我国十二五分布式能源智能微电网示范方案建议.docx

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我国十二五分布式能源智能微电网示范方案建议

我国“十二五”分布式能源智能微电网示范方案建议

（简本）

（美国能源基金会支持项目）

能源局微电网工作组

2012.05

目录

前言1

第一章微电网发展现状及趋势3

1.1微电网的特点和分类3

1.2微电网关键技术3

1.3国内外发展现状与趋势5

1.4微电网的经济和社会效益6

第二章微电网发展面临的机遇与挑战8

2.1微电网发展面临的机遇8

2.2微电网发展面临的挑战8

2.2.1技术挑战8

2.2.2政策挑战10

第三章“十二五”发展目标及实施方案建议12

3.1发展目标12

3.1.1示范目标12

3.1.2示范数量12

3.2发展思路12

3.2.1独立微电网12

3.2.2与电网联网运行的微电网13

3.2.3电网友好型分布式可再生能源发电单元15

3.3实施方案建议15

3.3.1项目的准备和确定15

3.3.2项目的招投标和实施16

3.3.3项目的实施方案和实施进度16

3.3.4投资估算16

第四章保障措施18

4.1政策保障18

4.1.1亟待修改的法律法规18

4.1.2补贴标准的制订18

4.1.3加强财税政策支持力度18

4.1.4投资机制与保障19

4.1.5运营模式与保障19

4.1.6电网接入与互动机制19

4.2技术和装备研发19

4.3试验平台建设20

4.4标准规范和检测认证20

4.4.1微电网标准20

4.4.2微电网检测认证21

4.5人才培养和能力建设21

结语23

前言

电力作为重要的二次能源，具有清洁、高效、方便使用的优点，是能源利用的最有效形式之一，由电力的生产、传输、分配与使用过程而构成的电力系统也成为当今人类构建的最为复杂的物理系统之一。

因此，各种新能源的开发和利用，尤其是新能源发电，与传统电网的关系密不可分。

它既基于传统电网，又对电网提出了新的要求。

当前，作为集中式发电的有效补充，分布式发电区别于“大规模—超高压—高集中—远距离输送”可再生能源电力的发输电模式，其集成技术已日趋成熟，可降低可再生能源发电弃用率，提高供电可靠性、安全性和能效。

分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。

既可以部署在边远无电地区，也可以部署在城市建筑环境，以智能电网技术为支撑的“因地制宜、多能互补、灵活配置、经济高效”的微电网，近年来成为可再生能源分布式发电领域发展中的一个引起各国高度关注的新兴课题。

2012年温家宝总理政府工作报告中提出的2012年主要任务“加快转变经济发展方式”中也提到的“加强用能管理，发展智能电网和分布式能源，实施节能发电调度、合同能源管理、政府节能采购等行之有效的管理方式”的要求。

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。

微电网可以看作是小型的电力系统，它具备完整的发电和配电功能，可以有效实现网内的能量优化。

微电网有时在满足网内用户电能需求的同时，还需满足网内用户热能的需求，此时的微电网实际上是一个能源网。

按照是否与常规电网联结，微电网可分为联网型微电网和独立型微电网。

对于微电网课题的研究也响应了大规模分布式电源接入对电网架构产生影响的问题，同时也成为目前热点领域智能电网研究的有机组成部分。

另外，由于我国地域分布的特殊性以及电网发展的不平衡，在孤立海岛和西部边远地区的无电或是电网末端地区，局部区域组成微电网从而解决供电问题或提高供电可靠性的需求和潜力很大，适合我国国情，关乎民生，也应当给予关注。

由国家能源局和美国能源基金会支持的“分布式能源智能微电网课题”于2011年6月启动，中科院电工研究所牵头实施并组织开展“分布式能源智能微电网关键技术及微电网内各种电源组合配置研究”，中国电子工程设计研究院组织开展“分布式能源智能微电网运行、管理和政策研究”。

