1. 微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究

1.1 微電網(wǎng)基本情況介紹

1.1.1 微電網(wǎng)的構(gòu)成部分

微電網(wǎng)的主要概念是：由分布式電源、新型儲能系統(tǒng)、電子電力設(shè)備、電力負荷、計量、保護、能源管理系統(tǒng)等組成。這些信息，包括：

分布式電源：主要是指在各類工業(yè)園區(qū)、商業(yè)綜合體、住宅樓、公共建筑中的太陽能、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等非水力可再生能源發(fā)電設(shè)備（包括 DC/DC變流器、 DC/AC逆變器、變壓器、支架等）。另外，在離網(wǎng)運行時，通常使用備用的柴油作為輔助電力。在微電網(wǎng)中，分布式電源的主要作用是產(chǎn)生潔凈電能，為用戶提供電能，一般采用“自發(fā)自用，剩余電量上網(wǎng)”的方式。

新型儲能系統(tǒng)：傳統(tǒng)的抽水蓄能技術(shù)由于其反應(yīng)緩慢、初期投入大、受地理位置等原因，在微型電網(wǎng)應(yīng)用中通常不適合。目前，以鋰離子電池居多，主要有鋰離子電池、鈉電池、水系電池、液流電池等。鋰離子電池的主要組成是：磷酸鐵鋰+ BMS+ EMS+ PCS。另外，先進的壓縮空氣和飛輪等物理存儲技術(shù)也逐漸被用于微型電網(wǎng)。在微電網(wǎng)中，新型儲能的作用是儲存新能源產(chǎn)生的電能，并根據(jù)微電網(wǎng)的運行情況，對新能源進行削峰、抑制波動，從而達到電力供需平衡和能量分配的目的。它還能作為應(yīng)急電力系統(tǒng)的“黑啟動”或應(yīng)急供電。

用電負荷：由三種不同的負載組成，一種為可調(diào)的建筑物負載（如中央空調(diào)，電梯，照明，電熱鍋爐）；第二種是住戶可調(diào)負載（如家用空調(diào)、電熱水器、電冰箱等）；第三種是新的負載，如充電樁、 IDC。目前，在全國范圍內(nèi)的微型電網(wǎng)示范中，最典型的就是充電基礎(chǔ)設(shè)施，它的主要作用是為電動車充電，其中慢充-停充組合（85%左右），既可以充電又可以停車。

電力電子設(shè)備：主要分為兩大類：一類是傳統(tǒng)的電力設(shè)備，如線路，斷路器，隔離開關(guān)，接地刀閘，電纜等；第二種是智能化、數(shù)字化的電力設(shè)備，如智能功率儀表（與電量傳感器相匹配）、柔性直流輸電設(shè)備、新型臺區(qū)智能集成終端。傳統(tǒng)電力裝置在微網(wǎng)中的作用是：電力傳輸、整流、調(diào)壓、逆變、變頻等；新型電力設(shè)備，承擔(dān)著實時監(jiān)測、監(jiān)測、采集電源、儲能、負荷（尤其是電源端，新能源的波動、斷續(xù)、預(yù)測、并網(wǎng)控制等功能，電力系統(tǒng)的監(jiān)控、保護。

智慧能源管理平臺：其具體表現(xiàn)為嵌入式軟件和控制算法，在微網(wǎng)中的應(yīng)用比較廣泛，它的作用是從更高的層面上來管理和管理各個設(shè)備，包括整體的能量管理、調(diào)度優(yōu)化、以及與主網(wǎng)之間的交互以及離網(wǎng)的切換。另外，隨著全國碳交易市場的不斷完善，能源管理平臺也從“以電為主”轉(zhuǎn)向“以碳為中心”的“以碳為中心”為核心的“以碳為中心”的綜合管理，同時支持碳核算、碳交易等功能。

總體來說，“源+網(wǎng)+荷+儲”是一個自主系統(tǒng)，可以實現(xiàn)自身控制、監(jiān)控和保護、能量管理，更經(jīng)濟、高效、安全地實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)功率平衡、系統(tǒng)優(yōu)化、故障檢測、質(zhì)量保護以及低碳減排，屬于一套完整的新型能源系統(tǒng)。

2. 三類重點應(yīng)用場景

當前的微電網(wǎng)主要是并網(wǎng)式的，它的名字也有很多種，每一種名字都代表著不同的應(yīng)用場景，比如“源網(wǎng)負載與存儲一體化”、“光儲存儲/測試”、“光儲數(shù)”、“零碳工業(yè)區(qū)”等。但它的核心就是建立在一個相對封閉的小區(qū)、小區(qū)、小區(qū)、加油站、充電站/數(shù)據(jù)中心，并根據(jù)實際用電負荷水平、周邊新能源開發(fā)條件和電網(wǎng)條件，通過新建分布式新能源、新型儲能、電力電子設(shè)備等裝置，形成一個穩(wěn)定可靠的區(qū)域性綜合智慧能源管理體系。

