摘要：本论文以工业型用户侧微电网为研究对象，通过对微电网的储能运行方式展开分析，探讨其运行模式的合理化构建方案。同时，基于电网投资储能前提，依据“就地消纳为主、对外联络功率为辅、兼顾经济效益”的微电网储能优化运行原则，提出适合于工业型用户侧微电网的运营模式，以供国民电力生产、管理部门参考。
关键词：微电网，工业型用户，储能运行方式，运营模式
伴随着21世纪互联网信息技术的发展，电力逐渐成为一种最重要的“二次能源”。传统能源生产电力过程中存在的紧缺性、污染性的双重缺陷，在进一步倡导“生态文明”建设的过程中暴露出来，日益严重的生态破坏倒逼能源产业展开供给侧改革，以更加绿色的能源利用途径来取代煤炭、石油等化石能源，如风能、太阳能、核能等，各国纷纷在新型能源技术研发中展开竞争。然而，新型能源绿色性、环保性、清洁性等优势并不能掩盖其不足，就风能、光伏等电能生产技术而言，存在明显的间歇性、随机性特点，一旦达到规模化级别之后，其电力生产的不稳定性会对电网发电调度、调峰调频、备用容量等产生许多不利影响，甚至大量“垃圾电”产生会危害到电网的安全运转。为了针对性地解决这一问题，国家发展改革委、国家能源局印发《推进并网型微电网建设试行办法》，加强对主网设备投入力度，同时发展小微能源系统，提供发展符合能源供给侧结构性改革的微电网技术。“微电网”应运而生，作为一种集成分布式电源方案，成为解决电力行业可持续发展的重要手段。
一、微电网技术概述
从特征角度分析，所谓“微电网”主要包括两层内涵：（1）整体上规模较小，主要有分布式电源、储能装置、能量转换系统、负荷、监控及保护装置等构成。作为一种小型发配电系统，微电网具有很强的灵活性、高效性。（2）具有较强的独立性，通过维持自身发配电系统的稳定，进而满足大规模、多形式下的分布式电源并网需求；从技术角度分析，微电网属于“分布式发电”范畴的网络型结构，核心技术系统包括电力电子装置及负荷、分布式电源两大模块，在运行过程中，不仅可以作为一个独立自治系统，也可以视为并网系统中的一个“单元”，它实现了大量分散的储备电能并网需求，或者说，大量分布式电源问题被转化为“一个”可控微电网并网问题，由此降低了新型能源（风能、光伏等）存在的间歇性、随机性因素，提高了电网运行安全。
现实中，微电网技术应用并没有统一的规格、标准，存在多种多样的运行状态、控制手段、输出特征，因此赋予了微电网非线性、开放性、自组织性和变量较多的特点。基于此，针对微电网技术的研究，主要集中在运行机制复杂的解决上。就国内而言，微电网的运行模式主要有两种。
（一）独立运行模式
顾名思义，就是微电网不与国家电网实时连接，完全依赖自身的分布式电源来实现电力供给需求。进一步，独立运行的微电网存在两种功能效应，其一是在“与世隔绝”的空间形态下，完全脱离于大电网系统，这种微电网存在明显的“自给自足”特点，如在我国偏远山区、海岛、荒漠等人迹罕至的环境中，大电网很难照顾到，较为典型的案例如我国“东福山风光柴蓄独立微电网”、“东澳岛风光柴蓄微电网”，以及希腊Kythnos岛微电网系统等。其二是“藕断丝连”的空间形态下，大电网在该区域内运行极不稳定，容易出现暂时断开的现象，如出现运行故障、电能质量不达标等，可断开大电网而进入独立微电网运行模式，以此来确保覆盖范围内电力可靠性、安全性。
（二）并网运行
这种形式下，微电网接入大电网实施并列运行，主要方式是通过公共连接点的静态开关实现。从能量交互关系角度出发，微电网并入大电网的运行模式也可以分为两种类型：其一，微电网从大电网系统中吸收功率、但不输出功率，其二，微电网与大电网之间可以实现灵活的双向交换功率。
二、工业型用户侧微电网储能运行方式
所谓“储能运行方式”是指根据用电需求适时调节储能的充放电模式、充放电功率，这也是微电网能量优化调度的主要手段。
（一）投资主体不同的微电网储能运行方式
客观上，微电网储能运行方式不仅关系到功能设计，也和经济收益存在莫大关联，因此在不同投资主体情况下，其运行方式也具有较大差异。其中，针对光伏企业投资储能的情况，主要目的是实现电力资源的最大变现，则储能运行方式应以电价“低谷充电、高峰放电”为原则，而针对用户投资储能的情况，主要是为了保障重要负荷供电稳定，因此在涉及上要确保较大比例时间内工作在“浮充备用”状态。
