随着科技及工业技术的不断发展,全球能源危机日渐严峻,传统燃料的短缺及其引起的环境污染问题也日益加剧。与此同时,以太阳能为主的可再生能源技术的不断提升及逐渐成熟,为解决能源危机提供了一条新的道路。因此,许多国家均将目光投向以可再生能源为能量来源的分布式发电。

与传统的大型集中式发配电模式相比较,分布式发电技术具有的独立性、可对区域电网的电能质量和性能进行实时控制、投资少、安装地点灵活、建设周期短、能源利用率高及环境污染小等优势。但是,可再生分布式能源的大规模应用及接入也给传统电网带来巨大的挑战及冲击,为减少分布式电源接入对大电网产生的不利影响,同时结合可再生能源的特点及优势充分利用能源,相关研究人员提出了一种更加灵活、智能,可靠性更高的系统——微电网。

“微电网”相对传统“大电网”而言,采用先进的控制技术以及电力电子装置,把分布式能源和它所供能的负荷以及储能等设备连接形成一个微型的完整电网,实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。这种“微型”的电网是从发电、输变电直到终端用户的完整电力系统。既可以自身形成一个功能齐全的局域性能源网络,以不干扰输配电系统的方式“孤网运行”;也可以通过一个公共连接点与市政电网并网连接,即当微电网电源功能不足时可以通过大电网补充缺额,发电量大时可以将多余电量馈送回大电网。必要时,两种模式间可以进行切换。

据中国能建华东电力设计院智慧能源室主任吴俊宏介绍,微电网配储现状尴尬,当初国外分布式可再生能源发展起来后,对电力系统冲击过大,只能采用集中管理模式,所以学术界就提出用微电网配储去进行管理,让整个电力系统更加安全。但是,我国分布式可再生能源目前还未达到对电网进行较大冲击的程度,所以,微电网配储的技术价值并没有充分显现出来。所以尽管微电网是许多地区用电成本最低的选择,但目前仍处于新生市场。

近日,彭博新能源发布了一份报告,该报告估计,到2030年,撒哈拉以南非洲、亚洲和岛屿国家将有2．38亿个家庭获得电力供应,而微电网可以提供一半的供电量。到2020年至2030年,这将需要约1280亿美元的资本投资。微电网是许多中低密度地区的最合适选择,并且比其他选择更经济,这无疑可以帮助解决许多低收入家庭的供电问题。

同时报告统计了截至2020年3月在撒哈拉以南非洲、亚洲和岛屿国家(其中一些在拉丁美洲)有7181个微电网项目。正在运行的微电网多达5544个,其中63%是光伏或光伏混合系统。但是,已安装的微电网仅占农村电气化总需求的一小部分。

微电网要扩大规模并实现其商业潜力,需要克服两个重大挑战。首先,需要电力接入的农村客户通常电力需求有限,有时甚至缺乏支付能力。第二,普遍缺乏支持小型电网的政策和法规。同时制约微电网发展的是微电网市场缺乏规模,并且开发商的项目有限,因此也缺乏纯商业融资,微网项目获得资金方面存在重大延迟。

从全球来看,目前微电网主要处于实验和示范阶段,虽然微电网的技术推广已经度过幼稚期,市场规模稳步成长,但微电网在短期内难以实现产业化。未来随着技术成熟、可再生能源成本下降、储能产业发展以及未来化石能源价格的持续上涨,微电网将得到爆发式增长。而中国近年来已出台新的政策积极鼓励新能源的发展并且方便新能源接入配电网,相信中国的微电网技术会走上高速发展的道路。