新能源微電網(wǎng)的起步
多能互補(bǔ)微網(wǎng)概念近幾年更加頻繁的出現(xiàn)在大眾視野中，在趙棟利看來，多能互補(bǔ)微網(wǎng)主要是將不同類型的分布式能源綜合在一個(gè)區(qū)域，為用戶提供冷、熱、電等多種能源的供應(yīng)，強(qiáng)調(diào)的是多種能源互補(bǔ)應(yīng)用、能源梯次和循環(huán)利用，提高能源利用效率。
多能互補(bǔ)微網(wǎng)并非分布式光伏、分布式風(fēng)電及燃?xì)獍l(fā)電、儲(chǔ)能等幾種能源的簡(jiǎn)單拼湊，如何進(jìn)行合理的容量配置、如何進(jìn)行智能控制都是需要進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)和產(chǎn)品配置的。例如，由分布式能源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置和負(fù)載調(diào)配及監(jiān)控、保護(hù)裝置等構(gòu)成的微電網(wǎng)系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并行運(yùn)行，也可以離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，需要經(jīng)過能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率平衡、運(yùn)行優(yōu)化、故障檢測(cè)與自動(dòng)保護(hù)、電能質(zhì)量控制等功能。
科諾偉業(yè)
是國(guó)內(nèi)最早涉足微電網(wǎng)技術(shù)的公司之一，先后建成了青海玉樹14MW水光互補(bǔ)微網(wǎng)電站、西藏光伏建筑一體化2MW微網(wǎng)系統(tǒng)、浙江2MW光伏/儲(chǔ)能系統(tǒng)等，營(yíng)房車30千瓦微網(wǎng)系統(tǒng)等項(xiàng)目，還在武漢大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)等一些高校建設(shè)了示范微電網(wǎng)系統(tǒng)，有直流微網(wǎng)也有交流微網(wǎng)。為了更好的進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備研發(fā)，科諾偉業(yè)還在河北保定建設(shè)了微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室。趙棟利團(tuán)隊(duì)正在嘗試將可再生能源在微網(wǎng)體系內(nèi)的滲透率和電量自給率提升到一個(gè)新的高度，“超過50%沒有問題，正在向更高的比例邁進(jìn)。”
在技術(shù)研發(fā)方面，科諾偉業(yè)承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家科技部863和支撐課題，參與起草了三項(xiàng)微網(wǎng)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，。經(jīng)過多年的積累，科諾偉業(yè)形成了光儲(chǔ)微電網(wǎng)、風(fēng)光柴儲(chǔ)微電網(wǎng)、多能互補(bǔ)冷熱電三聯(lián)供微網(wǎng)等系統(tǒng)解決方案，成功研制微網(wǎng)變流器、充電控制器、微網(wǎng)控制器、能量管理系統(tǒng)等等核心設(shè)備。
讓微電網(wǎng)的大腦更靈活
為了實(shí)現(xiàn)多種電力和能源的有效匹配及運(yùn)行效益最大化，微網(wǎng)系統(tǒng)需要能量管理系統(tǒng)(EMS)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和管理，例如通過EMS進(jìn)行分布式電源能量調(diào)度、儲(chǔ)能系統(tǒng)管理、負(fù)荷能效分析、并網(wǎng)/孤島模式自動(dòng)切換、系統(tǒng)地潮流穩(wěn)定控制等。
能量管理系統(tǒng)主要功能包括：
SCADA：具有通信、模擬量測(cè)量顯示、告警、控制、事件記錄功能、參數(shù)整定和操作權(quán)限管理、對(duì)時(shí)和視頻監(jiān)視功能
數(shù)據(jù)分析：可對(duì)年、月、日用電量、發(fā)電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析
發(fā)電預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)分布式發(fā)電（風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電）的短期和超短期發(fā)電功率
負(fù)荷預(yù)測(cè)：預(yù)報(bào)未來電力負(fù)荷情況，分析系統(tǒng)的用電需求
經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：按電價(jià)規(guī)律進(jìn)行功率調(diào)度，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制
功率調(diào)度：大電網(wǎng)配合實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的作用，降低系統(tǒng)電壓和頻率的波動(dòng)
故障保護(hù)：電氣采集量發(fā)生越限、數(shù)字量變位時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)
電能質(zhì)量檢測(cè)：對(duì)微電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)
WEB發(fā)布：系統(tǒng)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程瀏覽
在趙棟利看來，微網(wǎng)變流器（PCS）是微電網(wǎng)的最核心設(shè)備。儲(chǔ)能變流器主要應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能電站及分布式微網(wǎng)等領(lǐng)域，科諾偉業(yè)PCS涵蓋工商業(yè)用50/100/300/500kVA等中大功率及戶用5kVA小功率產(chǎn)品系列。主要應(yīng)用在海島孤網(wǎng)及多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中。功能包括并網(wǎng)運(yùn)行、離網(wǎng)運(yùn)行及蓄電池充放電控制。目前在行業(yè)同類產(chǎn)品中處于技術(shù)領(lǐng)先水平。產(chǎn)品突破了電壓源變流器VF控制、電流源變流器PQ控制、蓄電池充放電控制、并離網(wǎng)模式平滑快速切換、低電壓穿越、孤島檢測(cè)、鎖相環(huán)及正負(fù)序分離等核心技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了以下創(chuàng)新：
1、諧波抑制功能
