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2022 年大西洋颶風(fēng)極為強(qiáng)勁，今年還會(huì)產(chǎn)生多少次高于正常水平的風(fēng)暴還有待觀察。同樣，今年十月還是史上破壞力最強(qiáng)的颶風(fēng)桑迪發(fā)生十周年的日子，它是晚季颶風(fēng)及其嚴(yán)重破壞能力的典型。

從電網(wǎng)的角度來看，桑迪颶風(fēng)是微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)端。在桑迪之前，普通人對微電網(wǎng)知之甚少。桑迪對電網(wǎng)造成了廣泛破壞，導(dǎo)致許多地區(qū)長時(shí)間停電，由此導(dǎo)致行業(yè)對微電網(wǎng)的認(rèn)識發(fā)生了變化。據(jù)報(bào)道，在停電發(fā)生期間，還有一些能夠保持供電光明和舒適生活的孤島。

事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，那些“綠洲”就來自微電網(wǎng)。很快全社會(huì)的注意力就集中到了微電網(wǎng)技術(shù)，以及為什么沒有部署更多微電網(wǎng)的疑問。突然間，微電網(wǎng)從電網(wǎng)邊緣來到了“中心舞臺”！

01

電網(wǎng)邊緣的能量

在桑迪之后的十年里，微電網(wǎng)和分布式能源 (DER) 技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。他們甚至已經(jīng)成為電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的首選技術(shù)，這對我們的行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響——從用戶側(cè)采用屋頂光伏開始，到配電網(wǎng)廣泛采用微電網(wǎng)結(jié)束。屋頂光伏的接受度超出了我們的預(yù)期。據(jù)估計(jì)，到 2021 年，全球屋頂太陽能裝置的容量約為 59 GW.

然后，另一個(gè)意想不到的技術(shù)引起了大家的注意，那就是儲(chǔ)能。最終電力用戶在日落之后，為他們的綠色光伏發(fā)電設(shè)施增加了儲(chǔ)能；可再生能源生產(chǎn)商使用儲(chǔ)能他們的電力更加可靠；在電表后的用戶側(cè)，光伏加儲(chǔ)能改變了電網(wǎng)的形態(tài)。然而，還有一點(diǎn)點(diǎn)不足，光儲(chǔ)并沒有幫助客戶應(yīng)對越來越多的停電事件，因?yàn)槟壳八鼈冎械拇蟛糠诌€需要跟隨電網(wǎng)工作。

供應(yīng)商的技術(shù)發(fā)展更快，通過轉(zhuǎn)換套件，太陽能+儲(chǔ)能應(yīng)用可以立即轉(zhuǎn)變?yōu)闊o碳的微電網(wǎng)。新技術(shù)的采用改變了能源格局并重新定義了電網(wǎng)邊緣的邊界。雙向電力流動(dòng)變得司空見慣，工業(yè)、商業(yè)和住宅客戶現(xiàn)在可以使用自己的能源。

02

不僅僅是備用電源

微電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代微電網(wǎng)不僅僅是作為備用電源。根據(jù)其設(shè)計(jì)，現(xiàn)代微電網(wǎng)可以在需要時(shí)將自己從主電網(wǎng)中分離出來，但它們也可以與電網(wǎng)并行運(yùn)行。在這樣的模式下，這些更智能的微電網(wǎng)使供電系統(tǒng)更加靈活、可靠和有彈性。

它們的并網(wǎng)能力是電網(wǎng)在或大、或小的運(yùn)行波動(dòng)期間針對電網(wǎng)控制和管理的有力工具。對于客戶而言，他們可以提供額外收入，同時(shí)消除停電帶來的痛苦。這些更智能的設(shè)備為公用事業(yè)提供動(dòng)態(tài)能源管理，通過電壓和無功功率控制以及頻率支持確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