A.??“光儲+”場景

“光儲充”、“光儲數(shù)”等概念更加具體，更有針對性，比如“光儲充”就是以充電站為核心的。

1)“光儲充”微電網(wǎng)，利用分布式光伏發(fā)電，為電動汽車充電，補充太陽能電池的非連續(xù)性，提高新能源的消納能力，達到一定程度的削峰填谷；

2)“光儲充”系統(tǒng)與外界主網(wǎng)的連接，主要是利用夜晚的低谷電價，在充電高峰期間，由微網(wǎng)中的光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)和主電網(wǎng)共同為充電站提供電力；

3)特別是在超充時代來臨之際，“光儲充”技術(shù)可以很好地應(yīng)對高壓、大電流對電力網(wǎng)絡(luò)的影響，“光儲、充電站”有望成為未來的發(fā)展趨勢。

江蘇，海南，上海，北京，山東，已建成了大量的光儲充電樁。目前的布局廠商有 CATL，華為，領(lǐng)充，天合光能，特斯拉。

另外，“光儲充”還衍生出了“光儲充放”、“光儲充檢”、“光儲充放檢”等新的應(yīng)用，并將V2G技術(shù)與電動汽車智能檢測技術(shù)相結(jié)合，為用戶提供綠色、經(jīng)濟、智能、智能、便捷的服務(wù)?！肮鈨Τ浞拧本C合發(fā)電站是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、能源數(shù)字化和 VPP建設(shè)的一項重要措施。

圖3 “光儲充檢”一體化場景

B. “零碳+”場景

“零碳工業(yè)園區(qū)”的重點突出了工業(yè)園區(qū)的環(huán)境，并要求在整個運行期間，將所有的二氧化碳排放量都中和，或者說凈零排放量。執(zhí)行路線包含：

1)能源：采用屋頂光伏、光伏車棚、小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等可再生能源，有條件的園區(qū)還應(yīng)建設(shè)沼氣和熱泵系統(tǒng)，并配備儲能電站、儲熱儲冷裝置等滿足園區(qū)的供暖、制冷和供電需求；

2)負載：第一，每年都要將車輛全部電動化，配備充足的電動車充電站，可利用風(fēng)力發(fā)電、光伏等可再生能源發(fā)電；其次，應(yīng)用節(jié)能、隔熱、環(huán)保等環(huán)保技術(shù)，在整個園區(qū)內(nèi)都裝有智能儀表，并由智能能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制；

3)碳排放（和“光儲充+”的最大區(qū)別）：大規(guī)模的森林綠化（一株成熟的樹木每年可從大氣中吸取21.8公斤二氧化碳）；CCUS的專業(yè)碳吸附設(shè)備/工程，例如某些小而高效的生物碳吸附工程（例如，在大樓的外墻上懸掛海藻，每千克海藻可以吸收2 kg左右的CO2，每年可以生產(chǎn)200 kg的海藻），碳匯的貢獻可以和碳交易市場掛鉤。

很顯然，與“光儲充+”等概念不同，“零碳工業(yè)園區(qū)”是將“凈零碳排”這一概念引入到綠色發(fā)電體系中，著重研究了“工廠零碳”，“建筑零碳”和“交通零碳”三個方面的工業(yè)園區(qū)；

它不僅突出了我國清潔能源的發(fā)電量和消納率，而且在“節(jié)能減排”，“綠化碳匯”和“CCUS技術(shù)”等方面，還將綠色電力、綠色證券、 CCER等多種貿(mào)易手段相結(jié)合，拓展了利潤空間。

C. 源網(wǎng)荷儲一體化”場景

“源網(wǎng)絡(luò)的負荷與儲存整合是最廣泛的。按照國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》，“源網(wǎng)荷儲一體化”的實施途徑主要有“區(qū)域（省級）源網(wǎng)荷儲一體化”、“市（縣）源網(wǎng)荷儲一體化”、“園區(qū)（居民區(qū)）源網(wǎng)荷儲一體化”等三種具體模式。

目前，“源網(wǎng)、存儲、存儲”的最大體現(xiàn)就是“園區(qū)級”，“光儲數(shù)”、“光儲數(shù)”、“存儲/存儲”、“零碳園區(qū)”等，實質(zhì)上，都是“園區(qū)級的源、電、電一體化”。從“園區(qū)級”到“市縣級”的“源網(wǎng)、荷儲一體化”，特別是在“整縣推進”的分布式光伏政策下，“市、縣、縣、鄉(xiāng)、鄉(xiāng)、村、村、鄉(xiāng)、縣的“源網(wǎng)荷儲一體化”正在迅速推廣，到目前為止，7個省份已經(jīng)發(fā)布了50 GW以上的“源網(wǎng)荷儲”計劃。

另外，需要指出的是，微電網(wǎng)可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上或與現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合；它可以是一個單一的微電網(wǎng)，也可以是一個由若干個微網(wǎng)組成的小電網(wǎng)。