無論國家大小，穩(wěn)定的電力供應(yīng)都是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ畹淖罨颈Ｕ稀ｋm然暫時(shí)性的停電對家庭生活只會帶來些許不便，但對于醫(yī)院和軍事基地等關(guān)鍵設(shè)施而言，斷電很可能會造成重要服務(wù)或軍事任務(wù)的中斷，繼而危及人類生命安全。為本地需求提供電力的小型網(wǎng)絡(luò)——微電網(wǎng)，是規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑之一。
“目前在全球有數(shù)以百計(jì)的微電網(wǎng)正在運(yùn)行，并且它們的數(shù)量仍在增長。在包括并網(wǎng)型和獨(dú)立型系統(tǒng)的各種微電網(wǎng)配置實(shí)踐中，我們可以有機(jī)會洞察微電網(wǎng)整合高比例波動(dòng)的可再生能源的能力。”落基山研究所項(xiàng)目總監(jiān)Kaitl yn Bunker和克林頓氣候行動(dòng)島嶼能源計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)理Siana Teel ucksin的研究《微電網(wǎng)在全球能源轉(zhuǎn)型中的重要作用》稱。
該研究稱，近年來，太陽能和風(fēng)能發(fā)電成本大幅下降，這意味著太陽能和風(fēng)能發(fā)電已經(jīng)具備了與傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電技術(shù)相當(dāng)?shù)某杀靖偁幜Α＿@使得微電網(wǎng)能夠在完成穩(wěn)定電力供應(yīng)這一主要任務(wù)的同時(shí)，以經(jīng)濟(jì)可行的方式實(shí)現(xiàn)清潔能源目標(biāo)。
島嶼微電網(wǎng)轉(zhuǎn)型加快
微電網(wǎng)可以與更大的電網(wǎng)相連接。而在大規(guī)模斷電事故發(fā)生時(shí)，微電網(wǎng)可以中斷與主要電網(wǎng)的連接并繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)行，保證其服務(wù)區(qū)域內(nèi)家用和商用的電力供應(yīng)。可靠性更高、更具可持續(xù)性以及更低的成本，這些優(yōu)勢使得并網(wǎng)型微電網(wǎng)采用率不斷提高，同時(shí)也在促進(jìn)獨(dú)立型微電網(wǎng)的轉(zhuǎn)型。
一些發(fā)展中的島嶼小國在2016年巴黎締約國大會上展現(xiàn)了一定的作用，并且正在積極落實(shí)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，充分利用本地的可再生能源。太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電以及儲能技術(shù)，能夠幫助獨(dú)立型微電網(wǎng)履行國際氣候承諾，提高能源獨(dú)立性，降低碳排放。
該研究認(rèn)為，隨著微電網(wǎng)中波動(dòng)的可再生能源比例的增加，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要更精密復(fù)雜的控制技術(shù)。以島嶼為例，整個(gè)國家(及其經(jīng)濟(jì))都依靠于唯一的電網(wǎng)。電網(wǎng)工程師和運(yùn)行人員肩負(fù)著維持獨(dú)立型微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要任務(wù)，因?yàn)檫@會影響到整個(gè)國家的運(yùn)轉(zhuǎn)。
并網(wǎng)型和獨(dú)立型微電網(wǎng)的共同挑戰(zhàn)
該研究稱，雖然并網(wǎng)型和獨(dú)立型微電網(wǎng)明顯不同，但它們有許多共同點(diǎn)。這些共性使得各類微電網(wǎng)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚧ハ嘟梃b，加速各類微電網(wǎng)學(xué)習(xí)曲線的上升勢頭。
并網(wǎng)型微電網(wǎng)的優(yōu)勢是在正常運(yùn)行時(shí)段可以依靠大型電網(wǎng)作為后備，同時(shí)，它們與獨(dú)立型微電網(wǎng)所應(yīng)用的技術(shù)相似，并面臨著類似的挑戰(zhàn)——如何保證可靠、可持續(xù)且低成本的電力供應(yīng)。在并網(wǎng)型和獨(dú)立型微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)過程中，如何在波動(dòng)性和穩(wěn)定性能源之間保持正確的平衡是一大主要挑戰(zhàn)。此外，另一個(gè)難題是如何在降低成本和建設(shè)大規(guī)模備用能源以保證可靠性之間找到經(jīng)濟(jì)平衡。
和島嶼電網(wǎng)一樣，傳統(tǒng)的并網(wǎng)型微電網(wǎng)也較大程度依賴于各種化石燃料發(fā)電技術(shù)，尤其是柴油發(fā)電。它們的后備系統(tǒng)也常常以燃?xì)獍l(fā)電、燃料電池和熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為主。隨著可再生能源技術(shù)成本的穩(wěn)定下降，以及分布式能源的價(jià)值得到越來越多的認(rèn)識、管理與肯定，并網(wǎng)型微電網(wǎng)碳排放強(qiáng)度越來越低，同時(shí)發(fā)電來源越來越豐富。并網(wǎng)型微電網(wǎng)的另一個(gè)難題是需要為兩種主要運(yùn)行模式分別設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。例如，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校微電網(wǎng)就已成功證明了在連接大型電網(wǎng)和與其隔離時(shí)都可正常運(yùn)行。
各種規(guī)模電網(wǎng)共同的機(jī)遇
由于獨(dú)立型和并網(wǎng)型微電網(wǎng)具有類似的目標(biāo)、技術(shù)與挑戰(zhàn)，兩種微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)者與運(yùn)營商有機(jī)會充分交流，互相學(xué)習(xí)最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
該研究認(rèn)為，考慮到并網(wǎng)型或獨(dú)立型微電網(wǎng)斷電的嚴(yán)重后果，對微電網(wǎng)構(gòu)架設(shè)計(jì)、發(fā)電來源選擇、集成及控制必須經(jīng)過非常仔細(xì)地研究。此外，電網(wǎng)運(yùn)營商正在尋求創(chuàng)新而又經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，并且已開始嘗試應(yīng)用新的運(yùn)營方式，包括更貼近用戶的協(xié)調(diào)工作等。
“考慮到電網(wǎng)擁有者與運(yùn)營商必須評估的多方面問題，以及微電網(wǎng)所能提供的種種機(jī)遇，可以預(yù)見，微電網(wǎng)能夠在全球電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中起到重要的指引作用。”該研究稱，發(fā)達(dá)國家歷來有著引領(lǐng)創(chuàng)新、科技進(jìn)步和(電網(wǎng))運(yùn)營最佳實(shí)踐的傳統(tǒng)，但在發(fā)展微電網(wǎng)的過程中，島嶼國家尤其能夠引領(lǐng)能源轉(zhuǎn)型并分享經(jīng)驗(yàn)。在意識到安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)是電網(wǎng)健康和國家經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，以及對外部的能源依賴的種種弊端后，各島嶼國家政府和電力公司如今正要抓緊這一難得的機(jī)遇發(fā)展和優(yōu)化可再生能源微電網(wǎng)系統(tǒng)。
