中國儲能網訊：11月18日，第22屆聯(lián)合國氣候變化大會在摩洛哥馬拉喀什閉幕。這是《巴黎協(xié)定》于今年11月4日正式生效后的首次聯(lián)合國氣候變化大會?！栋屠鑵f(xié)定》倡導溫室氣體低排放發(fā)展，要求把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2℃之內，并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5℃之內。如何實現(xiàn)這一目標呢？日前在北京召開的2016泰山論壇暨《巴黎協(xié)定》實施研討會、中國微能源網產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟年會上，與會專家提出可大力構建微能源網。
什么是微能源網
微能源網是一種智慧型能源綜合利用的區(qū)域網絡。它以能源的優(yōu)化利用為導向，是與能源互聯(lián)網有機鏈接的智能化區(qū)域能源生產、使用、存儲、調度、控制的系統(tǒng)，是能源互聯(lián)網的基本組成部分。它具備較高的新能源接入比例，相對獨立運行，可通過能量存儲和優(yōu)化配置，實現(xiàn)本地能源生產與用能負荷基本平衡，實現(xiàn)風、光、天然氣等各類分布式能源多能互補，并可根據(jù)需要與公共電網靈活互動。
微能源網的概念比較拗口，我們只需明白它是解決末端智慧用能的就夠了。末端智慧用能很重要嗎？是的，很重要。
去年11月，在聯(lián)合國氣候變化巴黎大會上，中國莊嚴承諾：將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值，并爭取盡早實現(xiàn)；2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%至65%；非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右。
“峰值等自主貢獻目標的確定，實際上建立了中國質量效益型綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的倒逼機制?！敝袊鴼夂蜃兓聞仗貏e代表、全國政協(xié)人口資源環(huán)境委員會副主任解振華說。
世界銀行報告顯示，最近20年來，中國累計節(jié)能量雖然占全球52%，但2014年單位GDP能耗仍是世界平均水平的1.7倍，遠高于發(fā)達國家。燃煤工業(yè)鍋爐能效水平和電機系統(tǒng)平均運行效率比世界先進水平低10個百分點以上?；剂先紵a生的二氧化碳排放已居世界首位，接近美國、日本等國家排放量的總和。中國雖然是全球可再生能源利用規(guī)模最大的國家，但非化石能源占一次能源消費比重仍只有12%，而歐盟和一些發(fā)展中國家已有25%的能源消費來自非化石能源。
為根治霧霾、減少溫室氣體排放，我國就必須大力發(fā)展清潔能源和可再生能源。然而，在大力發(fā)展新能源過程中，我們又遇到發(fā)電側大量間歇性電源的接入問題。與傳統(tǒng)發(fā)電技術的最大區(qū)別是，以風能、太陽能為代表的新能源發(fā)電屬于一次能源，不可儲存。風能、太陽能的隨機波動性，決定了其發(fā)電功率的隨機波動性。大規(guī)模的新能源電源接入電網以后，就對電網形成巨大的沖擊。缺少需求側（負荷側）響應的智能電網無法通過協(xié)調負荷側主動消化一些局部不均衡，只能依靠自身能力進行被動調整?！爸槿?、長三角等經濟發(fā)達地區(qū)，電力不夠，負荷高峰時期只能限電。西北、三北地區(qū)雖然是理想的風能、太陽能發(fā)電場，但工業(yè)底子很薄，自身用電少，風電、光電配套輸變電能力差，導致大量風電、光電輸送不出來，只能棄風棄光。個別地區(qū)，部分時段，棄風、棄光率達到了驚人的90%?！敝袊⒛茉淳W產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長馮東說。
