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2023-06-25 07:07:42
21深度｜新能源迎來爆發性增長，綠色微電網風口將至？
2023-06-25 07:07:42 來源: 搜狐科技
21世紀經濟報道記者吳斌 上海報道
光伏、風電等新能源綠色清潔，取之不盡，用之不竭，但也存在著諸多應用問題，新能源的隨機性、間歇性、波動性給能源供給側和用電需求側都帶來了不利影響。
在各國愈發重視能源安全之際，微電網的重要性也愈發凸顯。將儲能與光伏、負荷等組成各種層級微電網，在不增加成本情況下可以大幅提高光伏等消納能力，緩解波動影響，降低電網建設投資。
【資料圖】
“隨著大規模可再生能源的發展，隨著電動汽車的發展，隨著各種新形態的出現，我們的電網承擔了一些新的使命，也成了可再生能源的消納支撐平臺。”中國工程院院士王成山在2023年度“節能服務進企業”暨工業綠色微電網交流研討會上對21世紀經濟報道記者表示。研討會由工業和信息化部產業發展促進中心、青島市工業和信息化局主辦，特來電新能源股份有限公司、清華大學能源互聯網創新研究院承辦。
在王成山看來，微電網是電源、負荷、儲能等高度集成的自治系統，既能并網又可獨立運行，可實現可再生能源與負荷波動就地平衡控制，是分布式能源靈活高效利用模式的重大創新。微電網將作為大電網重要支撐性環節，成為解決分布式能源并網問題的有力手段，是新型電力系統一系列重大變革中的關鍵一環。
隨著中國風電、光伏等新能源電量占比不斷提升，新型電力系統建設日益迫切，綠色微電網風口將至？
非化石能源發電裝機占比首超50%
在能源轉型持續推進之際，電力綠色低碳轉型也在加速。
《新型電力系統發展藍皮書》顯示，截至2022年底，中國非化石能源裝機規模達12.7億千瓦，占總裝機的49%，超過煤電裝機規模（11.2億千瓦）。2022年，非化石能源發電量達3.1萬億千瓦時，占總發電量的36%。其中，風電、光伏發電裝機規模7.6億千瓦，占總裝機的30%；風電、光伏發電量1.2萬億千瓦時，占總發電量的14%，分別比2010年和2015年提升13個、10個百分點。
今年一季度我國非化石能源發電裝機占比更是首度超過50%。中國電力企業聯合會發布的報告顯示，截至3月底，全國全口徑發電裝機容量26.2億千瓦，其中非化石能源發電裝機容量13.3億千瓦，同比增長15.9%，占總裝機容量比重為50.5%，首次超過50%。具體看，水電4.2億千瓦，核電5676萬千瓦，并網風電3.76億千瓦，并網太陽能發電4.3億千瓦，形成了多元化清潔能源供應體系。
歐洲的情況也基本類似。6月19日，世界氣象組織（WMO）和歐盟哥白尼氣候變化服務機構聯合編制的《2022年歐洲氣候狀況報告》也顯示，2022年，歐洲可再生能源的發電量首次超過化石燃料：風能和太陽能發電量占歐盟電力的22.3%，超過化石燃料的20%。
不過，新能源爆發性增長的同時也會帶來不小挑戰。在發電側，新能源發電具有高波動性、高間歇性；而主電網當前是以集中式的大型火電、水電為主，屬于基荷能源，發電較為平穩。新能源發電的上網隨機性本身就會對傳統電網造成不利影響，例如局部電壓越限、電壓波動加大、潮流逆向流動更頻繁、短路電流增大、供電可靠降低、電能質量惡化、繼電保護裝置誤動、調峰難度加大等多種挑戰。
此外，在負荷側，隨著電動汽車滲透率的快速提高，隨機、無序的移動負荷大規模接入電網，對于電網沖擊較大，例如，晚間原本就是用電高峰時段，但同樣也是電動汽車的充電高峰，造成“峰上加峰”。
綠色微電網風口來襲
盡管新能源占比不斷提高，但也在快速消耗電力系統靈活調節資源，新能源隨機性、間歇性、波動性特點使得系統調節更加困難，系統平衡和安全問題更加突出。部分網架薄弱、缺乏同步電源支撐的大型新能源基地系統支撐能力不足，新能源安全可靠外送受到影響。而微電網的建設可以緩解壓力。
近年來極端天氣突發、頻發造成電力負荷大幅攀升，也影響了可再生能源出力，增加了電力安全供應壓力。
例如，2022年夏季，一場六十年一遇的罕見旱災席卷了我國長江流域。極端高溫炙烤下，素有“千河之省”稱號的水電大省四川出現了用電缺口，長江流域多處水位“汛期反枯”，不少企業進入停產或部分停產模式，而一些企業卻靠著微電網幸運地“逃過一劫”。
微電網可將新能源發電量通過“自發自用”方式實現“就地消納”，盡可能地減少對外部傳統主電網的沖擊，降低額外增容資金投入。
當微電網內總用電負荷超過所轄電源發電量時，微電網可以開啟“并網模式”，從主電網采購并輸入電量；當微電網內存在富余電量時，也可以反向輸出并銷售給主電網。
