从微网项目看能源互联网

李杰海

继2015年2月出版了《全球能源互联网》一书后，这一年，国家电网公司董事长刘振亚多次在高校和互联网大会上亮相，演讲主题也多为能源互联网。

能源互联网顾名思义即为“能源+互联网”，能源互联网是基于互联网区域能源管理的末端“神经元”，它可以通过在分布式发电设备、储能设备、用电设备等环节部署各类能效监测终端、控制器、环境传感器、视频监控等采集控制单元，实现发电、用电、环境及安全数据的实时采集。

其中，微网作为能源互联网的基本组成单元，通过新能源的采集、转换、汇集、存储、消纳形成最基本的“能源局域网”。不可否认，在能源互联网的发展过程中，微网将作为能源互联网中的“微商”，驱动着能源互联网经济的发展。

泛能微网项目落地廊坊新朝阳区块

2015年5月18日，廊坊新朝阳区块泛能微网项目被国家标准委正式授牌为国家标准化示范项目。据悉，此项目也是我国为数不多的微网试点项目之一，据统计，截至2014年年底全国共有11个微网示范项目。

公开资料显示，廊坊新朝阳区块泛能微网项目是廊坊大气污染防治计划“蓝天行动”的组成部分。该项目通过打通区域内商场、酒店、办公、学校等多个业态的供用能壁垒，以系统能效管理推动互联互调、余能交易。其示范意义重大，如在全国推广该项目，可降低能源及其设施、设备投资近千亿元，降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物排放近2亿吨。

换言之，该微网项目是把位于廊坊的北华航天工业学院、国际饭店、管道局设计院、乐晟广场、新朝阳购物中心等学校、企业、商户连接起来，形成了一个局域能源网。之所以要把这些地区相连也有其缘由，管道局设计院和国际饭店的员工宿舍、北华航天工业学院两个学区、两个大型商场都有供暖或制冷的需求，同时也有不同程度的闲置，比如管道局宿舍的三台燃气锅炉一年只用4个月，有8个月在闲置，北华航天工业学院的三个燃煤锅炉和两个大商场的锅炉除了供暖，还要制冷，并且，根据国家新的减排标准和廊坊市大气污染防治的相关要求，大学和商场的燃煤锅炉都需要拆除，如果按自己的能源供需单独重建，这两家都需要投入数千万元的费用。于是，新奥集团将三方召集起来，做了一个区域微网的用能规划。商场的屋顶建起了光热功能系统，管道局宿舍的锅炉除了供暖还发电，大学校园的三个锅炉只重建一个，通过泛能微网把这几家的用能因时、因需地规划协调，互联互通起来，最终总体投资减少了30%。而且管道局的用能效率由原来的40%提升到了80%以上。

就技术而言，微网是生态城中重要的基础网络组成部分，其中涉及到电力系统自动化、电力电子、通信、自动控制、模拟仿真和计算机软件等技术，涵盖了从分布式发电、配电、储电、用电及冷/热/电能源耦合等各环节的技术应用。廊坊微网项目已经实现了光伏、燃气发电机、风力发电机、储能电池等分布式能源系统的基础工程及运行控制，特别是电能质量检测及保护控制等都已经在系统中有较完备的设计，生态城的光伏发电、燃气发电、储电系统、三联供系统中冷却系统及智能大厦的一级负荷分别连接至四段母线。分布式电源主要为光伏、储电系统和燃气发电机，其中智能大厦顶部120kW、大厦BIPV40kW、建筑屋顶光伏180kW、汽车充电站光伏40kW。

据新奥集团介绍，除了给企业节约成本，在廊坊微网项目里，还实现了能源利用的最大化，学校冬天需要供暖，就需要建设供暖设备，但是寒假期间其设备是闲置的。而此时，商场正是经营火爆的时候，需要更多的电能和热能，这个时候，利用泛能微网就可以轻松地调配能源供给。实际上，泛能微网既降低了企业的运营成本，又避免了能源设备的重复建设，实现了能源的智能化管理。这也是国家电网公司一直推崇的智能小区模式。