在此背景下，以微能源網為代表的新型能源體系的研究與建設就成為發(fā)展的必然。微能源網的思路是，以分布式開發(fā)、本地化高效利用的微能源網系統(tǒng)，取代集中生產、被動消費的傳統(tǒng)能源互聯(lián)網；以用戶為中心，讓用戶真正參與進來，削峰填谷，在需求側管理的基礎上加強響應，實現(xiàn)供需并重。通俗地說，普通家庭和個人將不再是單純的能源消費者，同時也可能成為能源的生產者和銷售者。當每一個企業(yè)、每一棟樓、每一個家庭都能參與可再生能源生產的時候，整個能源系統(tǒng)和傳統(tǒng)的能源生產消費方式將被徹底改變。由此，新能源的加入、多能源的融合等智能電網末端最后一公里的問題有望迎刃而解。
微能源網怎么運作
微能源網具備儲能、節(jié)能、需求側響應、分布式多能互補四位一體的特性，橫向多元互補和縱向園網合儲的協(xié)調控制是其成功運行的關鍵。
“微能源網和傳統(tǒng)電網一個最主要的區(qū)別，是微能源網可以對分布式能源進行就地消化、就地平衡，同時也可以和大電網進行能量交換，因此微電網內部的控制和相關保護技術，和大電網相比有一些相應的區(qū)別?！比A北電力大學輸配電系統(tǒng)研究所所長、國家973計劃能源專家咨詢組成員張建華說。
微能源網通過綜合能量管理平臺，來管控局域能源流、信息流、業(yè)務流，因此，必須首先建立立體信息感知系統(tǒng)。立體信息感知主要實現(xiàn)對電網、熱網、氣網、交通、用戶和氣象甚至生產調度等信息進行全方位監(jiān)測采集，得到完整的園區(qū)數(shù)據(jù)信息。信息感知需借助園區(qū)能源互聯(lián)網中的底層智能傳感設備，包括各類智能量測表計、智能傳感器以及負責信息匯總的集中器等。微能源網依據(jù)這些立體信息，進行能量和負荷的預測。預測的精度是能量精確管理和高效利用的重要前提。
之后，就是電、天然氣、熱力、水能等多能源的優(yōu)化調度。優(yōu)化調度有各種方法，其中主要是分層和分布式的兩類算法。中央調度控制器根據(jù)優(yōu)化調度方案或智能決策對電、熱、氣網發(fā)出決策指令，執(zhí)行控制器對底層設備發(fā)出執(zhí)行指令，以改變系統(tǒng)運行狀態(tài)。
關于微能源網的幾項關鍵技術，張建華以微電網為例作了闡釋：
分布式發(fā)電的控制技術。分布式電源從幾十千瓦到幾十兆瓦，即插即用，清潔環(huán)保。
微電網控制與保護技術。這其中包括不同供電模式下微電網的孤島檢測與運行控制技術、微電網的保護與主動安全控制技術、高滲透率場景下的微電網互聯(lián)運行的群組協(xié)調控制技術，以及適用于微電網的集中、分散控制保護裝置。
儲能技術。儲能技術可提高系統(tǒng)的經濟性和靈活性，平抑可再生能源的波動性，提高暫態(tài)過程中的穩(wěn)定性，是一項關鍵技術。目前主要有鋰電池、釩液流電池、超級電容等解決方案。
能量管理技術。針對居民用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)用戶，建立基線負荷、可計劃負荷、可調控負荷等互動用電模型，借助光伏發(fā)電、風電機組、燃料電池等監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視和預測微電網內各分布式電源、儲能和負荷的狀態(tài)，生成最優(yōu)控制策略，實現(xiàn)微電網的穩(wěn)定與經濟運行。
多微網協(xié)調控制技術。當多個微網之間形成微網群的時候，如何協(xié)調和控制？比如十幾個微電網群，根據(jù)價格、負荷情況，靈活地實行多微網協(xié)調、分工。
微電網的接入使配電系統(tǒng)發(fā)生根本性變化，比如可以使配電網從傳統(tǒng)單向輻射的網絡轉變?yōu)殡p向潮流流動的網絡。分布式能源和微電網本身的建設，還可以補充大電網的投資不足。多種能源互補，特別是用戶側水、電、氣各種能源的互補，將對電力市場的未來格局產生深遠影響。也就是說，用戶可以向配電網購電，也可以向配電網出售電能，市場競爭也會更加激烈。
