（上海电力大学 200120）
摘要：随着新能源技术与智能微电网技术的日益成熟，以及上海电力大学新能源智能微电网示范项目成功建成并投入运行，这表明智能微电网项目为高校节能减排及科研教学方面提供了一个可行的方案。本文通过对上海电力大学智能微电网项目进行调研分析，结合上海市的大环境背景和项目发展前景，为智能微电网在上海各高校推广进行论证并且提供理论参考。
引言：
智能微电网是由若干分布式发电子网组成的新型智能电网。它具有环保、智能等特点，可以依托大电网构建小型发配电网系统，且具有自我控制以及自我能源管理功能。它可以并网运行，同时也可以孤岛运行，并且可以加装供热设备，满足用户的热能需求。
本文对新能源智能微电网的特点与应用展开论述，通过对新能源智能微电网的概述及特点、上海电力大学新能源智能微电网的建设过程以及社会效益等方面进行总结调研，同时在高校节能减排及新能源背景下对未来新能源智能微电网的蓬勃发展进行展望，为新能源智能微电网的实用化和推广提供理论参考。
正文：
1.项目背景：
2006年，“智能电网”的概念首次由美国IBM公司提出，一经推出，就受到了各方的关注。同年，由欧盟理事会发行的《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》绿皮书中将智能电网技术列为保证欧盟电网电能质量的一项关键技术，并且是未来的重点发展方向。智能微电网集成了各类分布式清洁能源，具有高度清洁化与智能化的特点，由此它成为了智能电网领域发展的领头羊。近年来，欧盟、美国、日本等西方国家为智能微电网技术的研究投入了大量的人力以及物力，并取得了丰硕的研究。我国也不甘落后，在山东福山岛、海南永兴岛、吐鲁番等地区修建了数个智能微电网示范基地，拥有强大的技术积累和人才储备。
我国在“十三五”规划纲要中明确提出，要优化能源布局，适应分布式能源发展、满足用户多元化需求，深入推进能源革命，建设清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系，优化能源供给结构，提高能源利用效率。智能微电网作为“互联网＋新能源”的产物以及与主网友好互动的技术手段，它可以提高电力系统的安全性和可靠性，促进清洁能源的接入和就地消纳，提升能源利用效率，在节能减排中发挥重要作用，有利于建设节约型社会。
根据《国家电力示范项目管理办法》（国能电力[2016]304 号），我们应积极推动典型示范，从微电网的存在形式与功能出发，因地制宜，探索各类分布式能源和智能电网技术的应用，构建完善的技术标准体系，推动产学研结合，促进产业升级。
此外，目前国内大部分高校的老校区设施较为陈旧，能源消耗较高，存在节能技术改造的迫切需求。根据《上海市学校节能环保“十三五”规划》中指出，在十三五期间，各高校应对能源消耗、碳排放总量和强度等指标进行有效控制，进一步提高能源资源利用效率，要求单位建筑面积能耗应达到公共机构先进水平，到2020年，单位建筑面积能耗较2015年增幅控制在5%以内，能耗总量不超过42.9万吨标准煤，二氧化碳排放总量不超过83.9万吨。由此可见，高校节能减排是大势所趋，而智能微电网为此提供了一个近乎完美的解决方案。
2.新能源智能微电网概述
智能微电网是基于智能电网技术的发展而出现的新型电网。整个系统综合了负荷、分布式发电单元及储能电池组，通过应用先进的传感测量技术、控制方法以及决策支持系统，实现微电网安全、经济、可靠、高效地运行。
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智能微电网具有以下几大特点：
1）并网运行与孤岛运行。两种模式运用于不同的场景：它整合了分布式发电单元及储能电池组，在并网运行的状态下，可以充当削峰填谷的重要角色，降低因负荷峰谷差带来的电力故障，保障主网运行的暂态和动态稳定性。当主网接纳能力有限或者发生故障时，还可以通过保护装置脱离主网独立运行，进入孤岛模式，保障重要设施的持续供电，有效提升了供电的可靠性。
2）高度智能化，具有良好的稳定性。智能微电网可以整合包括风、光、水力等各类分布式发电设备和储能电池组，通过智能监控系统实时调配，克服了可再生能源随机性和间歇性的缺点，同时，智能监控系统会对电网的运行状态进行持续地自我评估，并采取预防性手段，及时发现、诊断和消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电。
3）节能环保，符合国家可持续发展的要求。智能微电网是可再生能源的一种重要利用形式，各种分布式新型能源的使用，能够减少污染排放，实现节能降耗的目标，提高可再生能源的利用效率。
3.上海电力大学新能源智能微电网项目调研成果
智能微电网具备以上几种优点，并且顺应了国家节能减排的发展趋势，这为高校节能与智能电网控制提供了行之有效的解决方案。为了进一步探讨智能微电网方案的可行性，我们调研了全国首个校园新能源智能微电网项目——上海电力大学临港新校区新能源微电网示范项目。
上海电力大学的智能微电网主要包含了风力发电系统、储能系统、BHPV光伏发电系统、多晶硅光伏发电系统、单晶硅光伏发电系统、太阳能空气源热泵热水系统、智能用电管理系统、一体化智慧路灯系统、智能监控系统、智能微网系统和建筑能效管理系统共十大部分。其中，分布式能源包括分布于23个建筑屋面，采光面积约2万平方米，总装机量2兆瓦光伏发电系统及一台300kW风力发电系统，同时在公寓楼的屋顶，设置了太阳能集热器和空气源热泵，集中供应生活热水，而且通过系统平台实现了对热水系统的监测、控制和节能优化。
储能方面，为了确保在外部供电系统失电的情况下，微电网能够保证信息中心机房重要负荷和2栋建筑部分普通负荷供电的需求，系统还配置有容量为100千瓦×2小时的磷酸铁锂电池、150千瓦×2小时的铅炭电池和100千瓦×10秒的超级电容储能设备。三种储能设备与学校的不间断电源相连，一并接入微网系统。此外，全校设有2017个电、气、水等的采集计量点，实现资源使用情况的数据化采集、分层分类计算、故障点监测等一体化数控。这些采集点就像神经末梢般遍布校园，为整个系统的大脑——智能监控中心提供管控数据。
4.该项目所取得的成果与效益
该项目建成于2018年6月，其中光伏发电系统于2018年10月投产，自运行以来，截至2019年4月，整套发电系统已经累积为学校生产了超过110万千瓦时的清洁电力，累计节约近13.51万吨标准煤，减少碳排放29.9万吨，承担了新校区1/6的供电任务。通过自主供电和能效管理，可比一般校园能耗降低20%。热水方面，通过将空气源热泵与太阳能相结合，每天能够生产800吨热水，满足10000余名师生的生活热水使用需求。
除了节能减排，智能微电网也可用于科研教学领域，对于理工科院校，智能微电网系统可以应用于电气工程、自动化等专业的实验课程，开展诸如变电站保护装置配置与整定、变压器的二次谐波制动实验等课程，实现产学研的紧密结合。
5.结论
通过上文对智能微电网本身特点和时代背景的分析以及对实际已建成项目的调查研究，可以得出，新能源智能微电网符合时代背景，具有良好经济与社会效益，能切实解决环境综合利用率低及能源调度不合理等问题，具有巨大的发展潜力，可以在各高校或企业园区进行推广。
论文作者:刘宇翔,王子业,余荣波,王茜
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
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