结合现状分析，我国光伏发电、风能发电等新型能源企业在投资储能方面的意愿并不强烈，究其原因，主要是其成本过高，如果只是利用储能充放电价格差来赢取利润，显然投入、收益是不对等的，因此就投资主体角度而言，我国微电网储能运行方式应以增强用户侧的可控性为主。
（二）电网投资储能的微电网运行方式
鉴于电力能源关系到国家战略安全，我国在体系建设、运行管理等方面呈现出“垂直化”特点，电网公司在投资储能方面具有绝对的优势。结合（一）中的情况分析，电网公司参与投资储能，其主要目的是维护大电网的稳定、安全、可靠，则运行方式以促进新能源就地消纳、优化调节为主，同时兼顾经济效益为能量优化，其储能运行方式如下图1所示。
图1 电网投资储能运行方式示意图
三、工业型用户侧微电网运营模式分析
涉及到“运营模式”，微电网技术层面的要素只是其中一部分，其决定性影响的包括投资者主体成分、运营主体成分、收益分配约定等。工业型用户侧的微电网运营模式需求的特殊性在于，光伏、风能、核能等多种新型能源交织存在，客观上造成了投资对象的多元化。
以光伏为例，目前国内经济环境与产业水平约束线，投资回报的周期约为7-10年，并且受到区域经济发展不均衡的影响，所能够获取的财政补贴、政策扶持存在一些差异。一般光伏的使用寿命在二十年左右，这为投资光伏微电网储能奠定了良好的经济效益基础，但光伏储能技术层面的局限——铅酸、锂电池——成本过高，且这一部分要素并未纳入到财政补贴、政策扶持范围，如果按照电价差来弥补投资，收回成本就存在很大难度；为了维护工业用户投资光伏微电网的积极性，可以采取灵活的匹配机制，实现风险分流。例如，没有光伏运维能力的工业用户，可以通过组织第三方资源，包括出租屋顶、电价优惠等。目前，国内较为可行的工业型用户侧微电网运行模式为：以电网公司为投资储能主体，工业用户投资负荷，第三方投资光伏。
四、工业型用户侧微电网案例分析
某工业型用户侧微电网改造项目中，一次接线等效电路如下图2所示。
图2 等效一次接线示意图
通过对比，改造前电网负荷为5.81MW，第三方投资建设6.75MW光伏，图3表明中午时段光伏出现功率盈余的情况，当地电网公司处于就地消纳的考虑，实现光伏与负荷的统一管理，由此搭建工业型用户侧微电网方案。
其运营模式可归纳为：中午光伏剩余功率存储之后，在晚高峰负荷时段释放使用，所需要的储存电量为620kWh，最大功率为500kW。同时，考虑用户电费节约需要，消化高峰电价影响，可配置10.6MWh储能。综合以上，该案例中基于就地消纳为核心目标，通过分析电池寿命与充放电倍率的关系，可选择900kWh锂电池储能。
图3 工业型用户侧微电网光伏功率与负荷日曲线图
总之，微电网储能是电力产业发展的重要趋势，本文通过对工业型用户侧微电网特点的分析，立足储能运行方式、运营模式提供了一些建议，还存在较多的纰漏和不足，有待进一步优化研究。
参考文献
[1]葛军凯,李题印,孙可.多元化售电主体并存下微电网的竞价策略研究[J].现代电力,2017,34(06):16-21.
[2]马艺玮,杨苹,王月武.微电网典型特征及关键技术[J].电力系统自动化,2015,39(08):168-175.
[3]李鹏,窦鹏冲,李雨薇.微电网技术在主动配电网中的应用[J].电力自动化设备,2015,35(04):8-16.
[4]杨新法,苏剑,吕志鹏.微电网技术综述[J].中国电机工程学报,2014,34(01):57-70.
[5]赵波,王成山,张雪松.海岛独立型微电网储能类型选择与商业运营模式探讨[J].电力系统自动化,2013,37(04):21-27.
论文作者:丁宜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：电网论文; 储能论文; 光伏论文; 用户论文; 模式论文; 方式论文; 工业论文; 《电力设备》2018年第12期论文;