光伏、風(fēng)電等新能源綠色清潔，取之不盡，用之不竭，但也存在著諸多應(yīng)用問題，新能源的隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性給能源供給側(cè)和用電需求側(cè)都帶來了不利影響。
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在各國愈發(fā)重視能源安全之際，微電網(wǎng)的重要性也愈發(fā)凸顯。將儲(chǔ)能與光伏、負(fù)荷等組成各種層級(jí)微電網(wǎng)，在不增加成本情況下可以大幅提高光伏等消納能力，緩解波動(dòng)影響，降低電網(wǎng)建設(shè)投資。
“隨著大規(guī)模可再生能源的發(fā)展，隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，隨著各種新形態(tài)的出現(xiàn)，我們的電網(wǎng)承擔(dān)了一些新的使命，也成了可再生能源的消納支撐平臺(tái)。”中國工程院院士王成山在2023年度“節(jié)能服務(wù)進(jìn)企業(yè)”暨工業(yè)綠色微電網(wǎng)交流研討會(huì)上對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示。研討會(huì)由工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心、青島市工業(yè)和信息化局主辦，特來電新能源股份有限公司、清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院承辦。
在王成山看來，微電網(wǎng)是電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能等高度集成的自治系統(tǒng)，既能并網(wǎng)又可獨(dú)立運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)可再生能源與負(fù)荷波動(dòng)就地平衡控制，是分布式能源靈活高效利用模式的重大創(chuàng)新。微電網(wǎng)將作為大電網(wǎng)重要支撐性環(huán)節(jié)，成為解決分布式能源并網(wǎng)問題的有力手段，是新型電力系統(tǒng)一系列重大變革中的關(guān)鍵一環(huán)。
隨著中國風(fēng)電、光伏等新能源電量占比不斷提升，新型電力系統(tǒng)建設(shè)日益迫切，綠色微電網(wǎng)風(fēng)口將至?
非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比首超50%
在能源轉(zhuǎn)型持續(xù)推進(jìn)之際，電力綠色低碳轉(zhuǎn)型也在加速。
《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》顯示，截至2022年底，中國非化石能源裝機(jī)規(guī)模達(dá)12.7億千瓦，占總裝機(jī)的49%，超過煤電裝機(jī)規(guī)模(11.2億千瓦)。2022年，非化石能源發(fā)電量達(dá)3.1萬億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的36%。其中，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模7.6億千瓦，占總裝機(jī)的30%;風(fēng)電、光伏發(fā)電量1.2萬億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的14%，分別比2010年和2015年提升13個(gè)、10個(gè)百分點(diǎn)。
今年一季度我國非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比更是首度超過50%。中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的報(bào)告顯示，截至3月底，全國全口徑發(fā)電裝機(jī)容量26.2億千瓦，其中非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量13.3億千瓦，同比增長15.9%，占總裝機(jī)容量比重為50.5%，首次超過50%。具體看，水電4.2億千瓦，核電5676萬千瓦，并網(wǎng)風(fēng)電3.76億千瓦，并網(wǎng)太陽能發(fā)電4.3億千瓦，形成了多元化清潔能源供應(yīng)體系。
歐洲的情況也基本類似。6月19日，世界氣象組織(WMO)和歐盟哥白尼氣候變化服務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)合編制的《2022年歐洲氣候狀況報(bào)告》也顯示，2022年，歐洲可再生能源的發(fā)電量首次超過化石燃料：風(fēng)能和太陽能發(fā)電量占?xì)W盟電力的22.3%，超過化石燃料的20%。
