微電網(wǎng)市場(chǎng)前景究竟如何呢?近日特變電工郝翔對(duì)此作出了解答,未來(lái)微電網(wǎng)將以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場(chǎng),做新能源行業(yè)最主要的目的也是為了可以有效改善問(wèn)題,具體情況如何呢?下面跟小編一起來(lái)了解吧。
微電網(wǎng)的發(fā)展背景。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源緊張和環(huán)境污染緊密聯(lián)系。現(xiàn)在由于環(huán)境受到影響,中國(guó)人均能源消費(fèi)資源擁有不到世界水平的一半,但中國(guó)GDP能耗是世界平均水平的2.5倍,必然會(huì)造成資源緊張和環(huán)境污染。我們做新能源行業(yè)都是在致力于改善問(wèn)題,發(fā)展清潔能源必然是趨勢(shì)。清潔能源存在很多問(wèn)題,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水電站。光伏發(fā)電為例,由于地球是公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的,會(huì)導(dǎo)致地面確切地點(diǎn)光伏的日照輻射有變化。風(fēng)電也有類(lèi)似的問(wèn)題。
時(shí)間維度分布不均衡,空間維度不均衡。現(xiàn)在我國(guó)最大的風(fēng)能資源區(qū)是內(nèi)蒙古和甘肅北部,能源負(fù)荷較大的區(qū)不一定能供應(yīng)上,還需要一些特高壓直流和交流傳輸通道。為了解決能源分布不均勻,以及時(shí)間維度和空間維度上不平衡,很多專(zhuān)家提出能源互聯(lián)網(wǎng)的概念,就是實(shí)現(xiàn)新能源的廣泛接入。這個(gè)概念提出以后有很多不同的概念,但組織架構(gòu)都是一致的。國(guó)網(wǎng)提出全球能源互聯(lián)網(wǎng)的概念,主張是清潔能源為主,高壓和特高壓電網(wǎng)為網(wǎng)架。國(guó)外的研究中心和國(guó)內(nèi)企業(yè)也提出很多概念,主要包含清潔能源和特高壓的直流、交流以及高壓的直流和交流,以及智能微電網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系。它包含了能源生產(chǎn)到能源輸配,再到能源存儲(chǔ)和能源消費(fèi),貫穿生產(chǎn)到消費(fèi)的全流程。技術(shù)分為三層面,設(shè)備層、信息層、應(yīng)用層。技術(shù)包括的很多,高效的太陽(yáng)能利用技術(shù),現(xiàn)在已經(jīng)技術(shù)非常成熟。先進(jìn)的輸電技術(shù)和柔性直流輸電技術(shù)。智能微電網(wǎng)技術(shù)和能源路由器技術(shù)。智能微電網(wǎng)技術(shù)從能源生產(chǎn)到能源輸配再到能源存儲(chǔ)和消費(fèi),整個(gè)鏈條的全部技術(shù)覆蓋。提高能源互聯(lián)網(wǎng)可以過(guò)渡到智能微電網(wǎng),如果真的做到能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型,那需要底層的能源互聯(lián)網(wǎng)。
智能微電網(wǎng)的提出有很多概念,主要指分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷監(jiān)控和保護(hù)裝置,按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成小型的發(fā)配電系統(tǒng)。概念的提出為了促進(jìn)新能源高比例的接入,以及能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。國(guó)外出臺(tái)很多儲(chǔ)能政策,日本也同樣如此。我國(guó)也出臺(tái)一些政策,2009年至今出臺(tái)法規(guī)和政策,推進(jìn)微電網(wǎng)建設(shè)和實(shí)行辦法。微電網(wǎng)市場(chǎng)環(huán)境看分為兩種,聯(lián)網(wǎng)型和獨(dú)立型的微電網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)型的微電網(wǎng)可以分為兩個(gè)主體,用戶(hù)用電的主體,包括工商業(yè)園區(qū)和數(shù)據(jù)中心的。售電主體包括分布式能源的投資商,售電公司和電動(dòng)汽車(chē)充電站等能源服務(wù)商。
獨(dú)立微電網(wǎng),主要是用于海島、邊防哨所沒(méi)有電,解決當(dāng)?shù)毓╇妴?wèn)題的市場(chǎng)。微電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展情況,美國(guó)維斯康辛麥迪遜提出了微電網(wǎng)的概念,再到GE和甲骨文等公司都進(jìn)來(lái)做一些微電網(wǎng)示范。世界范圍做的很多,但這只列了一些典型。