研發(fā)的帶有諧波抑制功能的儲(chǔ)能變流器，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)指定次數(shù)諧波進(jìn)行有效抑制。
2、三電平技術(shù)
研發(fā)的三電平儲(chǔ)能變流器，采用三電平矢量控制技術(shù)及中點(diǎn)電位平衡方法，產(chǎn)品效率得到提升。
3、故障穿越及無功支撐算法
完善的電網(wǎng)故障穿越能力，快速無功支撐能力。
該系列產(chǎn)品目前已在青海、西藏、湖南、保定等多個(gè)項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。
5kVA戶用儲(chǔ)能逆變器同時(shí)擁有并網(wǎng)和離網(wǎng)功能，采用蓄電池充電控制和逆變一體化設(shè)計(jì)，可以靈活配置鉛酸電池和鋰電池，具備IP65防塵防水等級(jí)、無風(fēng)扇一體化的散熱技術(shù)及集成戶用能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更友好的人機(jī)交互。
PCS并離網(wǎng)切換控制包括并網(wǎng)和離網(wǎng)模式的切換，從慢到快，再到無縫切換。趙棟利表示，“現(xiàn)在的100毫秒的電源切換，對(duì)于大部分負(fù)荷區(qū)來說能夠滿足需求，但要求升級(jí)后就要用更先進(jìn)的技術(shù)，從100毫秒的切換時(shí)間到10毫秒甚至更快，成本相應(yīng)也會(huì)高一些。”
趙棟利團(tuán)隊(duì)在完善的硬件基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)了全套的軟件解決方案，“基本構(gòu)建搭好后，需要用核心的算法編制軟件，這樣才能發(fā)揮出硬件的功能。”
讓微電網(wǎng)變得“有利可圖”
只有當(dāng)微電網(wǎng)和多能互補(bǔ)項(xiàng)目具備了經(jīng)濟(jì)性，才能真正得吸引到更大規(guī)模的投資。談及上述國(guó)家能源局先后批準(zhǔn)的一百多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目的落地情況，趙棟利表示，“能量管理系統(tǒng)能給微網(wǎng)的多種能源供應(yīng)提供經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化搭配。”在他看來，相比于早期的微電網(wǎng)示范項(xiàng)目，在光伏度電成本及儲(chǔ)能成本下降的過程中，目前已經(jīng)有了一定的經(jīng)濟(jì)性，但總的來看，“中國(guó)峰谷電價(jià)差不夠高，并且儲(chǔ)能增加了額外成本，客觀上投資的經(jīng)濟(jì)性受到影響。”目前微網(wǎng)項(xiàng)目多屬于政府示范項(xiàng)目，由國(guó)家支撐做了較多示范。
目前分布式光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本都以較快的速度下降，因此在部分地區(qū)的微電網(wǎng)項(xiàng)目已經(jīng)初步具備了可投資性，“但還是需要一定的政策支持。”目前光伏發(fā)電的度電成本正處于迅速下降的過程中，即使電價(jià)下調(diào)，光伏電站的投資收益率也已經(jīng)普遍滿足各投資企業(yè)的要求，在部分地區(qū)，甚至工商業(yè)分布式光伏的收益率可以達(dá)到20%以上。分布式光伏已經(jīng)為微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性奠定了基礎(chǔ)。趙棟利認(rèn)為在成本下降的推動(dòng)下，儲(chǔ)能已經(jīng)有了一定的市場(chǎng)空間，如果搭配上分布式光伏，再設(shè)定好的商業(yè)模式，新能源微電網(wǎng)的盈利空間還是有的。
關(guān)于微電網(wǎng)和多能互補(bǔ)項(xiàng)目的未來，趙棟利認(rèn)為投資商要依托這些項(xiàng)目成為區(qū)域能源供應(yīng)商，向區(qū)內(nèi)和周邊用戶出售電力，或者通過售電公司出售電力，“這個(gè)市場(chǎng)非常大，現(xiàn)在東部地區(qū)分布式光伏越來越多，但如果超過一定的供電比例，將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，應(yīng)用微電網(wǎng)，將能更好的容納進(jìn)當(dāng)?shù)氐碾娏?yīng)中。”目前，科諾偉業(yè)已經(jīng)參與到多個(gè)微電網(wǎng)、多能互補(bǔ)項(xiàng)目的可研編制中。趙棟利看好工業(yè)園區(qū)中微電網(wǎng)的發(fā)展，“按照國(guó)家的規(guī)劃，到2020年，中國(guó)新增的工業(yè)園區(qū)中要有50%建成微電網(wǎng)系統(tǒng)；已建成的工業(yè)園區(qū)要有30%改造成微電網(wǎng)、多能互補(bǔ)及終端一體化的綜合能源體系。”
千億大市場(chǎng)
雖然包括中國(guó)在內(nèi)的全球大部分發(fā)展中地區(qū)中微電網(wǎng)項(xiàng)目仍處于示范階段，但北美、歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)的微電網(wǎng)業(yè)務(wù)量在過去幾年中正逐步上升。根據(jù)NavigantResearch的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年美國(guó)地區(qū)微電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品銷售額就超過15億美元；另一家機(jī)構(gòu)SBIEnergy在兩年前曾預(yù)測(cè)到2020年全球微電網(wǎng)的系統(tǒng)裝機(jī)容量可以達(dá)到15GW，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到200億美元，其中中國(guó)市場(chǎng)占比約5%。
但中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展速度遠(yuǎn)比上述機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)要快。趙棟利表示，“隨著政策完善、技術(shù)成熟和商業(yè)模式的清晰，微電網(wǎng)和多能互補(bǔ)項(xiàng)目會(huì)發(fā)展更迅速。”根據(jù)國(guó)家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，2020年，中國(guó)即將建成超過100GW的分布式電源，占中國(guó)總裝機(jī)量的5%以上，其中僅分布式光伏就有50GW。如此大的分布式電源推進(jìn)下，微電網(wǎng)和多能互補(bǔ)必定會(huì)走上快車道，科諾偉業(yè)也將用自己的積累和技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)中國(guó)的微網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
