[海外瞭望] 美国微电网发展，能借鉴什么？- 大数跨境

中国电源

2018-03-21

【无所不能文 | 刘亚玲】国际电工委员会(IEC)在《2010—2030 应对能源挑战白皮书》中明确将微电网技术列为未来能源链的关键技术之一。各类试点示范工程是微电网相关技术及研究成果的集中验证和展示，对微电网的研究和应用均具有重要意义。目前全球规划、在建及投入运行的微电网示范工程超过400个，分布在北美、欧洲、东亚、拉美、非洲等地区。先介绍美国微电网的发展，肯定会有启示。

美国微电网的发展历程

美国是世界上开展微电网研究较早的国家之一。早在1999年，CERTS就首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响方面进行了研究。2002年CERTS提出了较为完整的微电网概念，并在美国能源部的资助下进行了为期4年的实验室规模的微电网测试。

2006年在美国能源部和加州能源委员会的资助下，CERTS和美国电力公司及其他几家设备制造商合作，在AEP公司Dlan技术中心的Walnut变电站，建成了3台60kv小型发动机组的微电网测试基地，对CERTS的微电网技术进行了测试，取得了大量的实验数据。

随着智能电网概念的兴起，特别是美国2030可再生能源占全国能源消费比例达到20%和建设21世纪电网目标的提出，近年来美国对微电网研究加大了投入。

美国能源部在其2020微电网目标中提出，开发出商业化模式（微电网装机容量不超过10MW）的微电网系统成本，其成本与非集成方式（UPS电源加柴油发电机方式）相比，具有成本竞争力，并提出一下目标：①减少负荷停电时间98%；②减少碳排放20%；③提高系统能效20%。

实现目标的举措

为了实现上述目标，能源部电力输送与能源可靠性办公室支持开展了一系列项目。

可再生与分布式集成项目（RDSI）。该项目于2008年开始，为期5年，共有9个微电网示范工程，分布在8个州。能源部资助共5500万美元，项目资产总值超过1亿美元。

该项主要目的是通过对微电网内部的分布式能源进行集成管理，至少能够降低 15% 的配电馈线或变电站峰值负荷，从而减少大约 25% 的配电设备容量和10% 的发电设备容量。并证明微电网可以在并网模式（2017年7月，国家发改委能源局下发《推进并网型微电网建设试行办法》的通知）和孤网模式下运行。

能源部下属的国家实验室（SNL）目前正从事微电网能源保证方案的研究。该研究通过对军事基地获得的数据和经验，设计规划具有高供电可靠性的微电网方案，并对未来商业项目的潜在风险进行评估。

美国的微电网示范工程还拓展到了军用领域。美国国防部与能源部、国土安全部合作，从 2011 年开始，总计投入3850 万美元开展“蜘蛛”示范工程—面向能源可靠性和安全性的智能电力基础设施示范工程(SPIDERS)，在其3个基地 (珍珠港—西肯联合基地、卡森堡基地和史密斯基地) 分别建设微电网示范工程，以支持基地的关键负荷。这 3 个基地微电网的规模和复杂程度递增，目的是就微电网的设计、承包、安装、安保和运行等方面进行标准化探索，为未来微电网推广建立标准和模板。

2010年的智能电网研究开发计划中，对5个新能源微电网（2017年5月国家发改委、国家能源局下发《关于新能源微电网示范项目名单的通知》，28个新能源微电网示范项目获批）相关项目进行资助。该项目主要关注配电网自动化系统的建模和分析工具，用于增强电网可靠性和可用性的高级测控技术，以及提高可再生能源穿透比例下电压稳定性等领域。值得一提的是，美国政府也尚未制定专门针对微电网技术的优惠政策，而是通过可再生能源并网、需求侧响应、等效管理等以后激励措施，为微电网工程实施提供政策支持。

美国能源部与通用电气共同投资约400万美元，开发出一套微电网能量管理系统（MEMS），为微电网中的器件提供统一的控制、保护和能源管理平台，其设计旨在对微电网中互联元件的协调控制，实现运行效率最高和运行成本最小化。

通过上述微电网示范工程，美国能源部得以初步测算了微电网的开发成本构成。从现代化的角度看，提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量要求、降低成本、实现智能化，依然是美国微电网的发展重点。

可再生能源在能源构成中不断增长的比例，可再生能源整合使全球微电网的利用呈飞速发展势头。在相关政策的助推下，我国微电网已经开始了萌芽，各地相继出现了一些规模不等的示范项目。对于刚刚起步的微电网行业来说，首先一个关键障碍是缺乏可重复性；其次，大多数企业很难拿出前期资金来投资建设一个微电网，融资也可能会是一个比较复杂的问题。试探和摸索出更好的商业模式成为发展微电网的首要问题。