阳光电源在示范项目中是如何解决微电网技术难题的？

微电网作为一种全新发电配电供电模式，不仅能促进可再生能源的柔性就地消纳，还使主动配电网更好地为用户提供可靠、优质、高效的多元化电力服务。鉴于国内外微电网实际工程较少，微电网接入电网标准的制定相对滞后。微电网与大电网之间的快速隔离、并网状态与孤网状态的无缝切换以及微电网内部稳定控制仍是微电网面临的三大核心问题。

一站式微电网解决方案

——以阳光电源智慧能源项目为例

国家去年颁布了23个多能互补项目、18个微电网示范项目和55个能源互联网项目。阳光电源得益于优质的产品和创造性的技术，有幸进入了国家的18个微电网示范项目和55个能源互联网项目中。接下来，我将给大家分享一下阳光电源在这两个项目中的一些应用技术。当然，项目现处于前期规划阶段，所以介绍的也只是一些大致的规划方案，与大家共同探讨。

演讲提纲：

1.微电网及背景介绍

2.微电网技术方案

3.绿色电力交易平台

4.微电网经济性探讨

微电网及背景介绍

中国高比例可再生能源发展路线

中国2050高比例可再生能源路线图发布

从上图可以看出，在2050年之前我们的可再生能源的比例是越来越高。

2030年，争取可再生能源电力达到57%;

2050年基本实现我国能源生产和消费革命，化石能源总量不超过10亿吨;

到2050年使可再生能源在消费比例中达到60%以上，在总发电量中得比例达到86%以上，形成可再生能源为主的能源体系。

光伏发电占比不断上升，将是未来主要能源之一

能源规划：高比例情景下风电、太阳能发电发展阶段示意图

从上图中可看出，风电和太阳能是未来的新能源发展的最好的两种途径。

截止到2016年底，国内光伏装机总量超过70GW;

2020年，太阳能发电装机达到110GW以上，其中分布式光伏60GW以上。

2050 年实现太阳能发电装机27 亿千瓦，风电和太阳能发电合计占全部发电量的64%。

局部地区光伏发电渗透率不断提高

下图是我国高比例示范城市的一些规划，比如在甘肃、青海、新疆，这些地方的新能源装机比例实际上是远超于全省的装机比例。

注：数字来源于相关文件，截止2016二季度

新能源装机比例均超过全省电力装机35%，其中青海地区光伏装机比例超过35%。

《金寨县创建国家高比例可再生能源示范县规划》：

2020年，建成可再生能源发电装机5.7GW，其中光伏发电3.2GW，风电0.8GW，水电1.6GW(含1.2GW瓦抽水蓄能)，生物质发电0.1GW。

2020年，建成40000户光伏扶贫发电项目，基本覆盖全县符合条件的建档立卡贫困户。

2025年，实现城区范围无燃煤(油)区域、100%的家庭用能清洁化、可再生能源占城乡居民生活用能比重达到90%。

电网环境日益复杂，光伏接入面临多样性挑战

注：波形均来源于实际现场测试数据

当然，随着光伏风电等新能源的接入，由于电网环境会日益复杂化。大家可以从上图中看出，随着分布式高渗透率的接入，会造成一些大型电站出现电网的谐震、电压频率的异常;分布式电站会出现一些电压的波动、功率因素下降;互用电站会出现一些三相不平衡，电压抬升等一些现象。

电源结构不合理，

送出困难是阻碍高比例可再生能源发展的因素之一

从这张图中可以看出，我们中国的电源结构是很不合理的。在西班牙、德国和美国，他们从核电、煤电、气电、油电、水电到风电的分配比例还是比较合理的。但在中国，煤电占据了大部分，风电和太阳能占据很少。

所以就造成了我国新能源集中的“三北”地区电源结构单一，以火电为主，且供热机组比重大，调峰能力有限，燃油燃气及抽水能等灵活调节电源不足2%，西班牙高达34%;美国高达47%。

各国电源结构对比图

新能源微电网相关政策

自2015年以来，国家能源局发布的一系列文件,为新能源微电网、能源互联网的发展奠定了基础。

2015年国家发布的《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，2016-2017年出现的一些微电网、多能互补、能源互联网示范项目，以及2017年7月底的《推进并网微电网建设试行办法》等等，都是为国家的能源互联网、多能互补以及微电网示范项目的建设奠定了很好地政策基础。

并网型微电网相关政策试行办法

目的

在国家发改委、国家能源局发布的《推进并网型微电网建设试行办法》中，明确规定了：

为有力推进电力体制改革，切实规范、促进微电网健庩有序发展，建立集中不分布式协同、多元融合、供需互动、高效配置的能源生产不消费体系。

为推进能源供给侧结构性改革，促进并规范微电网健康发展，引导分布式电源和可再生能源的就地消纳，建立多元融合、供需互动、高效配置的能源生产不消费模式，推动清洁低碳、安全高效的现代能源体系建设。