國(guó)內(nèi)的微電網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r,最早從舟山做離網(wǎng)型的微電網(wǎng),再到內(nèi)蒙古可再生能源的微電網(wǎng)群,再到江蘇和廣東做的交直流混合微電網(wǎng)。微電網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用在哪里?工業(yè)園區(qū)。我們自己的園區(qū)也會(huì)建分布式光伏和分散式的風(fēng)電,還會(huì)采用一些電池儲(chǔ)能,也會(huì)有一些負(fù)荷??梢再嵢》骞入妰r(jià)差,它的負(fù)荷比較穩(wěn)定可以實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的排查,可以降低園區(qū)的技術(shù)配套,提供園區(qū)的工業(yè)可靠性。針對(duì)工業(yè)園區(qū),用到儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)的成本很高,用在園區(qū)里目前用電的峰谷價(jià)差比較小。商業(yè)綜合體的優(yōu)勢(shì)是峰谷電差會(huì)大,為儲(chǔ)能接入后的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性提供保障。海島和山地的無(wú)電地區(qū),以前有水就利用小水電的方式,大的還是采用柴油發(fā)電。泰國(guó)的一個(gè)島嶼是柴油發(fā)電的趨勢(shì),度電在一塊六。如果現(xiàn)在采用微電網(wǎng)的形式,供電成本可以將到七毛。
工業(yè)園區(qū)用能現(xiàn)狀分析。分為四種負(fù)荷,重點(diǎn)需要保障的負(fù)荷,可中斷的負(fù)荷,可轉(zhuǎn)移的負(fù)荷,后期增融負(fù)荷。針對(duì)這些負(fù)荷可以看出園區(qū)的負(fù)荷種類(lèi)很多,也很復(fù)雜。北京可以看出尖峰時(shí)大規(guī)模用電可以做到一塊以上,谷值是三毛七左右。峰谷電價(jià)差可以接近達(dá)到八毛錢(qián)左右,上海同樣也是,北京存在尖峰的電價(jià)值。一般園區(qū)采用的計(jì)價(jià)方式是兩部分,一部分是基礎(chǔ)的電價(jià),一部分是電網(wǎng)的電價(jià)?;镜碾妰r(jià)是按照變壓器的容量去收的,一個(gè)園區(qū)是60兆瓦的,那需要每個(gè)月固定交60兆瓦的費(fèi)用。典型的工業(yè)園區(qū)以?xún)刹降碾妰r(jià)為例,這也是實(shí)際統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。工業(yè)園區(qū)來(lái)看,非居民用電的電量統(tǒng)計(jì)出來(lái)占6%,基礎(chǔ)容量配套費(fèi)占42%,度電費(fèi)用52%,基本電費(fèi)占的比例很大。峰谷時(shí)段的用電時(shí)刻,峰占35%,平時(shí)段是37%,有很多優(yōu)化的空間?,F(xiàn)在的工業(yè)園區(qū)面臨很多問(wèn)題,包括運(yùn)營(yíng)成本高,而且存在很大的空間,未來(lái)有擴(kuò)容需求。我們認(rèn)為園區(qū)建設(shè)微電網(wǎng)是解決園區(qū)供能問(wèn)題的有效手段。
園區(qū)級(jí)的微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),提供云上的數(shù)據(jù)接入和分析。中間層是管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)微電網(wǎng)的系統(tǒng)管理。交直流混合的微電網(wǎng),如果采用能源路由器,那可以替代微電網(wǎng)里面的中央控制器和能源管理系統(tǒng)。我們想提供服務(wù),系統(tǒng)解決方案的服務(wù)。微電網(wǎng)的負(fù)荷情況不同,園區(qū)的生產(chǎn)情況不同,建的微電網(wǎng)是定制化的問(wèn)題,需要根據(jù)負(fù)荷情況分析如何做容量配備和分析設(shè)計(jì)。需要提供解決方案和能耗分析。多時(shí)間尺度能量管理,從云層到管理層實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。通過(guò)數(shù)據(jù)和云平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)端的運(yùn)維功能。一次設(shè)備層,能源路由器是什么樣的設(shè)備?路由器到底是什么,它和傳統(tǒng)的因特網(wǎng)路由器有什么區(qū)別?有相似的地方,要為所有的設(shè)備提供接口。要有交流和直流的接口,要高壓和低壓的接口,要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制功能。放在能源上要實(shí)現(xiàn)能源的控制。我們認(rèn)為能源路由器可以接到光電和風(fēng)電等設(shè)備。
