中國儲能網訊：隨著各國經濟的發(fā)展，能源需求特別是電能需求也隨之迅速增長。伴隨電能需求的飛速增長，電網的規(guī)模也愈來愈大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)和超大規(guī)模網架帶來的弊病也日益顯現(xiàn)。往往為了保證用戶提出的越來越高和越來越多樣化的安全性和可靠性要求，運行成本和運行難度亦與日俱增。
基于此，各國都已經在分布式發(fā)電的基礎上開展微電網的研究，各國都立足于本國電力系統(tǒng)的實際問題，提出了能夠適應其自身的微電網概念和發(fā)展目標。經過多年的探究，已經證明，微電網對我國電力系統(tǒng)發(fā)展和國民經濟提高能夠起到重要的意義，另一方面對我國偏遠地區(qū)，特別是內蒙古、新疆、西藏等地牧區(qū)的電網發(fā)展有更深遠的作用。
微電網的概念
相對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言，獨立的控制單元變成了體現(xiàn)微電網的關鍵，其作用和控制理念是把工業(yè)控制當中的FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FieldbusControl System)和DCS(分散控制系統(tǒng)DistributedControl System)控制理念在電網當中實際應用和發(fā)展。
日本學者提出：基于獨立控制單元的靈活可靠的智能能量供給系統(tǒng)(FRIENDS)，其主要思想就是在配電網絡中加入足夠靈活的交流輸電系統(tǒng)控制裝置，并利用控制器快速和靈活的控制性能來完成微電網的能源構成、分配和使用的優(yōu)化，在滿足用戶的多種電能質量的前提下，縮減成本。
另一方面微電網技術的供電部分同分布式發(fā)電相似，每一個單獨的微電網當中必須包含獨立電源。這就保證了微電網技術在處于孤島運行時能夠不間斷向用戶供電，但同時由于微電網還要考慮并網時的運行狀態(tài)和并網瞬間的暫態(tài)影響，處于在微電網中的配電結構需要重新設計，并要求能夠保證在并網時不會對所并入電力網絡造成失穩(wěn)運行。
另一方面還要保證微電網中的用電用戶，特別是敏感負荷的安全穩(wěn)定運行，就需要對敏感負荷的接線進行單獨的特殊設計。例如：將不重要的用電負荷接在同一條回饋線路上，敏感或是重要的用電負荷接在另外的回饋線路上，同時把電源或儲能元件、相應的控制系統(tǒng)以及調節(jié)和保護設備與敏感、重要的負荷連接在同一條回饋線路上。這樣便使得微電網與主網解列時，通過各種隔離裝置同時解列一些不重要的負荷，但同時保證重要的負荷和用電用戶的正常用電不受影響。
對于微電網中的電源部分，由于各個國家和各個地區(qū)對于微電網的定義和研究方向以及情況的不同，其對于微電網當中所使用的電源也做了不同的定義。例如，美國提出微電網電源中大多數必須是電力電子型的，結合現(xiàn)有的控制設備和控制系統(tǒng)之后，確保能夠成為一個集成系統(tǒng)運行和管理，使其微電網的運行能夠作為大電力系統(tǒng)的一個受控單元。
又例如歐洲對于微電網電源是這樣闡述的：歐洲電網積極鼓勵社會各界廣泛參與電力市場，其中能源形式包括風、光、潮汐以及沼氣發(fā)電等各種新能源。這是智能電網思想的一個體現(xiàn)，微電網中的能量控制的智能性和能量利用的多元化等特點也使其成為歐洲未來智能電網的重要組成部分。
內蒙古電網的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
內蒙古電網供電區(qū)域目前為自治區(qū)中西部六市二盟，包括呼和浩特市、包頭市、烏海市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市、烏蘭察布市、阿拉善盟、錫林郭勒盟，供電區(qū)域面積約72萬平方千米，人口約1230萬人。目前，電網已投運500 千伏變電站14座，變電容量1800萬千瓦伏安，線路長度3055千米，220千伏變電站86座，變電容量2149千瓦伏安，線路長度8825千米。
電網統(tǒng)一調度裝機容量3638萬千瓦，其中火電3064萬千瓦，水電及生物質58萬千瓦，風電516千瓦。電網最高發(fā)電負荷1995萬千瓦，區(qū)內最高供電負荷1260萬千瓦，風電最高發(fā)電312萬千瓦。
目前內蒙古電網有豐泉-萬全，汗海-沽源-平安城2個向華北電網送電的通道，共計4回500千伏線路，最大外送電力390萬千瓦。
預計在國家“十二五”規(guī)劃的五年內，內蒙古裝機容量年均增長12.8%，新增負荷990萬千瓦。同時調整能源結構，增加風能等新型清潔能源的裝機規(guī)模和容量，減緩傳統(tǒng)能源發(fā)電的發(fā)展速度，逐漸改變和調整內蒙古地區(qū)的發(fā)電能源構成。
