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日前，南方電網科學研究院（以下簡稱“南網科研院”）牽頭承擔的國家863計劃課題“基于分布式能源的用戶側智能電網關鍵技術研究與集成示范”通過國家科技部高技術中心驗收，將可能為微電網的更新普及帶來新的機遇。
據悉，自2013年上半年始，南網科研院聯合廣東電網公司、云南電網公司、廣州供電局、深圳供電局、華南理工大學、華北電力大學和浙江大學共同申報該課題，至課題正式驗收，歷時4年。
課題開發的微電網中央控制器和區域型/戶用型計量、監控及能效管理一體化終端等核心控制設備，在行業內首次成功將長時間尺度的能量管理相關功能和毫秒級的實時控制相關功能集成到嵌入式軟硬件平臺，首次在資源受限的嵌入式軟硬件平臺中實現了分布式電源及負荷預測功能，預測精度達到了實用化程度。
該課題研制的微電網核心控制設備極大的簡化了用戶側微電網控制系統結構，降低了微電網二次系統成本，減少了微電網運維工作量。課題建成了2個住宅家庭/小區型、1個商業住宅型/辦公樓宇型和1個工業廠區型共計4個用戶側微電網示范工程。
玉溪唐旗社區住宅家庭、小區型用戶側微電網示范工程
佛山三水工業園工業型用戶側微電網示范工程-屋頂光伏
廣州家庭小區型用戶側微電網示范工程
針對該課題與分布式能源、智能電網技術的發展現況，記者采訪了南方電網科學研究院有限責任公司智能電網研究所研究員田兵博士。
課題背景
記者：這個由科研院牽頭承擔的國家863課題啟動的行業背景是什么？
田兵：近幾年來分布式光伏發展非常快，光伏發電整體成本顯著降低，同時國家出臺了一系列政策支持光伏產業，尤其是分布式光伏的發展，比如《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》以及《關于開展分布式光伏發電應用示范區建設的通知》，并依托示范區開展微電網建設試點。
同時，微電網已經經過一段時間的理論研究，并且正處在產業發展的萌芽期。長期以來，困擾業界的主要問題是微電網一二次設備冗余且集成度低、整體建設成本較高、投資回收期較長和運營模式匱乏等，此時南網申報該課題并開展關鍵技術研究、運營模式研究和示范工程建設，主要是從推動行業發展的角度，研究成套的解決方案，積累工程經驗，探索行業推廣的運營模式。
分布式電源接入對電網的影響
記者：分布式市場正在崛起，大量分布式單位接入電網后，對電網有何影響？
田兵：分布式電源接入配電網對配電網的規劃、運行、保護、電能質量等都會有影響。
在規劃上，由于分布式電源的建設并網可能完全是用戶行為，電力系統規劃部門可能無法提前了解到全面信息，因此要考慮哪些地區可能會有多少容量的分布式電源、相應線路等設備都要進行校核；運行上，制定運行方式時要考慮分布式電源的不確定性因素，尤其是部分分布式電源還配套了儲能，這些設備對發電計劃和備用容量都會有影響。
另外，由于分布式電源靠近用戶，在用電負荷較小時，若此時分布式電源出力較大，可能導致運行電壓過高，損壞用戶的用電設備；保護上，由于分布式電源的接入，改變了傳統配電網單向潮流的特征，存在雙向潮流的情況，原來的保護會受到影響，可能出現保護誤動或拒動的情況；電能質量上，由于分布式電源的電網接口往往是電力電子變換器，這類接口不可避免的會產生或多或少的諧波，電力電子設備多了，可能還會出現新的、復雜的諧波問題。
但只要利用得當，分布式能源接入是可以實現多方共贏的，微電網技術就是實現分布式電源合理利用的有效手段。
利用儲能促進分布式電源就地消納
記者：您認為大量的分布式電源接入配網會帶來哪些變化？此課題研發的設備對這方面是否有所改進，對電網、對分布式電源來說起到怎樣的促進和協調作用？
田兵：分布式電源接入配網對配網潮流的影響主要是改變了原來配網單向潮流的特點，存在雙向潮流的情況。
技術上，目前電網有技術手段能應對這種變化，但配網規模龐大，要改造原配網，使其完全能夠適應這種變化需要大量投資，不能一蹴而就。
目前，配電網單條線路接入分布式電源是有容量限制的，隨著配電網技術進步和更新換代，限制會日益放寬。該課題研究的能量管理系統的一個重要目標就是充分利用儲能促進分布式電源就地消納，這就意味著可以減輕原來電力系統的壓力。另外，微電網作為一個整體，協調控制內部分布式電源、儲能和負荷，大大增強了微電網整體對配電網的確定性和可控性，同時還具備分布式電源、負荷功率預測和上報的能力，可告知電網自身未來發用電的情況，便于電網及時、全面、精準感知微電網和用戶情況，提前制定相關計劃和應對措施，最大程度降低分布式電源的不確定性對電網的影響。
專注用戶側