在主電網負荷過高時，微電網可以采用離網模式，切斷主電網與微電網之間的連接，平抑主電網所受到的波動沖擊，同時也能夠保證在緊急情況下，自身網內所轄負荷的供電可靠性。
王成山表示，從應用角度，微電網可以按照不同的維度分類，無電地區可以提供能源保障，弱電網可以互濟支撐，對于強電網的地區，城市電網可以聚焦低碳減排，包括工業微電網的發展。
與此同時，微電網發展還存在很多的挑戰，也存在很大機遇。中國電力企業聯合會副秘書長劉永東告訴記者，微電網技術還未完全成熟。微電網的形態比較多，構成也比較復雜，不同形態、不同應用場景的技術難點也不一樣，這也是為什么微電網發展這么多年以后，還沒有形成一套非常成熟、標準化的體系。
“天然儲能”助力打造綠色微電網
在碳中和背景下，各國大力發展以電池儲能、壓縮空氣儲能等為代表的長時間儲能技術，提高電力系統調節能力和對新能源的消納能力，儲能也是微電網的關鍵組成部分。
需要注意的是，電動車并不是只能扮演用電負荷的角色，它的動力電池系統本質上也是一種新型儲能系統。多數電動汽車80%的時間都處于停泊狀態，在電網的低谷期把棄風、棄光、棄水的低成本電充到電動汽車里，是一個“天然儲能”系統。
劉永東表示，實際上，電動汽車的電池大部分時間都是閑置的，這里面的電池資源可以和電網互動。車主在購車的時候已經把電池成本覆蓋了，這時候資源如何能夠發揮作用？如何利用經濟效益或者商業模式來推動？這存在可行空間。將新能源汽車電池作為電網中的靈活性資源，資源通過聚合，既作為可控負荷，同時又作為分布式儲能，發揮“電力海綿”作用。
根據中國汽車工程學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》，預計到2025年磷酸鐵鋰電池的系統成本將降至0.5元/瓦時，循環壽命將達到5000～10000次，能夠滿足儲能對于性價比的要求。
在特銳德＆特來電董事長于德翔看來，微電網是在企事業園區或充電場站等場景下，將分布式光伏、電動汽車充電、放電、儲能、風電等融為一體，在大電網支撐下的小型交直流發電-用電系統。微電網能夠實現新能源發電的就地消納、就地存儲、就地平衡，隨光而充、隨風而充，實現新能源車充新能源電，實現主動式配電網的高效互動，是新型電力系統的新載體。千萬級的分布式微網能夠解決能源安全，成為企事業的應急中心。
隨著V2G（車輛到電網）不斷發展，原本“光儲充”一體化有望升級為“光儲充放”，由光伏發電、儲能系統、充電樁充/放電裝置等部分組成一個局域綠色微電網。
在國家發改委能源研究所主任趙勇強看來，電動汽車發展非常快，預計2030年有一億輛電動汽車存量，如何用好巨量電動汽車的儲能資源？這是很重要的一個課題。用不好對電力系統是一個巨大的沖擊，用得好就是一個海量資源。很高興看到車網互動從研究轉向試點示范，再轉向電網企業各方面共同參與的規模化推廣應用。
從另一個角度看，無數的電動汽車電池也打造了靈活的虛擬電廠（VPP）,在電網的低谷期把棄風、棄光、棄水的低成本電充到電動汽車里，在用電高峰期可以把車上富余的電賣出來，實現對電網的削峰填谷。
2022年11月25日，國家能源局發布《電力現貨市場基本規則（征求意見稿）》，明確推動儲能、分布式發電、負荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網等新興市場主體參與交易。
南方電網公司特級戰略專家鄭耀東在接受21世紀經濟報道記者采訪時表示，國外虛擬電廠可以作為獨立的市場主體，運營商在市場上可以通過響應獲得回報。中國也有特來電等企業加入了市場，但是運作的頻度和參與的主體還不夠多。國外的市場機制對國內有很大的啟發，現在很多地方逐步把儲能和虛擬電廠作為市場主體來發展，隨著市場機制的成熟，隨著儲能和虛擬電廠的定位越來越清晰，如果在市場上找到合適的位置，應該能發揮很好的作用。
今年6月19日，財政部、稅務總局、工業和信息化部聯合發布《關于延續和優化新能源汽車車輛購置稅減免政策的公告》：對購置日期在2024年1月1日至2025年12月31日期間的新能源汽車免征車輛購置稅，其中，每輛新能源乘用車免稅額不超過3萬元；對購置日期在2026年1月1日至2027年12月31日期間的新能源汽車減半征收車輛購置稅，其中，每輛新能源乘用車減稅額不超過1.5萬元。
在碳中和“時代風口”和政策的支持下，新能源的故事才剛剛開始。
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