微电网的成本效益分析及在内蒙古电网中的使用展望

微电网的成本效益分析及在内蒙古电网中的使用展望

袁贵军

(内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局内蒙古自治区锡林浩特市026000)

摘要：本文通过对微电网的描述分析具体讲解了微电网在内蒙古电网建设中起到的作用以及产生的效益以及在后期的使用过程中的发展前景。

关键词：微电网；效益；展望

一、微电网定义概念

微电网作为未来配电系统中重要的接入形式之一，其产生源于分布式电源的发展，是未来解决高渗透率分布式电源接入问题的可行手段之一，在传统配电网向主动配电网、智能化配电网的过渡阶段中也将起到较为重要的作用。

电力系统最早就是由一个个相对独立的按行政区域划分的电网互联而形成大电网。后来由于高可靠性负荷的需求，提出了微网的概念。为了便于对高比例可再生能源进行运行控制，需要将分散的可再生能源组网接入。

微电网是以分布式发电技术为基础，结合终端用户电能质量管理和能量梯级利用所形成的模块化、分散式供电网络。由各种分布式电源、储能单元、负荷以及监控和保护装置组成的集合；具有并网运行和孤岛(自主)运行2种模式，并能相互切换；可同时为用户提供电能和热能。微电网的系统容量一般在数kW至数MW之间，电压等级在400V到10kV的范围之内，条件允许的情况下一般与主网有公共连接点。为了便于风光电源大规模的接入，微电网的电压等级及容量的边界也有较大的变化，国内外也出现了超过10kV以及百MW级的微电网。

二、微电网的成本效益分析

微电网的运行规划中不可避免的要涉及成本效益问题。微电网的主体产权、运营方式不同，其成本效益的核算方法也不尽相同，而且会涉及一些复杂的现实问题，如并网与孤网运行、反送与弃风光、负荷和电源的灵活性资源应用等的权衡利弊的问题。一般认为微电网的特征包括：一组互连的电源和负载，通常与主网单点互连(pointofinterest，POI)，在与主网断开连接后通过电源调度、负荷控制和/或需求侧响应实现区域内的源荷平衡。按照不同的商业模式，将微电网大致划分为4种类型：

1）包含用户的公用微电网。这是一种最直接的纵向一体化商业模式，它的经济性取决于微电网内的各类可用资源向区域外用户提供服务的能力。如微网中的医院、警局、杂货店等用户可以在大面积停电时继续提供服务。它的实际成本包括以下4个部分：微电网超额配置的资源成本；其网络运行的增量成本(与区域外的配电网络相比)；微网控制器成本；额外的基础设施建设成本。这种微电网的收益包括：高于基本情况的孤岛内负荷高可靠性服务收益以及孤岛负荷和更大范围内负荷的弹性应急服务收益。此类微电网可以对区域内的各类资源进行优化调动安排，可以给区域内用户提供更好的用电服务(比如更高的供电可靠性)。当处于孤网运行时(比如区域外的供电中断)，还有余力为区域外的用户提供一定的服务，体现它的社会效益。

2）棕地项目的微电网。公用事业所属的绿地(未开发的地区)或棕地(以前被开发利用过的地区)微电网项目与围绕现有客户的其他公用事业项目类似，但是前者更难评估它的社会效益。棕地微电网项目可能当前只有少数客户，但是随着时间的推移，有足够空间容纳更多的客户。而且可以将微电网能够提供的一些服务能力，比如将更好的电能质量、更高的供电可靠性视为一种商品，推销给潜在的用户。由于微电网可能不会产生新的负荷，所以要么从另一个公用事业单位转移，要么为选址建设新设施。从长远分析来看，一个公用事业单位的收益会是另一个公用事业单位的损失。通过竞争可能会带来一部分的收益，但是这种收益并没有从全社会的角度去考虑。

3）第三方微电网。分析第三方微电网的经济效益比分析公用微电网更具有挑战性。无论微电网是小型公用事业单位还是单个大型用户，都必须在POI处实现能源和服务的交易。微电网所有者可能会向POI的当地电力公司支付费用，并且根据利率结构优化其资源调度。它的收益取决于能在POI处交易的各种产品利率和价格。利率的设定可能会影响微电网包含的资源种类和用户，利率的改变也会影响微电网的盈利状况。第三方微网会涉及到更多的相关事业方来协商互连和交易的条件，所以从不同的视角出发，经济性分析的结果也不尽相同。