記者：以往的微電網技術在運營模式和用戶需求、互動上關注不夠，原因何在？
田兵：以前分布式電源或者微電網技術的研究和應用主要關注對電網的影響，焦點集中在如何減少不利影響，如何利用有利因素。用戶只能被動用電，對供電側的情況知道得很少，對自身用電情況也只有一個粗略的了解，對參與電網的互動更是積極性不高，也沒有獲得相關信息的渠道。比如，用戶對于用電是來自新能源還是傳統能源并不了解，也不了解自己用電的構成，有多少節約用電的空間。隨著售電側市場改革，微電網投資運營主體多樣化，用戶參與微電網建設的積極性提高了，電網、用戶和其他市場主體之間的博弈行為和互動方式將更為復雜。
記者：基于對用戶側的關注，該課題做了哪些改進？
田兵：這個課題里包括了一個“戶用型微電網一體化終端”系統，通過它用戶可了解一天內不同時段的用電量、各用電設備的用電比例，甚至可以了解所用電量的來源是光伏電還是市電。同時，這個終端還具備用戶能效管理功能，幫助用戶節約用電，增加光伏就地消納量。
記者：工業用戶的需求較大，團隊是否針對這些群體做了相關優化設計？
田兵：我們針對工業用戶會有不同于居民用戶的優化設計，首先針對工業用電存在分時電價的情況，通過優化微電網中儲能的充放電策略，在促進光伏就地消納的同時，還兼顧優化提升工程的經濟效益。另外，針對工業用戶，我們對微電網內部無功進行了優化，既保障光伏盡可能發電，又能提高微電網內整體功率因數。
記者：在佛山工業園的示范工程中，海爾電冰箱所在的子微網接入了電池儲能系統，請問儲能系統運行情況如何？有什么樣的反饋？它和光伏系統的銜接和協調運行情況如何？
田兵：儲能系統目前運行狀態良好，用戶電費有一定減少，而且不用再擔心功率因數過低被罰款。儲能和光伏系統本身不直接銜接，兩者都是在微電網控制器的控制下協調運行，共同實現微電網優化運行的目標。
設備適應性與優勢
記者：課題研制的三款設備跟其它設備銜接是否順利，適應性如何？
田兵：技術原理上沒有困難，但是實際工程中不同廠家的設備之間互聯可能會存在一些問題，一般都可以通過簡單的現場調試解決。我們研制的這幾款設備也進行了大量通用化的設計，采用了標準化的通信協議，只要都遵循這個標準協議，設備間的連接問題不大。另外，我們采用文件配置的方式適應不同結構、不同容量等級的微電網，甚至不同廠家的底層設備的不同控制方式。
記者：請您介紹一下示范工程目前的運行狀態，您認為什么樣的差異對工程和設備影響最大？比如能否解決環境、地域的差異問題？
田兵：我們共在南網范圍內的四個地方進行了示范，目前都運行正常。四個示范點的自然環境和地域的差異對我們工程和設備影響不大，影響比較大的是用戶類型的差異性。比如佛山工業型的微電網，它的電價環境就和廣州居民型的環境不同，因此微電網的運行策略也會有所差異。不過策略的主要思路是相通的，都是促進光伏消納，提高經濟效益，而且像電價環境這樣的差異也是可以在配置文件中對優化策略進行設置的。
記者：目前，能源互聯網和多能互補市場已涌現大量的集成商和系統平臺商，您認為該課題研發的設備和技術優勢何在？
田兵：對比南網和市場上大多數微電網廠商的技術路線和產品，我們進行了大量集成化、實用化、低成本、通用化、免維護的設計和嘗試，形成了全套解決方案和核心產品，投資和安裝成本大幅降低。該課題技術路線和產品的成本較低、實用性和針對性強，推廣起來會有明顯的優勢。
助力能源互聯和多能互補
記者：由于目前能源互聯網、多能互補市場正興起，對智能電網技術的發展有利好，您認為智能電網技術能否無障礙地應用在多能互補園區和能源互聯網示范項目？
田兵：這個課題研究的微電網技術是智能電網技術的一部分，由于應用場合存在差異，技術和設備本身難以直接應用在多能互補園區、能源互聯網示范項目。但是有些共性技術和思路是可以沿用過來的，比如通信技術、分布式能源的就地、就近消納策略、分層控制的思路等都是可以用到多能互補園區、能源互聯網示范項目的。
南網提出構建“一主兩翼、國際拓展”產業發展布局，兩翼中的其中一翼就是綜合能源服務業務，即積極開展市場化售電、增量配電網、分布式能源、電動汽車、需求側能效服務等業務，試點探索“多能互補、源網荷儲協同”等新的商業模式等。值得注意的是，“智能微電網”的本質屬性就是在用戶側實現了源/網/荷/儲的協同和可再生能源與常規化石能源的互補，它是綜合能源服務和能源互聯網的重要業態，這個課題的研究內容不僅很好的契合了公司發展和改革的戰略方向，并且為公司培養和積累了一批綜合能源服務的技術人才。
記者：您認為對于通過本課題研發的微電網技術助力多能互補園區和能源互聯網發展，下一步還需要做哪些工作？
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