經濟效益如何體現(xiàn)
微能源網作用那么大，它的盈利模式是什么呢？
解振華認為，雖然目前國內發(fā)展微能源網還談不上經濟收益，但我國已建立質量效益型、綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的倒逼機制，正為像微能源網這樣的綠色低碳產業(yè)提供廣闊的市場盈利空間。
據(jù)有關研究機構初步估算，按2010年價格計算，到2030年，我國實現(xiàn)聯(lián)合國氣候變化巴黎大會上的自主貢獻目標和任務，大約需要投入41萬億元人民幣。目前已投入10.4萬億元，未來15年還將投入約30萬億元。2017年全國碳排放權交易市場將啟動，涉及石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、電力和航空等8個主要工業(yè)行業(yè)年能耗1萬噸標準煤以上的企業(yè)約7000家，總排放占當前全國化石能源燃燒碳排放總量的40%以上。
如果從全球范圍來看，微能源網市場空間更大。據(jù)有關研究機構估計，到2030年，全球有90萬億美元的新建基礎設施建設需要綠色低碳化。世行宣布最新氣候變化行動計劃，到2020年每年提供290億美元融資支持發(fā)展中國家新增可再生能源。目前絕大多數(shù)成員已提交了國家自主貢獻計劃（INDC），如歐盟計劃到2030年，可再生能源占一次能源消費比重將從2014年的16%提高到27%。據(jù)有關機構評估，現(xiàn)有INDC可將全球溫度上升控制在2.7℃，離2℃目標還有較大差距。全球綠色低碳轉型發(fā)展方向已成共識，能源革命已經成為大趨勢，微能源網產業(yè)如果搶占了低碳技術和低碳市場先機，就能占領未來科技和產業(yè)發(fā)展的制高點，贏得可觀的經濟效益。
據(jù)了解，北京中石油大廈采用微能源網末端優(yōu)化系統(tǒng)后，能耗大幅下降了三分之二，節(jié)省了三分之二的能源運行成本?！皽p少了開支，就等于取得了收益?！瘪T東說。
機制創(chuàng)新亟待跟上
“當前的風力發(fā)電、光伏發(fā)電產能過剩，可能是因為供需兩端連接不夠，而并不是真的過剩了。構建微能源網需要創(chuàng)造性地進行供給側改革。供給側改革怎么改？它必須和消費側改革相結合，發(fā)揮消費端的反作用?！碧┥秸搲飨?、微能源網產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長艾豐說。
一方面是激勵機制和招投標制度。科技部可再生能源與新能源國際科技合作計劃辦公室主任趙剛認為，發(fā)展微能源網不但要在投入、研發(fā)上加大力度，關鍵還得進行體制、機制變革?！拔覀冞^去有很多不好的做法：政策一方面鼓勵科研人員創(chuàng)新，鼓勵研發(fā)新技術、新產品，另一方面政府招標采購卻要求必須有市場應用業(yè)績。剛研發(fā)出的新技術、新產品，怎么可能有市場應用業(yè)績呢？因此，好項目往往被跨國公司拿走了?！彼硎荆萍疾孔罱鼛啄觋懤m(xù)出臺了《科技成果轉化法》，還與中科院、教育部聯(lián)手出臺了鼓勵科技人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、鼓勵成果轉化的一些新政策?！霸诔晒D化的時候，50%以上的收益歸個人，或者歸團隊。注冊公司的時候，研發(fā)者可以占大股份，可以注冊公司當法人代表，這在過去是不可能允許的?！?
另一方面是電價改革。國家能源局新能源和可再生能源司新能源處孔濤博士認為，目前卡在光伏直供電壓機制、微電網運營主體售電權、供熱權、供電營業(yè)區(qū)劃定。新一輪電力體制改革的方向是逐步推進電價改革，推動供求雙方直接交易，構建競爭性的電力市場，促進可再生能源利用。他建議：輸配電地區(qū)建設的光伏發(fā)電項目，可將電力就近銷售給附近用戶，在試點區(qū)域內，允許簽訂自由合約，允許適用偏差結算條款，允許采取峰谷分時的靈活交易方式。