4）混合型微电网。目前，微电网商业模式规范尚未确立，很多有效的商业模式可能会介于公用微电网和第三方微电网之间的某种形式。如校园或者军事基地，这类特殊大型用户内的微电网。此类微电网有1个或2个接入点，也可以调控区域外的资源并为区域外的用户提供用电服务。此类微电网的规模可大可小，可能会安装一块或者多块计量表计。作为一类商业实体，其调控决策会影响区域附近的用电服务情况。此类微电网通过向用户提供高可靠性供电服务，或者是紧急情况下的弹性用电服务获取收益。此类微电网的组网形式较多。在掌握用户资源分配信息后，公用事业单位可以很容易的在学校或者基地这些地方创建微电网。这种微电网与公用一体化微电网大致相同，可通过微电网的优化控制为__采购方提供优质的供电可靠性。微电网的商业运营与用户可以事先商定一个利率，该利率除了包含正常的服务成本，还覆盖了微电网的超额配置成本。双方在互联点处以协商的利率进行交易。

由于公用事业单位和市场环境的多样性，微电网的所有权和商业运营模式还有其他多种组合，每种组合都有不同的利益计算规则。未来有必要在分类整理的基础上，对不同模式的成本效益开展深入的评估分析。

从上述内容可知，国外的微电网项目已从单一运营方式向多元化运营方式发展。目前不同所有权和商业运营模式的组合成本效益分析已经受到重视。未来还需要考虑不同系统接入微电网的成本效益分析，同时结合环境和安全效益，制定出科学的综合效益评估方法。

三、微电网在内蒙古电网中使用展望

我国的电力系统发展已经进入了智能化、大电网、高电压、长距离、大容量阶段，电力网络中各个子网络的不稳定因素都会影响整个供电电力网络系统的稳定和安全运行。为此而提出的分布式发电技术以及相关解决方案，虽然能够在一定程度上解决地区的供电，但在电力系统管理边缘的大量类似于分布式电网电源的并网，很有可能因为自身电源的影响造成电力系统的不易控、不安全和不稳定，而影响到整个电力系统的安全运行和稳定使用。随着智能电网的理念的推广，各省网公司都在加紧验证与探索适合自身电网区域的智能电网构成和标准。只有在智能电网的控制基础情况下，微电网技术才能够保证其并网与解列时不会对自身和大电力系统造成影响。

相对于传统的电力网络控制和分布式发电的网络控制而言，微电网能够通过其自身的先进控制设备和控制策略来完成之前无法完成或完成困难的控制要求。例如在发生自然灾害，主干网架由于灾害不能够正常运行时，这种情况下微网控制系统可以把微网控制范围从故障主干网架解列，变成一个能源孤岛运行，并待主干网络恢复之后重新并网。这样的功能可以很大程度提高电力系统的安全性和可靠性，特别是增强电力系统在灾害发生时的自我保护能力，同时也在一定程度上提高了整个电力系统自愈能力。另一方面，微电网的先进控制系统还能够使得不同的微电网之间实现交流互通，特殊时刻形成由微电网组成的暂时性的一个区域电网，以满足微电网之间能源互补的要求。例如，在微电网尚未并入主要网络时，由于风能因为地形和季节导致地区风力发电量不同，作为微电网中的电源，其提供的能源总不能一直符合负荷的量的要求，而相邻的微电网在控制设备控制下完成联通之后就能够从一定程度增加风能电力的利用率。加之先进的电网控制装置，使得微电网能够根据终端用户的不同需求来提供差异化的电能服务。在厂网分开后，内蒙古电力市场利益主体更加多元化，厂网矛盾增多，厂网协调难度加大，特别是对电网设备的安全管理不到位，这些都对电力系统安全稳定运行构成了威胁。

结束语

如上文所述，与常规的集中供电电站相比，微电网可以和现有电力系统结合形成一个高效灵活的新系统。其无需建设配电站，可避免或延缓增加输配电成本，同时由于是就地供电，没有或很低的输配电损耗，可降低终端用户的费用；加之供电的容量较小，使得对建设所要求不高，不占用输电走廊，施工周期短，高效性灵活，能够迅速应付短期激增的电力需求，同时在风场和光伏发电场附近，减少火电使用，从一定程度上降低了污染物排放。