不過，新能源爆發(fā)性增長的同時(shí)也會(huì)帶來不小挑戰(zhàn)。在發(fā)電側(cè)，新能源發(fā)電具有高波動(dòng)性、高間歇性;而主電網(wǎng)當(dāng)前是以集中式的大型火電、水電為主，屬于基荷能源，發(fā)電較為平穩(wěn)。新能源發(fā)電的上網(wǎng)隨機(jī)性本身就會(huì)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)造成不利影響，例如局部電壓越限、電壓波動(dòng)加大、潮流逆向流動(dòng)更頻繁、短路電流增大、供電可靠降低、電能質(zhì)量惡化、繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)、調(diào)峰難度加大等多種挑戰(zhàn)。
此外，在負(fù)荷側(cè)，隨著電動(dòng)汽車滲透率的快速提高，隨機(jī)、無序的移動(dòng)負(fù)荷大規(guī)模接入電網(wǎng)，對(duì)于電網(wǎng)沖擊較大，例如，晚間原本就是用電高峰時(shí)段，但同樣也是電動(dòng)汽車的充電高峰，造成“峰上加峰”。
綠色微電網(wǎng)風(fēng)口來襲
盡管新能源占比不斷提高，但也在快速消耗電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源，新能源隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性特點(diǎn)使得系統(tǒng)調(diào)節(jié)更加困難，系統(tǒng)平衡和安全問題更加突出。部分網(wǎng)架薄弱、缺乏同步電源支撐的大型新能源基地系統(tǒng)支撐能力不足，新能源安全可靠外送受到影響。而微電網(wǎng)的建設(shè)可以緩解壓力。
近年來極端天氣突發(fā)、頻發(fā)造成電力負(fù)荷大幅攀升，也影響了可再生能源出力，增加了電力安全供應(yīng)壓力。
例如，2022年夏季，一場(chǎng)六十年一遇的罕見旱災(zāi)席卷了我國長江流域。極端高溫炙烤下，素有“千河之省”稱號(hào)的水電大省四川出現(xiàn)了用電缺口，長江流域多處水位“汛期反枯”，不少企業(yè)進(jìn)入停產(chǎn)或部分停產(chǎn)模式，而一些企業(yè)卻靠著微電網(wǎng)幸運(yùn)地“逃過一劫”。
微電網(wǎng)可將新能源發(fā)電量通過“自發(fā)自用”方式實(shí)現(xiàn)“就地消納”，盡可能地減少對(duì)外部傳統(tǒng)主電網(wǎng)的沖擊，降低額外增容資金投入。
當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)總用電負(fù)荷超過所轄電源發(fā)電量時(shí)，微電網(wǎng)可以開啟“并網(wǎng)模式”，從主電網(wǎng)采購并輸入電量;當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)存在富余電量時(shí)，也可以反向輸出并銷售給主電網(wǎng)。
在主電網(wǎng)負(fù)荷過高時(shí)，微電網(wǎng)可以采用離網(wǎng)模式，切斷主電網(wǎng)與微電網(wǎng)之間的連接，平抑主電網(wǎng)所受到的波動(dòng)沖擊，同時(shí)也能夠保證在緊急情況下，自身網(wǎng)內(nèi)所轄負(fù)荷的供電可靠性。
王成山表示，從應(yīng)用角度，微電網(wǎng)可以按照不同的維度分類，無電地區(qū)可以提供能源保障，弱電網(wǎng)可以互濟(jì)支撐，對(duì)于強(qiáng)電網(wǎng)的地區(qū)，城市電網(wǎng)可以聚焦低碳減排，包括工業(yè)微電網(wǎng)的發(fā)展。
與此同時(shí)，微電網(wǎng)發(fā)展還存在很多的挑戰(zhàn)，也存在很大機(jī)遇。中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)副秘書長劉永東告訴記者，微電網(wǎng)技術(shù)還未完全成熟。微電網(wǎng)的形態(tài)比較多，構(gòu)成也比較復(fù)雜，不同形態(tài)、不同應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)難點(diǎn)也不一樣，這也是為什么微電網(wǎng)發(fā)展這么多年以后，還沒有形成一套非常成熟、標(biāo)準(zhǔn)化的體系。
“天然儲(chǔ)能”助力打造綠色微電網(wǎng)
在碳中和背景下，各國大力發(fā)展以電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等為代表的長時(shí)間儲(chǔ)能技術(shù)，提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和對(duì)新能源的消納能力，儲(chǔ)能也是微電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分。
需要注意的是，電動(dòng)車并不是只能扮演用電負(fù)荷的角色，它的動(dòng)力電池系統(tǒng)本質(zhì)上也是一種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)。多數(shù)電動(dòng)汽車80%的時(shí)間都處于停泊狀態(tài)，在電網(wǎng)的低谷期把棄風(fēng)、棄光、棄水的低成本電充到電動(dòng)汽車?yán)铮且粋€(gè)“天然儲(chǔ)能”系統(tǒng)。