并网型微电网的特征

从国家发改委、国家能源局发布的《推进并网型微电网建设试行办法》中，我们可以看出，微电网实际上包含以下四大功能：

除以上微电网的四大特征以外，同时，国家针对微电网也推出了2个国家标准，可能会在今年年底全部执行：一个是关于微电网接入电力系统的技术规范，另一个是微电网的测试规范。

微电网技术方案

这个部分主要介绍阳光电源微电网项目的技术方案：

合肥市高新区微电网示范项目

如框图所示，实际上我们申请的是35KV接入的微电网示范项目，供给侧、发电侧主要是包含光伏发电和储能等相关发电单元和储能单元。

其中，关于用户侧、负荷侧、需求侧这块包含有充电桩、中央空调、水泵、照明系统、冷却塔、空压机房等等。通过微电网运营管理平台，能够把这种供给侧和需求侧联动起来，能够达到综合优化。

项目介绍 / 微电网关键指标

关于微电网的一些关键指标，从下表可以看出，项目的指标在国家整个微电网规定的范围内还是相当有竞争力的。其中，可再生能源的渗透率可以达到100%;供电可靠性达到99.99%;电量自给率接近100%;对大电网的最大功率交换率远小于国家规定的25%，仅为15%。

微电网的运行模式

关于我们所说的低碳节能模式、经济模式，其实可以衍生出各种各样的功能、结构和模块。包括削峰填谷模式、恒功率模式、恒电压模式、调频调峰模式、峰谷平电模式等功能。

下面我把每一种功能模式简单地说一下：

电网友好模式 / 削峰填谷模式

在光储系统中，通过对光伏电力的能量搬移，可以使得不稳定的新能源电力变成稳定的高品质电力产品，有效改善整个光伏发电系统的功率输出特性，提高光伏电站收益。

● 在削峰填谷模式中可以看出，我们可以对分布式光伏电站的输出功率进行平滑;

● 通过添加储能，缩小计划发电和实际发电的偏差;

● 通过微电网，可以改善并网的友好性，能够使输出的谐波、电能质量等各个方面达到进一步提高;

● 通过添加储能，提高光伏系统的超配能力。关于提高光伏系统的超配能力，在国外，光伏系统超配能力从1.1到2倍。前几年光伏系统出现泄发能力，但是通过我们添加储能设备，通过微电网的优化运行，可以让光伏系统在出现超配的情况下，也照样能够不泄发。

电网友好模式 / 恒功率、恒电压交互模式

下图是我们工厂真实的负荷曲线。横坐标是时间，纵坐标是功率，蓝色的曲线是负荷。

在负荷曲线峰值时，会超过最大负荷，从而加大容量电价。通过实现微电网的横电压、恒电力交互模式，能够把容量电价有效降低，从而提高经济效益。

电网友好模式 / 调频调峰

微网中的储能应用于调频调压，提高大规模新能源幵网后电网稳定性。以下这张图是关于微电网调频调峰的功能运用。

 

在调频方面，主要是用在发电厂的二次调频阶段。目前，尤其是在东北、西北、华北这种电厂，会按2个考核来考核它的调频性能。所以我们采用这个储能形式后，通过是以微电网的形式能够保证二次调频从它响应的精度、时间、快速性方面都能达到要求，从而对微电网能够起到电力系统辅助服务。

电网友好模式 / 峰谷平电价模式

关于微电网模式中，并网型电网有个峰谷平电价模式，这也是微电网的一个经济优化手段。

上图蓝色曲线中，低谷的时候进行充电，高峰的时候进行放电，这样能够使负荷及其发电侧达到真正的优化、配合，从而能够实现发电与负荷相配合，降低它的尖峰电价、容量电价，实现峰谷平电价。

电网友好模式 /

虚拟同步技术提高电网的稳定性

下图给大家展示的是储能逆变器比较有特色的的特性——虚拟同步电机VSG技术，这种技术可以提高电网的稳定性。

基于虚拟同步发电机技术的光储系统能够增强局域电网的惯性，同时，逆变器实现如同步发电机类似的一次调频和二次调频，抑制负载投切引起的电压/频率波动，改善微网电能质量，同时，通过VSG这种外特性曲线，实现以电压源形式、燃气轮机、柴油机、电网连接，实现供电的无缝切换。下图可以看出有VSG技术和无VSG技术的一些对比：