就河北省廊坊市而言，新奥集团专门做过一系列的调研，发现能源设备的利用率普遍偏低。市电+电制冷+燃气锅炉的传统供能模式，能源综合利用效率不到50%，而泛能微网通过高效分布式能源系统的植入以及设施互联互通，可以将能源综合利用效率提升到80%以上。此外，能源设施利用率提升了50%以上，能源设施建设规模降低30%以上，二氧化碳和主要大气污染物平均减排超过50%。并且，目前只是利用天然气能源满足供冷、供暖、用电的需求，在未来还将持续扩展，融入光伏、光热、污水源热泵等可再生能源，运行效果将得到进一步提升。

微网成为能源互联网重要组成部分

由廊坊微网的案例不难看出，智能电网的快速发展为微网接入配电网提供了有利的条件，智能配电网的发展的目标之一就是解决大量分散的分布式电源在配网中的运行问题；但如果由智能配电网直接管理网络中的分布式电源则可能由于数量巨大而导致难以调度，同时电源的不同归属也无法保证调度指令能够被快速、准确、有效地执行，微网技术可能是解决这一矛盾的有效途径。

其实，微网就是一组由分布式电源、负荷、储能装置和控制装置构成的系统，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络。其核心要素是分布式电源、储能和电动汽车，而这些正是能源互联网不可或缺的。因此，微网也是能源互联网和智能电网的重要组成部分，能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调调度控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。微网接入配电网不仅可以充分利用配电网内部的绿色可再生能源， 还可以大大提高整个电网的安全性， 预防电网大停电事故的发生，是中国建成坚强智能电网的一个重要环节。目前，国内外对微网已有较多研究与应用，微网在一些国家和地区已经得到推广和应用。

可见，以微网为例的分布式电源应用是能源互联网的重要基础，其分布地域广泛、建设周期短，可就近利用，避免电力在输电过程中的损耗，更重要的是，分布式光伏发展潜力极大，而且只有分布式光伏最贴近用电主体，能灵活调控以满足用户对能源的不同需求。未来大量的分布式能源接入，将打破发电方的垄断，颠覆能源行业的商业模式。

而另一方，微网和能源互联网的发展也给清洁能源带来了新的发展方向。在一次高校的演讲中，刘振亚就提出，全球新能源只需要开发万分之五就可以满足人类的需求，清洁能源是极其丰富的，要实现清洁能源的大规模开发利用，必须构建全球能源的生态，即全球能源互联网，清洁高效的二次能源、一次能源都可以转化为电能，各种终端能源都可以用电能替代，电为中心是能源发展的大趋势。对于能源互联网，刘振亚将其定义为“特高压电网+智能电网+清洁能源”。刘振亚认为构建全球能源互联网分为三个阶段，从现在到2020年加快各国清洁能源的开放和国内电网的互联建设；到2030年推动能源基地的开放和电网的跨国互联；到2050年加快能源基地的开放和电网的跨入互联，基本建成全球能源互联网。

能源互联网似乎已经势在必行。从能源互联网的顶层设计的战略需求来看，电网公司正在着眼全局、统筹规划；从能源互联网未来能源构成要素看，作为世界公认的清洁能源的风能、太阳能等以分布式能源供给为主，是坚强智能电网的重要组成部分；从市场角度出发，电力在世界范围内的广泛应用的基础是其他基础设施所不能相提并论的；从技术角度出发，实现电力互联网具有现实的技术可行性；从能源供需关系看，中国经济新常态的到来，电力消耗的供大于求的局面迫使电力主动寻求新的发展机会。

总之，在能源互联网的大背景下，类似于廊坊微网这样的项目会越来越多，但这项被称为第四次革命的能源大变革还需一步一个脚印地慢慢前行。