劉永東表示，實(shí)際上，電動(dòng)汽車的電池大部分時(shí)間都是閑置的，這里面的電池資源可以和電網(wǎng)互動(dòng)。車主在購車的時(shí)候已經(jīng)把電池成本覆蓋了，這時(shí)候資源如何能夠發(fā)揮作用?如何利用經(jīng)濟(jì)效益或者商業(yè)模式來推動(dòng)?這存在可行空間。將新能源汽車電池作為電網(wǎng)中的靈活性資源，資源通過聚合，既作為可控負(fù)荷，同時(shí)又作為分布式儲(chǔ)能，發(fā)揮“電力海綿”作用。
根據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，預(yù)計(jì)到2025年磷酸鐵鋰電池的系統(tǒng)成本將降至0.5元/瓦時(shí)，循環(huán)壽命將達(dá)到5000～10000次，能夠滿足儲(chǔ)能對(duì)于性價(jià)比的要求。
在特銳德&特來電董事長于德翔看來，微電網(wǎng)是在企事業(yè)園區(qū)或充電場(chǎng)站等場(chǎng)景下，將分布式光伏、電動(dòng)汽車充電、放電、儲(chǔ)能、風(fēng)電等融為一體，在大電網(wǎng)支撐下的小型交直流發(fā)電-用電系統(tǒng)。微電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)新能源發(fā)電的就地消納、就地存儲(chǔ)、就地平衡，隨光而充、隨風(fēng)而充，實(shí)現(xiàn)新能源車充新能源電，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的高效互動(dòng)，是新型電力系統(tǒng)的新載體。千萬級(jí)的分布式微網(wǎng)能夠解決能源安全，成為企事業(yè)的應(yīng)急中心。
隨著V2G(車輛到電網(wǎng))不斷發(fā)展，原本“光儲(chǔ)充”一體化有望升級(jí)為“光儲(chǔ)充放”，由光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁充/放電裝置等部分組成一個(gè)局域綠色微電網(wǎng)。
在國家發(fā)改委能源研究所主任趙勇強(qiáng)看來，電動(dòng)汽車發(fā)展非?？?，預(yù)計(jì)2030年有一億輛電動(dòng)汽車存量，如何用好巨量電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能資源?這是很重要的一個(gè)課題。用不好對(duì)電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的沖擊，用得好就是一個(gè)海量資源。很高興看到車網(wǎng)互動(dòng)從研究轉(zhuǎn)向試點(diǎn)示范，再轉(zhuǎn)向電網(wǎng)企業(yè)各方面共同參與的規(guī)模化推廣應(yīng)用。
從另一個(gè)角度看，無數(shù)的電動(dòng)汽車電池也打造了靈活的虛擬電廠(VPP),在電網(wǎng)的低谷期把棄風(fēng)、棄光、棄水的低成本電充到電動(dòng)汽車?yán)?，在用電高峰期可以把車上富余的電賣出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的削峰填谷。
2022年11月25日，國家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則(征求意見稿)》，明確推動(dòng)儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易。
南方電網(wǎng)公司特級(jí)戰(zhàn)略專家鄭耀東在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示，國外虛擬電廠可以作為獨(dú)立的市場(chǎng)主體，運(yùn)營商在市場(chǎng)上可以通過響應(yīng)獲得回報(bào)。中國也有特來電等企業(yè)加入了市場(chǎng)，但是運(yùn)作的頻度和參與的主體還不夠多。國外的市場(chǎng)機(jī)制對(duì)國內(nèi)有很大的啟發(fā)，現(xiàn)在很多地方逐步把儲(chǔ)能和虛擬電廠作為市場(chǎng)主體來發(fā)展，隨著市場(chǎng)機(jī)制的成熟，隨著儲(chǔ)能和虛擬電廠的定位越來越清晰，如果在市場(chǎng)上找到合適的位置，應(yīng)該能發(fā)揮很好的作用。
今年6月19日，財(cái)政部、稅務(wù)總局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于延續(xù)和優(yōu)化新能源汽車車輛購置稅減免政策的公告》：對(duì)購置日期在2024年1月1日至2025年12月31日期間的新能源汽車免征車輛購置稅，其中，每輛新能源乘用車免稅額不超過3萬元;對(duì)購置日期在2026年1月1日至2027年12月31日期間的新能源汽車減半征收車輛購置稅，其中，每輛新能源乘用車減稅額不超過1.5萬元。
在碳中和“時(shí)代風(fēng)口”和政策的支持下，新能源的故事才剛剛開始。
來源：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道 作者：吳斌
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