电网友好模式 / 改善电能质量

参考《功率因数调整电费办法》，储能系统可以调节工厂的功率因数，达到减少月电费的目的。

上表可以看得出来是微电网功能对电能质量的改善，在用电侧以及企业中间，如果功率因素低于0.9的话，会遭到电网公司的罚款。

从右上面这张图看出，如果纯粹装了光伏发电的话，有可能会导致功率因素的下降。但是通过我们微电网的资质特性，再加上储能、光伏逆变器发无功的特性，能够将功率因素提升到0.9及其以上。这样的话，一方面避免电网公司带来的罚款，另一方面，电能质量也能够得到进一步提升。

电网友好模式 /

低碳模式—充分消纳新能源发电

低碳节能模式，顾名思义，主要是充分消纳新能源发电，能够提高它的自发自率。一方面，光储进行能量转移，减少余电上网，同时实现光伏在超配的情况下，避免光伏的弃光限发，提高系统收益。

另一方面，在光伏发电过剩情况下，通过加入优先启动移动式储能--新能源电动大巴、充电桩，将电能很好地反馈到电网中间，将蓄电池仅作后备电源用。

电网友好模式 /

为配电网和输电网提供管理和辅助服务

说到微电网，必须要说到虚拟电厂。多数人认为，在很多情况下，虚拟电厂和微电网行使的功能是一样的，也是在调动新能源供给侧、发电侧和用户侧协调的优化共识。

但是实际上，虚拟电厂和微电网之间还是有细小的区分的。微电网可以实现并网和离网运行，可以在孤岛模式下保障电能质量的可靠运行，同时，微网可以实现一些自制功能。而虚拟电厂实现的仅仅是多个电厂、多个负荷的协调功能。

虚拟电厂，通过实施一揽子节能计划，形成规模化的节电能力，减少电力用户的电力消耗需求，从而达到不扩建电力供应系统相同目的。

可实现对大量分布式电源的灵活控制，从而保证电网的安全稳定运行。

与大数据相结合：对于发电企业，可以预测发电情况和电网负荷，实现优化调度。对用电企业，可以预测用电量，结合电价信息，进行需求响应。

微电网的离网模式 /

用电可靠性大幅度的提高

在微电网的离网模式情况下，最主要的目的是保证用电可靠性的大幅度提高。目前来说，尤其是电动汽车充电桩，是属于柔性负荷，它既是一种发电负载，又是一种用电设备。

同时可以在微电网的离网模式下，可以将园区或企业的电动大巴、电动汽车作为后备储能系统，通过所谓的双向充电桩功能，可将电动大巴车的能量释放到电网中间，或者将电动大巴能量通过能量综合站收集起来，归整个园区能量进行调配、使用。

光伏+储能深度融合，

构建智能微电网增加用能的可靠性

下图是光伏+储能的深度融合构建，可以为我们的智能微电网增加一些用能的可靠性。通过我们的这种集成平台、智慧分布式能源管理云平台以及智能微电网能源管理系统，实现可控储能、分布式能源，柔性负荷、配电设备。

通过微电网可以实现大量分布式电源接入

保证了对配电网的安全运行产生尽可能小的影响

能够实现分布式电源的“即插即用”，提高利用效率

大电网掉电可以离网应急供电

微电网对大电网的安全性分析

充分利用新能源分布式发电，不电网的交互功率降低;

异常情况下快速隔离，对大电网无影响;

可并网孤网运行，即插即用、无缝切换;

具有储能系统，可削峰填谷;

高可靠供电，安全稳定;

适应中国电力管理体制;

支持多能融合的分布式能源系统。

绿色电力交易平台

上面介绍了阳光电源关于微电网的示范项目，下面介绍阳光电源基于能源互联网的项目。

合肥高新区基于分布式绿色能源灵活交易的

能源互联网示范项目

这个能源互联网项目主要是基于分布式绿色能源灵活交易平台，能够实现对分布式屋顶光伏，包括储能设备对工商业用户、电动汽车用户能够实现有效的联动。一方面，能够促进分布式发展，另一方面，能够促进分布式的就近消纳、实现所谓的隔墙售电，也叫做所谓的自发自用，余量售电的模式。

分布式绿色能源灵活交易平台的商业模式

这个绿色交易平台，它涵盖了一些企业主要涉及到的，包括电网公司、售电企业、光伏发电站投资企业和工商业用户等等。通过这个绿色交易平台，能够实现绿色电力交易的实时交易，或者叫现货交易。

电力交易平台可以收集各个参不交易的分布式光伏电站发电信息;

电力交易平台同时收集参不电力交易的用电企业用电信息;

电力交易平台实时公布参不交易的售电公司的相关信息;

推出相关电费交易套餐;