课题旨在促进智能微电网在我国的推广应用，为“十二五”期间我国微电网示范工程的区域布局、技术方案以及管理机制提供技术和政策支持。

课题实施过程中，课题组分别对欧洲，美国，日本及国内的微电网技术现状与发展趋势进行了深入调研，完成了国内外调研报告，并在调研的基础上多次进行了项目研究讨论和方案完善。

最终根据项目任务要求，以及结合“十二五规划”落实的实际需求，项目组完成了《分布式能源智能微电网关键技术与发展》、《我国“十二五”规划微电网示范实施方案建议》、《分布式智能微电网运行、管理和政策研究》三部分成果。

本简本是三部分研究成果的浓缩与凝练。

第一章微电网发展现状及趋势

1.1微电网的特点和分类

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。

微电网可以看作是小型的电力系统，它具备完整的发电和配电功能，可以有效实现网内的能量优化。

微电网有时在满足网内用户电能需求的同时，还需满足网内用户热能的需求，此时的微电网实际上是一个能源网。

按照是否与常规电网联结，微电网可分为联网型微电网和独立型微电网。

联网型微电网：

具有并网和独立两种运行模式。

在并网工作模式下，一般与中、低压配电网并网运行，互为支撑，实现能量的双向交换。

通过网内储能系统的充放电控制和分布式电源出力的协调控制，可以实现微电网的经济运行，对电网发挥负荷移峰填谷的作用；也可实现微电网和常规电网间交换功率的定值或定范围控制，减少由于分布式可再生能源发电功率的波动对电网的影响。

利用能量管理系统，可有效提高分布式电源的能源利用率。

在外部电网故障情况下，可转为独立运行模式，继续为微电网内重要负荷供电，提高重要负荷的供电可靠性。

通过采取先进的控制策略和控制手段，可保证微电网高电能质量供电，也可以实现两种运行模式的无缝切换。

独立型微电网：

不和常规电网相连接，利用自身的分布式电源满足微电网内负荷的长期供电需求。

当网内存在可再生能源分布式电源时，常常需要配置储能系统以抑制这类电源的功率波动，同时在充分利用可再生能源的基础上，满足不同时段负荷的需求。

这类微电网更加适合在海岛、边远地区等地为用户供电。

1.2微电网关键技术

微电网作为分布式电源并网发电的一种新的组织形式，具有一些典型特点，如：

微电网中的分布式电源互相之间一般有一定的地理距离；微电网中使用大量的电力电子装置作为接口，使得微电网内的分布式电源相对于传统大发电机惯性很小或无惯性；很多微电网需要依赖储能装置来达到能量平衡等。

无论是联网型微电网还是独立型微电网，由于其电源构成、结构方式、运行模式等与常规电网都有很大的不同，这使得其在规划与设计、保护与控制、运行优化与能量管理、仿真分析等方面都有其自己的特点，需要采用专有的方法或技术加以解决，其关键技术体现在下述几个方面。

（1）微电网优化规划与设计：

微电网建设需要考虑风/光/气、冷/热/电等不同形式能源的合理配置与科学调度，建设运行比传统电网更加复杂。

此外，微电网还面临着一些分布式电源成本较高、技术经验不足、标准缺乏、行政政策障碍以及市场垄断等一系列挑战。

为了更好的指导微电网建设，必须对微电网进行合理的规划设计，从电网、用户、环保等多个角度全面详细的分析微电网的成本效益，以便使微电网的建设达到效益最大化的目标。

（2）微电网保护与控制：

微电网保护既要克服微电网接入对传统配电系统保护带来的影响，又要满足含微电网配电系统对保护提出的新要求，同时微电网保护必须与微电网的运行特性、控制原理及对故障的响应特性结合起来；微电网控制包含系统级控制，也包含设备级控制（分布式电源及其相应变流器控制）。

由于微电网中大量电力电子装置的存在，使微电网或本地配网某些电能质量指标得到改善的同时，也可能使其他方面的指标恶化，因此微电网的控制还应包含电能质量综合控制。

（3）微电网运行优化与能量管理：

由于微电网集成了多种能源输入（太阳能、风能、常规化石燃料、生物质能等）、多种产品输出（冷、热、电等）、多种能源转换单元（燃料电池、微型燃气轮机、内燃机，储能系统等），微电网内能量的不确定性和时变性很强，微电网系统的能量管理与分布式电源优化调度方法与大电网的优化调度将会有很大不同。