根據(jù)美國能源部電力辦公室最近的一份報(bào)告，下一代微電網(wǎng)將作為整合分布式能源的有效平臺。這些設(shè)備既實(shí)現(xiàn)了降低成本降低排放，同時(shí)也增強(qiáng)了國家電力系統(tǒng)的彈性，從而實(shí)現(xiàn)分布式能源的最佳性能。

多種分布式能源的多電源混聯(lián)為單個(gè)微電網(wǎng)供電似乎是合乎邏輯的下一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還需要克服一些主要障礙。不同分布式能源的運(yùn)作方式大相徑庭，這意味著制造商需要采取更多創(chuàng)新方法實(shí)現(xiàn)控制和管理。這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步有時(shí)也被描述為不同技術(shù)優(yōu)勢的權(quán)衡，許多人也認(rèn)為它是不斷完善中的、向新型電網(wǎng)架構(gòu)的轉(zhuǎn)型。

03

現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用

美國西北部華盛頓州 Snohomish 縣公用事業(yè)區(qū) (SnoPUD) 和日立能源已經(jīng)在微電網(wǎng)領(lǐng)域合作了五年。今年年初，他們成功完成了該公用事業(yè)的新阿靈頓微電網(wǎng)調(diào)試。在與 Snohomish 公用事業(yè)總工程師 Scott Gibson 和日立能源電網(wǎng)邊緣解決方案高級顧問 John Glassmire 交談時(shí)，他們揭示了下一代微電網(wǎng)的一些有趣特征。

Gibson 在討論開始時(shí)說：“阿靈頓微電網(wǎng)使用太陽能系統(tǒng)作為主要能源。它還擁有 PowerStore 電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS)、電動(dòng)汽車 (EV) 和先進(jìn)的微電網(wǎng)控制器技術(shù)。所有這些組件協(xié)同工作，以提高電網(wǎng)的可靠性、彈性和改進(jìn)的救災(zāi)能力。您可能會(huì)說這是一個(gè)先進(jìn)的微電網(wǎng)測試實(shí)驗(yàn)室，將為公用事業(yè)公司的清潔能源中心、本地?cái)?shù)據(jù)中心以及建成后的北縣社區(qū)辦公大樓供電。我更喜歡把它想象成一個(gè)日常工作的應(yīng)急太陽能電源。”

Gibson 繼續(xù)說道，“除了 500 kW 的社區(qū)太陽能光伏 (PV) 陣列外，還安裝了一個(gè) 1 MW/1.4 MWh 并網(wǎng)的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以平衡光伏陣列輸出的波動(dòng)。微電網(wǎng)還擁有兩輛 Nissan Leaf 電動(dòng)工程車 (EV)，為微電網(wǎng)提供移動(dòng)儲(chǔ)能。它們通過兩個(gè)三菱雙向 6 kW 電動(dòng)汽車充電樁連接到電網(wǎng)，使其成為美國首批 V2G（車輛到電網(wǎng)）裝置之一；系統(tǒng)還有一個(gè) 350 kW 應(yīng)急發(fā)電機(jī)。”

Glassmire 補(bǔ)充道：“擁有一個(gè)光伏陣列、一個(gè)固定電池儲(chǔ)能加上移動(dòng)儲(chǔ)能以及兩個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)汽車雙向充電系統(tǒng)和一個(gè)備用發(fā)電機(jī)，為微電網(wǎng)提供了很大的靈活性。它還需要實(shí)現(xiàn)更高層次的微電網(wǎng)管理，以使每個(gè)單獨(dú)的分布式能源作為一個(gè)單一的實(shí)體運(yùn)行。采用日立能源最先進(jìn)的 e-mesh 控制系統(tǒng)確?？稍偕茉促Y產(chǎn)與傳統(tǒng)能源資產(chǎn)的無縫集成，與先進(jìn)的 SCADA（監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集）一起，構(gòu)成一個(gè)微電網(wǎng)控制器，旨在充分利用連接到微電網(wǎng)的所有分布式能源設(shè)備的潛力。其中互操作性至關(guān)重要。”