能源路由器的本質(zhì)是電力電子設(shè)備,以前是電力電子變壓器。電力電子變壓器是在1970年時(shí),由美國(guó)GE研發(fā)中心提出,主要想通過(guò)電力電子的變換技術(shù)加高頻的技術(shù)替代傳統(tǒng)的變壓器。為什么最終采用了交流?技術(shù)路線(xiàn)可以看出,直流的變化想有點(diǎn)變化很困難,采用銅和鐵做變壓器可以實(shí)現(xiàn)電氣的隔離和絕緣。到目前為止交流也是現(xiàn)在電網(wǎng)的主要架構(gòu),1970年時(shí)GE提出了電力電壓器存在問(wèn)題,成本非常昂貴。器件的技術(shù)發(fā)展非常快,現(xiàn)在做電力電子變壓器時(shí)可以把性能技術(shù)指標(biāo)做到和變壓器匹配的層面,所以有人又開(kāi)始做電子電壓器。實(shí)現(xiàn)的功能都是一樣的,最終是想實(shí)現(xiàn)電能和信息的湖向互動(dòng),實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的友好接口。重量會(huì)變輕,體積變小,無(wú)污染,實(shí)現(xiàn)多種電源的變化和結(jié)構(gòu)匹配,實(shí)現(xiàn)交直流的匹配和高低壓的匹配,實(shí)現(xiàn)潮流雙向控制。
阿爾斯通、GE、龐巴迪都有應(yīng)用,技術(shù)原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都完全一樣。最初想用于新能源和微電網(wǎng),經(jīng)過(guò)三年開(kāi)發(fā)做出一款產(chǎn)品,產(chǎn)品是采用6米的集裝箱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。輸入功率是一兆瓦,輸出高壓交流電壓等級(jí)是10千伏,低壓是直流八百。最大效率是98.2%,傳統(tǒng)逆變器效率會(huì)到98.5%,再加上廂式變壓器的效率也是98%左右。如果采用能源路由器替代逆變器,那整機(jī)的效率可以提高一個(gè)點(diǎn)以上。電子電壓器和路由器的研發(fā),屬于世界前沿技術(shù)。我們做工作時(shí)也遇到很多問(wèn)題,設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化低壓側(cè)并聯(lián),高壓側(cè)串聯(lián)的架構(gòu)。整個(gè)機(jī)器是由某一個(gè)單元組成,如果其中有一個(gè)發(fā)生故障可以直接進(jìn)行更換。采用模塊化以后還有好處,我們會(huì)保證系統(tǒng)在線(xiàn)不停地運(yùn)行。當(dāng)需要檢修時(shí),剛達(dá)到檢修的時(shí)間時(shí),我們會(huì)把模塊一更換,可以保證微電網(wǎng)接口的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行。
大家提到了98.2%的效率,怎么可以做到?碳化硅功率器件的工程化應(yīng)用技術(shù),雙有源橋電路的軟開(kāi)關(guān)技術(shù),還有高頻隔離、高功率密度設(shè)計(jì)技術(shù),整體最大效率可以做到98.2%。作為交換設(shè)備需要有卓越的共性,采用分層分級(jí)的控制架構(gòu)和綜合處理器,最終實(shí)現(xiàn)卓越的動(dòng)態(tài)。我們提供集中式的高壓直接并網(wǎng)方案,還有直流回流型組串式高壓直接并網(wǎng)方案。第二種針對(duì)地形復(fù)雜情況下提供的方案。傳統(tǒng)組串式的發(fā)電,光伏板通過(guò)逆變器和AC電纜才能上到交流電網(wǎng)。采用集成化的產(chǎn)品可以通過(guò)電子路由器,真正的實(shí)現(xiàn)大道至簡(jiǎn)。光伏并網(wǎng)是高壓替代低壓,直流替代交流。我們?cè)谖靼矆@區(qū)進(jìn)行示范應(yīng)用,一年多的數(shù)據(jù)測(cè)量可以做到98%以上,夜間待機(jī)損耗20W。
交流微電網(wǎng)可以賺取峰谷電價(jià)差,提高供電可靠性,降低能耗,保證環(huán)境污染。西安園區(qū)的微電網(wǎng)為例,光伏是2兆瓦時(shí),配備1兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng),投資回報(bào)周期6.1年左右。技術(shù)上要降低基礎(chǔ)容量15%,額外提升10%的光伏自發(fā)自用電量。
電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展充電是直流,而且到光伏發(fā)電也是直流,再到儲(chǔ)能電池的接入也是直流。交流的微電網(wǎng)將直流的所有負(fù)荷進(jìn)行直流到交流的變化,浪費(fèi)很多損耗,而且增加了成本。設(shè)備是高度集成的,可以適應(yīng)多方面的適應(yīng)周期。交直流的混合微電網(wǎng)和傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)相比,效率可以提升6.5%,成本可以節(jié)約22%。
微電網(wǎng)市場(chǎng)前景。微電網(wǎng)在未來(lái)的三年內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng),在建以及投入的微電網(wǎng)示范工程超過(guò)四百多個(gè),輻射到歐美、歐洲、東亞。微電網(wǎng)會(huì)以新業(yè)態(tài)方式參與電力市場(chǎng)。如果我們的直流負(fù)荷占比非常高,那交直流混合微電網(wǎng)非常有價(jià)值,能源路由器會(huì)終結(jié)交直流之爭(zhēng)。