当微电网中含有多种分布式电源时，全面利用各种控制和调节手段，通过对微电网内分布式电源的能量管理与经济调度，实现微电网的优化运行，提高微电网整体运行效率，是保证微电网高效可靠运行的保证。

（4）微电网仿真与实验系统：

仿真技术是微电网相关领域的重要研究手段。

鉴于微电网的复杂性，无论是研究其与大电网相互作用的机理，还是研究在各种扰动下的复杂动态行为；无论是研究其保护与控制问题，还是研究其规划设计问题，都需要强有力的仿真工具作为基础，同时需要构建兼容微电网分析仿真实验平台。

（5）微电网关键装备：

微电网中一些关键设备对于微电网的发展十分关键，这些设备主要包括发电设备、辅助设备和二次设备三类。

发电设备主要指小型风力发电机组（包括风力机、发电机、变流器、电控系统等）、并网光伏系统（包括光伏阵列、自动跟踪器、并网逆变器、监控系统等）、储能系统（包括储能装置、双向变流器、DC-DC充电控制器、电压源特性的逆变器、储能电池状态巡检仪等），以及燃料电池系统、冷热电联供系统等。

辅助设备包括静态开关、无功补偿装置、电能质量调节装置等。

二次设备包括保护装置、微电网控制系统、微电网适用的各类传感器和通信设备等。

上述技术或装备是发展微电网的基础，目前国家科技部已经支持了一批研究项目开展相关领域的研究工作，相关技术和装备正在日益走向成熟并市场化。

1.3国内外发展现状与趋势

“微电网”这个概念及其相关技术获得了世界很多国家的重视和推广，北美、欧盟、日本等国家和地区已加快进行微电网的研究和建设，并根据各自的能源政策和电力系统的现有状况，提出了具有不同特色的微电网概念和发展规划，在微电网的运行、控制、保护、能量管理以及对电力系统的影响等方面进行了大量研究工作，已取得了一定进展。

欧盟第五框架计划、第六框架计划持续支持了一批研究项目，建立了大量的微电网研究系统和示范系统。

美国权威研究机构CERTS对微电网的概念及热电联产式微电网的发展做出了重要贡献。

CERTS在威斯康辛麦迪逊分校建立了自己的实验室规模的测试系统，并与美国电力公司合作，在俄亥俄州Columbus的Dolan技术中心建立了大规模的微电网平台。

美国电力管理部门与通用电气合作，建成了集控制、保护及能量管理于一体的微电网平台。

此外，加州也建成了商用微电网DUIT。

北方电力和国家新能源实验室（NREL）在Vermont州建立了乡村微电网。

日本在分布式发电应用和微电网展示工程建设方面已走在了世界的前列，为推动微电网相关研究，日本NEDO专门组织建设了Hachinohe，Aichi，Kyoto和Sendai等微电网展示工程。

我国在微电网研究起步相对较晚，大规模的研究投入始于2008年国家科技部“973”项目“分布式发电供能系统相关基础研究”，其后，在科技部“863”计划项目支持下，启动了一批研究和示范工程项目。

微电网作为智能电网的有机组成部分，随着智能电网的发展而受到更加关注，对各种能源及负荷需求的包容性、运行与控制的灵活性、满足特定用户需求的定制性、提高可再生能源利用的经济性、运营管理的自治性等是微电网发展的基本方向，立足技术的开发与创新，将实用化、商业化作为目标，推进微电网的发展已成大势所趋。

1.4微电网的经济和社会效益

微电网技术的提出旨在中低压层面上实现分布式发电技术的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行时的主要问题，同时由于具备能量优化管理功能，可维持功率的局部优化与平衡，有效降低系统运行人员的调度难度。

微电网的经济和社会效益体现在多个方面。

针对联网型微电网，其效益可从电网、用户、