负责电费账单的发放不电费清结算。

绿色电能交易平台

绿色交易平台主要涵盖的功能包括注册报装报修、交易管理、合同管理、市场分析、购售电结算、过网补贴结算以及信息发布等功能。

高新区分布式电力交易平台的建设在充分考虑电力市场改革政策等各方面因素下，在现有的电网、新能源分布式电网等基础上，借助于新的能源技术、信息技术和商业模式，推动分布式新能源参不电力交易市场，确保电网运行的安全性、可靠性和经济性，促进分布式新能源的发展。

光伏发电交易平台界面

交易平台主要功能

绿色电力交易平台

交易与支付流程

关于这个绿色电力交易平台的交易和支付流程如上图所示，通过会员中心出金申请到运营支撑系统会员出金审核到支付网关来形成支付订单到通过第三方支付或者银行交易平台来实现交易。同时，通过这四个方面，再通过一个闭环回归能够达到真正地实现交易和支付流程的全部完结过程。

绿色电力交易平台合作模式 /

电网、政府、社会资本三方合作

合肥高新区“一区五片三心四廊”的空间布局;

220kV变电站2座、110kV变电站4座;

七大创新平台之一的分布式智慧能源创新平台;

国家首批分布式光伏发电应用示范区，分布式光伏电站超100MW;

电网结构适宜开展分布式发电市场化交易;

高新区分布式电力交易平台公司-股权比例

 

 

平台建设目标

2020年，分布式电力交易平台业务范围扩展到高新区全部在运光伏电站，平台用户容量大于20家，实际交易用户大于100家，参不交易的分布式光伏发电总装机超300MW，实现年交易电量7200万千瓦时，创造经济效益1080万元，二氧化碳减排6.15万吨。

绿色电力交易平台 / 意义

为电网企业、政府提供绿色能源数据监测;

为园区分布式发电业主、用电企业提供精细化用电服务;

促进可再生能源在局域电网就近消纳，降低电网负荷;

满足电网、用能企业未来可再生能源配额考核需求;

为“绿证”、碳排放权(CCER)交易落地提供结算服务;

降低企业用能成本，提升分布式新能源投资回报率;

解决分布式发电自发自用部分结算难题。

微电网经济性探讨

微电网的推进建设办法中都提到，微电网在各省的运营是各个省市单独备案的。所以在微电网中间，应该是由于实现了大量的分布式能源，尤其在这种带有自发自用的太阳能电站中，可实现3-4年回本。在微电网中，大量使用太阳能和风能系统，可以实现快速回本。

根据《供电营业规则》，用电企业容量费的收取分为两种：

按最大容量：按照负荷最大功率交容量费，同时须≥变压器铭牌额定容量的40%。

按基本容量：按照变压器铭牌上的额定功率交容量费，且不能向供电局申请降低报备容量。

可以通过微电网，负荷的需求侧管理，以及增加储能，来实现优化，来降低容量的“最大需量”。通过这种方法，来降低电价。

如：上海最大需量费42元/kVA*月，则 每 kw 储 能 装 机 年 收 益 ：42*12=504;

若按基本容量收费，储能系统除降低容量费外，还可减少变压器扩容及线路改造等相关费用。

在东北、西北、华北这些地区的电厂中存在着一些针对2个考核细则出现的考核，我们可以通过一次调频、二次调频、电网调峰、峰谷套利 ，来实现微网的经济性。

可一次调频，也可二次调频

电网调峰、峰谷套利

建设微电网，不光有国家大的政策支持，还包括现在各大电网公司都在探讨微电网各个方面的建设，益处颇多：

● 系统损耗进一步降低

新能源发电就近消纳，发电侧不用电侧实现就地平衡，避免长距离输配电的传输损耗5-7%。

● 综合能效进一步提升

可以实现多能互补、电动汽车多重利用、能量的优化调度，提升能源综合利用效率20%。

● 用能可靠性进一步增强

电动汽车在离网情况下，向微电网输电，用能的可靠性进一步增强，低成本提高用能可靠性，引导用能行为习惯，节约用能10%。

本期嘉宾：胡 兵

阳光电源股份有限公司 电站事业部副总裁

同济大学博士、加拿大UNB大学博士后、高工，合肥“百人计划”，上海张江“创新人才”。从事过8年的光伏逆变器技术研究及产品开发工作和近2年的电站集成研发设计、能源互联网、多能互补、微网及售电业务工作。参与主持了多项国家科技部 “863计划”重大科技计划项目及安徽省重大科技专项项目，曾荣获上海科技进步三等奖及北京科技进步奖等奖项。公开发表20多篇论文及50多篇专利。

阳光电源股份有限公司(股票代码：300274)是一家专注于太阳能、风能、储能等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业，是全球第一的光伏逆变器专业制造商和领先的智慧能源解决方案开发商。