約束;環境保 護的約束;可持續發展的約束。⑤五個基本要素：源、網、荷、儲、控。⑥六個關鍵指標： 系統總效率指標;供能可靠性指標;新能源滲透率指標;能量、功率交換率指標;能量自 給率指標;綠色環境指標。⑦七類關鍵技術：新能源的高效轉換及發電技術;電力電子技 術;信息技術及低成本的傳感技術;大規模低成本高效率的儲能技術;基于總能理論的能 量控制技術;新能源汽車的 V2G 技術;在大系統理論構架下的能源系統重構技術。

 新能源微電網的基本要求

1)新能源微電網的功能定位。利用風、光、生物質、天然氣等多種分布式能源，通 過能量存儲和優化配置實現本地能源生產與用能負荷基本平衡，通過冷、熱、電等多能融 合，實現可再生能源的充分消納，構建智慧型能源綜合利用局域網。創新管理體制和商業 模式，整合各類政策，以新能源微電網為載體，參與當地電力體制改革，形成具有本地特 色且易于復制的模式。

2)新能源微電網的范圍要求。各新能源微電網項目應具有明確的范圍，與外部相關 系統有清晰的接口，項目承擔區域內供電、供冷、供熱等綜合能源服務，形成以可再生能 源為主的高效一體化分布式能源系統。

3)指標要求：各項目供電范圍內的供電安全和電能質量應符合相關電力標準，最高 電壓等級不目前超過 110 千伏，可再生能源功率滲透率(微電網額定裝機功率與峰值負荷 功率的比值)不低于 70%，新能源微電網電量自給率不低于 50%;微電網與公共電網連接 點(PCC)的交換功率不大于微電網最大負荷的 25%或按國能新能[2015]265 號文件要求; 示范區域內可再生能源和清潔能源供熱(冷)達到 100%;在一定的政策支持下，具有經 濟可行性。

新能源微電網的基本判據、功能

新能源微電網的基本判據并非電壓等級與容量，而是以下幾點：①與外部系統有明確 的連接點(即插即用);②新能源滲透率大于 50%;③與外部系統的交換功率比率小于 25%;④ 內部能源自給率需要平衡。

新能源微電網有很多功能：可使風、光、氣、水、生物質、地熱多種能源，以及冷、 熱、電多種用能形式融合，使新能源就地充分消納、能量就地分層平衡，降低傳輸損耗， 提高系統綜合能效。同時，可實現功率與能量的轉換，實現不同形式的能量時間、空間的 匹配，提高系統設備利用率，與外部系統的能量交換、功率交換可調可控。

新能源微電網涉及很多關鍵技術，如主動配電網、智能用能、電動汽車 V2G、儲能、 協同優化、能源大數據等等。

新能源微電網與公共電網的關系

1)新能源微電網與公共電網的關系是網與網關系。正常情況下，跟據兩網系統需求 可調可控的進行功率交換和能量交換;事故情況下可以快速無縫解列，以保證微電網和大 電網各自獨立運行，最大限度保證用戶及電網的穩定性及可靠性。

2)新能源微電網是公共電網的可調度負荷。作為大系統的一個資源，根據大系統的 需要，對微電網進行調度，也可作為純負荷來進行管理，提高系統效率和設備利用率。

3)相對獨立、相互支援、即插即用。
2、新能源微電網的潛在價值

新能源微電網是容納高比例波動性可再生能源電力的發輸(配)儲用一體化的局域能 源系統，是探索能源服務新型商業運營模式和新業態的重要載體，是能源互聯網的重要元 素。

實現新能源充分利用，改善能源結構

可再生能源發電采用直接并網方式，電網依靠常規備用發電容量來平抑可再生能源的 間歇性、隨機性和波動性，為保障電網安全運行，可再生能源發電采用直接并網方式，對 可再生能源發電的滲透率不可能很高。

新能源微電網通過新能源發電、儲能及用能綜合控制，使可再生能源滲透率超過 100%， 徹底消除“棄風棄光”現象，實現可再生能源的充分消納，提高可再生能源在能源總消耗的 占比，降低化石能源消耗，改善能源結構，提高能源安全，減少碳排放和環境污染。

通過新能源微電網可實現可再生能源的充分消納，提高可再生能源設備利用率，使可 再生能源開發商獲取最大利益。

提高能源綜合利用效率，降低用能成本

目前電力系統采用集中大規模的以化石燃料為一次能源發電廠通過規模巨大的覆蓋全 供電地域的不同電壓等級的輸配電網絡向分散于全網的不同類型的隨機的不受控的負荷輸 送電能的方式。一次能源通過轉換、傳輸傳遞到用戶端的系統效率低于20%。

新能源微電網在區域內將新能源發電、儲能和用戶負荷優化配置，實現能源的就地利 用，減少能量長距離傳輸環節，降低傳輸能耗不低于 6%。

同時在區域內實現多能互補，能量的梯次利用，實現能源充分利用，提高能源綜合利 用效率。以微燃機冷、熱、電三聯供為例，一次能源到用戶端能效能達 70%以上。

在能源消費環節，通過對用戶用能行為、習慣的引導、干預，將有效減少能源浪費， 提高用能效率不低于 1

新能源微電網從能源生產、傳輸、消費等環節降低損耗，提高能源綜合利用效率，將 大幅降低用能成本，具備及其優良的潛在商業價值。通過新能源微電網，我們可以以較低 的成本挖掘其價值。