在目前內蒙古電網發(fā)展的過程中，也凸顯出了一些尚待改進或是尚未解決的問題。例如中低壓配電網絡的建設與城市、農村的應急和社會發(fā)展不相適應、不夠協(xié)調。城市、農村特別是牧區(qū)的中低壓配電網絡不能完全適應上級高壓網絡的安全運行，同時也不能夠很好地滿足經濟社會發(fā)展的用電需求，主要體現(xiàn)在：配電網絡的結構較為薄弱;部分地區(qū)設備老化;牧區(qū)供電能力不足等等。
反觀內蒙古電網所擁有的風電和光伏電力資源十分豐富，特別是在牧區(qū)和電網邊緣地帶，但目前新能源發(fā)電的送出情況卻不容樂觀。目前內蒙古電網的投資能力尚無法滿足特別大規(guī)模的風電送出要求。
原因有三：內蒙古風電場分布大都處于高壓主網路的邊緣，風電接入電網距離少則幾十千米，多則上百千米，這就使得風電的投資遠遠超過火電;在風電網附近沒有形成單獨供用電的體系和配套設施，這樣不僅增加了部分地區(qū)的供用電投資成本，也在一定程度上阻礙了風電產業(yè)的健康發(fā)展;由于風電的供電隨機性較大，就目前而言，還缺乏用針對非用電高峰所發(fā)電的儲能設施和設備。
對于風電并網的問題，在2010年內蒙古電力(集團)有限責任公司也制定出了相關的解決方案和建議使用的措施。例如：加大抽水蓄能電站的建設力度，增加抽水蓄能電站在電網調峰過程中的地位和作用;提高外送通道在用電低谷時的送電容量;同時增加供熱機組在供熱期的調峰能力等。
微電網在內蒙古電網中使用展望
我國的電力系統(tǒng)發(fā)展已經進入了智能化、大電網、高電壓、長距離、大容量階段，電力網絡中各個子網絡的不穩(wěn)定因素都會影響整個供電電力網絡系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運行。
為此而提出的分布式發(fā)電技術以及相關解決方案，雖然能夠在一定程度上解決地區(qū)的供電，但在電力系統(tǒng)管理邊緣的大量類似于分布式電網電源的并網，很有可能因為自身電源的影響造成電力系統(tǒng)的不易控、不安全和不穩(wěn)定，而影響到整個電力系統(tǒng)的安全運行和穩(wěn)定使用。隨著智能電網的理念的推廣，各省網公司都在加緊驗證與探索適合自身電網區(qū)域的智能電網構成和標準。只有在智能電網的控制基礎情況下，微電網技術才能夠保證其并網與解列時不會對自身和大電力系統(tǒng)造成影響。
相對于傳統(tǒng)的電力網絡控制和分布式發(fā)電的網絡控制而言，微電網能夠通過其自身的先進控制設備和控制策略來完成之前無法完成或完成困難的控制要求。例如在發(fā)生自然災害，主干網架由于災害不能夠正常運行時，這種情況下微網控制系統(tǒng)可以把微網控制范圍從故障主干網架解列，變成一個能源孤島運行，并待主干網絡恢復之后重新并網。這樣的功能可以很大程度提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，特別是增強電力系統(tǒng)在災害發(fā)生時的自我保護能力，同時也在一定程度上提高了整個電力系統(tǒng)自愈能力。
另一方面，微電網的先進控制系統(tǒng)還能夠使得不同的微電網之間實現(xiàn)交流互通，特殊時刻形成由微電網組成的暫時性的一個區(qū)域電網，以滿足微電網之間能源互補的要求。
例如，在微電網尚未并入主要網絡時，由于風能因為地形和季節(jié)導致地區(qū)風力發(fā)電量不同，作為微電網中的電源，其提供的能源總不能一直符合負荷的量的要求，而相鄰的微電網在控制設備控制下完成聯(lián)通之后就能夠從一定程度增加風能電力的利用率。加之先進的電網控制裝置，使得微電網能夠根據終端用戶的不同需求來提供差異化的電能服務。
在廠網分開后，內蒙古電力市場利益主體更加多元化，廠網矛盾增多，廠網協(xié)調難度加大，特別是對電網設備的安全管理不到位，這些都對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行構成了威脅。
如上文所述，與常規(guī)的集中供電電站相比，微電網可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結合形成一個高效靈活的新系統(tǒng)。其無需建設配電站，可避免或延緩增加輸配電成本，同時由于是就地供電，沒有或很低的輸配電損耗，可降低終端用戶的費用;加之供電的容量較小，使得對建設所要求不高，不占用輸電走廊，施工周期短，高效性靈活，能夠迅速應付短期激增的電力需求，同時在風場和光伏發(fā)電場附近，減少火電使用，從一定程度上降低了污染物排放。
由于內蒙古大部分地區(qū)的常規(guī)輸電線路距離遠、功率小、線損大、建設變電站費用高昂，導致內蒙古常規(guī)電網難以覆蓋或是難以提供有效配合當地發(fā)展的電力供應支持，而通過微電網技術，這種情況將得到有力的緩解。可以為內蒙古的經濟發(fā)展提供能源保障。