Glassmire 解釋說：“互操作性需要指導(dǎo)方針、標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的建模，以使所有資產(chǎn)都能很好地協(xié)同工作，但該行業(yè)還沒有走得那么遠(yuǎn)。對于此類操作，沒有像 IEC-61850 這樣的成熟標(biāo)準(zhǔn)。畢竟，這是第一次調(diào)試具有多種組件的設(shè)施，每個(gè)組件都來自不同的供應(yīng)商，用于單個(gè)協(xié)調(diào)的微電網(wǎng)。它需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，它就會(huì)得到解決。它建立在精心設(shè)計(jì)的解決方案組合之上。但即便如此，仍需要對控制和自動(dòng)化方案進(jìn)行調(diào)整，以使微電網(wǎng)成型。”

“一旦實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，微電網(wǎng)的運(yùn)行就堅(jiān)如磐石，提供了巨大的收益。負(fù)荷可以無縫地在電網(wǎng)與微電網(wǎng)之間切換，同時(shí)微電網(wǎng)本身具備電壓和頻率調(diào)節(jié)。所有這一切都不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的任何波動(dòng)。”

Gibson 補(bǔ)充說：“建立這個(gè)微電網(wǎng)是一個(gè)接一個(gè)的挑戰(zhàn)，也是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過程。構(gòu)網(wǎng)型光伏逆變器和構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器是尖端技術(shù)，但運(yùn)行起來也相當(dāng)棘手，尤其是與 V2G 等其他創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合使用的時(shí)候。Snohomish 公用事業(yè)公司在設(shè)計(jì)和構(gòu)建先進(jìn)的微電網(wǎng)方面學(xué)到了很多東西。我們相信，這些知識將在未來幾年中，Snohomish 建設(shè)的所有微電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。”

04

微電網(wǎng)的未來形態(tài)

最近，杜克能源公司宣布了一項(xiàng)使用五輛福特 F-150 閃電電動(dòng)卡車評估 V2G 的計(jì)劃。該公告稱，杜克能源將在佛羅里達(dá)州使用這些卡車及其雙向充電設(shè)備。此外，據(jù)聯(lián)合愛迪生公司的報(bào)告稱，他們已經(jīng)使用五輛 Lyon 電動(dòng)校車成功完成了 V2G 試點(diǎn)計(jì)劃。該公司表示，他們已從公共汽車向電網(wǎng)注入電力，并直接將其分配給紐約州 White Plains 的客戶。

在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化方面，微電網(wǎng)和分布式能源在應(yīng)用技術(shù)列表中處于優(yōu)先地位。電網(wǎng)邊緣正在顯著改變著供電系統(tǒng)。過去，微電網(wǎng)很容易被忽視且建造成本高昂，但現(xiàn)代微電網(wǎng)已經(jīng)逐步改善。它們已經(jīng)變得用戶友好，甚至我們的客戶自己也可以成功安裝。

將不同類型的分布式能源混合，注入到單一微電網(wǎng)體現(xiàn)了新的技術(shù)優(yōu)勢。借助各種分布式能源以及復(fù)雜的控制，這些下一代微電網(wǎng)甚至可以提供輔助服務(wù)?，F(xiàn)在，這些設(shè)備更像是一個(gè)虛擬電廠，而不僅僅是備用電源。

這些非擴(kuò)容替代方案可以獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)行，并提供了一種非傳統(tǒng)方法，靈活地提高電網(wǎng)的彈性。我們無法擺脫氣候和電網(wǎng)災(zāi)害，但我們可以通過這些，像下一代微電網(wǎng)這樣的快速行動(dòng)技術(shù)，將災(zāi)害造成的損失最小化！

原標(biāo)題：微電網(wǎng)，不再是電網(wǎng)的邊緣