提高設備利用率，延緩投資

新能源微電網可以通過內部調節實現與公共電網能量交換可調可控，是公共電網的可 調度負荷。新能源微電網響應公共電網調控，輔助平滑負荷曲線，降低電網設備備用容量， 提高設備利用率，延緩電網增容投資。 新能源微電網具有即插即用、擴容方便的特點，不同于公共電網的“適度超前”規劃建 設原則，一般按當前需求，當期規劃、當期建設，節約投資，設備利用率高。

電動汽車綜合利用

近年來，電動汽車發展迅速，其無序的移動負荷，給配電網帶來嚴峻挑戰。 以電動汽車可以新能源微電網的重要元素，通過新能源微電網的調控，可實現電動汽 車充電的電量和功率的平衡。100 萬輛電動汽車的年耗電量約 36 億度，當前北京市年耗 電量約 1000 億度，供電量僅提高 5%左右配電網基本無需增容，即可滿足電動汽車充電需 求，又能提高系統的設備利用率，同時保障電網的運行安全。 100 萬輛電動汽車，可存儲約 3500 萬度電量，形成巨大的儲能資源。 新能源微電網利用電動汽車動力電池作為分布式移動儲能系統參與電網調節，利用 V2G 技術參與到新能源微電網的運行中、根據有關統計，汽車的平均行駛時間僅為 4%，96% 的時間處于停駛狀態。其可以作為新能源微電網的儲能要素，來參與到新能源微電網的運 行中，這樣可以大幅度降低新能源微電網的投資成本，提高新能源微電網經濟性，降低電 網峰谷差，實現能源輔助服務，降低系統損耗，提高設備利用率。 將電動汽車由單純的消費品轉變成生產設備，實現電動汽車價值最大化，同時有效的 分攤新能源微電網的儲能部分的投資。使新能源微電網的經濟價值得到充分體現，又可以 提高電動汽車的使用價值，降低使用成本。
        提供能源輔助服務，挖掘能源價值

新能源微電網可以提供能源輔助服務，形成調峰調頻、無功電壓調節、提供低成本高 可靠供電需求，滿足用戶個性化的能源需求，提升能源附加值;同時可使能量就地平衡， 多種能源協同優化，調控對外系統能量交換。 支持能源產業的服務模式的轉變，使我們從能源的產銷體系向能源的服務體系轉變。 我們向市場提供的不僅僅是電、氣、熱等能源產品，提供的是光明、是溫暖、是涼爽、是 信息等，使我們日常生活所需的各種能源相關的服務。 新能源微電網可再生能源滲透率超過 100%，充分消納，消除“棄風棄光”;可作為大電 網的柔性可控有源負荷，平滑負荷曲線，提供輔助服務，降低備用容量，提高設備利用率， 延緩大電網增容投資;還可減少損耗，提高從一次能源到終端用能系統綜合能效，降低用 能成本，具備潛在商業價值。

建設運營商業模式

新能源微電網投資建設在政府指導下，進行項目的規劃研究，編制項目規劃及可研報 告，鼓勵社會資本以 PPP 方式參與項目建設，多方投資建設，以市場化手段激發市場活力。 在政府指導下，對新能源微電網進行統籌規劃，優化社會資源、利用社會投資，引導 用能用戶，先示范后推廣，滿足建設目標要求，充分挖掘潛力，實現項目效益最大化。 商業模式是新能源微電網發展的原動力，商業模式是新能源微電網發展的引擎，是保 證各參與主體合作共贏的紐帶。隨著能源市場成熟度的提高，采用適宜的商業模式，實現 新能源微電網的可持續發展。新能源微電網的運營商業模式有以下階段： 1)獨立運營商運營模式。微電網運營商為運營主體，各參與方資本投入，分配利益。 2)產銷聯盟運營模式。本地產銷聯盟為運營主體，共同建設、共同受益，協商分配， 形成有限開放市場。 3)自由交易運營模式。形成開放市場，各方為獨立市場主體，通過市場進行自由博 弈。 3 推廣的政策環境 新能源微電網的推廣需要明確基層對口主管部門，確定審批流程;出臺針對微電網的 專項扶持政策(冷、熱、新能源發電、儲能、節能、用戶響應)。

新能源微電網的發展

新能源微電網的發展與電力體制改革相關：新能源微電網是電力體制改革的重要載體， 是電網配售側向社會主體放開的一種具體方式; 新能源微電網的發展與能源互聯網相關：從物理層面，微電網是能源互聯網的“終端”， 實現能量雙向流動、信息雙向流動以及能源就地綜合利用;從模式層面，微電網是能源互 聯網的重要市場主體，電網配售側向社會主體放開的一種具體方式。是實現增量配網改革 的重要手段之一。

展望

新能源微電網需要進一步研究的課題：

1)技術體系。微電網規劃、設計、運行、維護;多種能源協調優化;配電網雙向互 動;微電網標準體系。

2)運營模式。微電網投資、建設、運營商業模式;微電網相關金融及衍生品、價值 實現;微電網參與電力市場交易。

3)政策法規。建設保障;微電網的生態環境;市場環境。