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我国应如何因地制宜地发展微电网?

北极星智能电网在线  来源:南度度  作者:刘亚玲  2018/4/2 9:08:43  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:在全球气候变化的压力下,我国能源消费结构正逐步向清洁化转型。以光伏、风电为代表的新能源产业风生水起,作为解决可再生分布式能源接入和管理问题的重要技术方案,微电网也迎来了黄金发展期。如何因地制宜地发展微电网?本文借鉴日本能源政策衍变及微电网的发展,为我国建设微电网提供了一定的思路。

1日本能源政策的衍变

能源决定了一个国家的经济命脉,然而由于自然禀赋不同,资源储藏量差异大,各个国家选择的战略大不相同。日本,作为一个海岛国家,其自然资源匮乏,为保持经济正常增长,其能源政策也根据各个时期的实际情况,历经过多次改变。

早在20世纪60年代,日本依靠中东进口的廉价石油,其经济实现了飞跃,并在1969年超过德国成为仅次于美国的第二大经济强国。然而经过70年代的两次石油危机,日本决定把“确保能源供应安全”,作为最重要的国策。其率先发展液化天然气(LNG)、火力发电和核电事业,期间,虽然出现了应对地球环境问题,如何通过改制提高经济效益等新课题,但能源的稳定供给为日本战后经济健康发展提供了强有力的保障。同时为应对全球变暖等问题,提出了3E政策:能源供给安全(energysecurity)、经济效益(Economic Efficiency)和环境保护(Environmenta lProtection)。

但是,2011年3月的日本大地震和福岛核电事故的发生,使日本的能源形式发生了重大改变。直到现在,由此次事故引起的诸多问题还没有妥善解决,十几万人仍然过着背景离乡的生活。同时此次事件引发了人们对过去能源供给体制的不信任感,其作为主要供给能源之一的核电站全部停机。由于替代燃料LNG,原油和煤炭进口的大量增加,其贸易收支迅速恶化,同时由于化石燃料的大量使用,也使日本的温室气体排放和环境压力越来越重。

随着2012年底民主党下台,代表大企业的安倍政府重新上台,明确提出要制定“负责任的能源政策”。随着2015年8月川内核电站重新启动,意味着将近2年的“零核”时代结束。日本今后的能源战略仍是将核电至于基核电源的位置,同时继续大力推动节能活动和发展可再生能源。另外鉴于核岛事故的发生,日本的能源战略提出把安全(safety)放在第一位,既“3E+S”组合,而且发起了对电力系统的改革,实行发电与配送电的分离,实现能源种类的分散化与结构的合理化。这其中,大力发展微电网与分布式多能互补成为了一项重要的国策。

2日本微电网的发展及特点

日本是亚洲研究和建设微电网较早的国家,自2003年开始,日本新能源与工业技术发展组织(NewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization,NEDO)就协调高校、科研机构和企业先后在八户市、爱知县、京都市和仙台市等多地区建设了微电网示范工程,研究、验证了一批微电网关键技术,其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求。日本采用的微电网结构如图所示

图1日本微电网系统典型结构图

日本微电网的架构允许燃气轮机等旋转发电设备直接接入到微电网同步运行,目前,日本的微电网研究集中在负荷跟踪能力、电能质量监控、电力供需平衡、经济调度以及孤岛稳定运行等方面。日本的微电网采用主从控制结构,通过顶层能量管理系统统一对网内的分布式电源进行管理和调度,保证为电网的暂态功率平衡,抑制对主网的影响。

3日本微电网的主要作用

因为日本严重缺乏能源资源,其自给能源率一直在20%以下,这决定了日本大力发展国内可利用能源的必然性,对于分散的各类可利用能源,微电网可以很好的整合贯通。日本拥有全球最多的海岛独立电网,因此发展集成可再生能源的海岛微电网,替代成本高昂、污染严重的内燃机发电是日本微电网发展的重要方向和特点。

日本经济产业省资源能源厅于2009年启动了岛屿新能源独立电网实证项目,通过提供政府财政补贴,委托九州电力公司和冲绳电力公司在鹿儿岛县和冲绳县地区的10个海岛上完成了海岛独立电网示范工程的建设,包括由东芝集团负责建设的宫古岛大型海岛电网和由富士电机株式会社负责建设的9个中小型海岛微电网。

同时,日本是地震等自然灾害频发国家,电力系统极易受到自然灾害破坏,因此提升电力供应在自然灾害下的可靠性是日本微电网发展的另一个重要方向和特点。

2011年,东日本大地震及其诱发的海啸造成了福岛第一核电站1~4号机组发生核泄漏事故,并引发了严重的大范围停电。震灾期间,东京电力公司辖区损失电力供应22GW,约占其峰值负荷的37%;东北电力公司辖区损失电力供应7.5GW,约占其峰值负荷的50%。然而仙台市微电网经受住了灾害的考验,在大电网失电、独立运行的60余个小时内通过储能设备和燃气发电实现了关键负荷的不间断供电,有力保障了微电网内医疗护理设备、实验室服务器等关键设备的正常运行。

2017年,日本政府投资330多亿美元,打造多个智能防灾小镇。其主要依靠太阳能发电,镇上的灾害公营住宅、集合住宅的屋顶覆盖着太阳能发电板,还建有大型的太阳能发电板集中池,每天能够产生约400千瓦时的电力。小镇配备了紧急用的生物柴油发电机和蓄电池,即便是发生灾害,在系统电力停止供应的情况下,紧急用发电机也能够保持运行至少三天。在白天,太阳能发电产生的多余电力可以储存在蓄电池中,通过小镇街道两盘的低压、高压电线杆,与低碳素型发电所的智能系统电力网连接。管理电网的Hope可以调配电力,向用电量大的用户售电,白天储存的太阳能电力在夜晚能够通过电网输送到需要的地方。

结语

与中国能源状况相比,日本有着更为艰难的局面,但是其努力在供给和需求方面做努力,没有使能源问题成为影响经济发展的约束性障碍,值得我们借鉴。同时,针对微电网可以为电网解决大规模可再生分布式电源,可提高供电可靠性等特点,日本政府大力推广发展微电网,以提高其电力供应的抗灾害能力及弥补核电关停造成的电力缺口。这为我们国家建设微电网提供了一定的思路,应该因地制宜从实际需求出发对微电网建设方案进行统筹考虑。

作者:刘亚玲,全国配售电企业俱乐部副秘书长。

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原标题:我国应如何因地制宜地发展微电网?

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