微電網(wǎng)有以下優(yōu)勢：

　　能源可靠性：微電網(wǎng)能夠獨立于主電網(wǎng)，實現(xiàn)自給自足，從而實現(xiàn)彈性供電

　　能源易獲?。涸跓o法接入主電網(wǎng)的情況下，以合理的成本獲得能源

　　能源獨立：通過整合更多可再生發(fā)電方式來減少化石燃料消耗

　　能源成本優(yōu)化：利用能源靈活性優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)平衡

　　本文探討了微電網(wǎng)能夠帶來的優(yōu)勢，并提供了相關微電網(wǎng)項目的實例。

　　能源可靠性

　　微電網(wǎng)能夠獨立于主電網(wǎng)，實現(xiàn)自給自足，從而實現(xiàn)彈性供電。

　　在一些地區(qū)，由于惡劣天氣事件造成的停電事故不斷增加。2003年8月，一次大面積停電造成美國東北部和加拿大東部地區(qū)大約5500萬人斷電。而2012年7月，印度發(fā)生的世界上最大的斷電事故影響的范圍更大，造成該國一半人口斷電。不久之后，颶風“桑迪”襲擊了美國東部，導致800萬客戶斷電。

　　美國列克星敦研究所（LexingtonInstitute）稱，由于美國電網(wǎng)的供電彈性問題，平均每天至少有50萬人受到停電影響，每年造成損失達1190億美元。

　　微電網(wǎng)能夠獨立于主電網(wǎng)，實現(xiàn)自給自足，從而提高了供電彈性。當主電網(wǎng)遇到重大問題時，微電網(wǎng)能夠快速解耦，并仍然可以繼續(xù)從地方電源供電。由于地方生產(chǎn)、儲電容量和瞬時狀態(tài)的影響，這種自主供應可能受到限制。然而，借助微電網(wǎng)的地方管理系統(tǒng)，可以對負載優(yōu)先級進行優(yōu)化管理，控制策略也可以得到相應調(diào)整。

　　此外，在問題風險可預測的情況下（比如預報有強風暴），可以通過有意采取預防策略為微電網(wǎng)做好準備，例如減少非重要負載、準備進行待調(diào)度的地方發(fā)電，以及為電池充電以提高系統(tǒng)未來的彈性。

　　當微電網(wǎng)本身出現(xiàn)問題時（例如，其中之一的電源遇到問題或正在進行維護），微電網(wǎng)能夠進行備份，并自動進行重新配置。

　　圖1 Oncor校園微電網(wǎng)

　　參考一個校園微電網(wǎng)的實例：

　　概況：超過100英畝的系統(tǒng)運營服務設施

　　挑戰(zhàn)：

　　1.提升電網(wǎng)容量和可靠性

　　2.利用現(xiàn)有資源

　　3.利用靈活的動態(tài)微電網(wǎng)技術

　　4.監(jiān)測和優(yōu)化分布式能源（DER）

　　5.運營兩組太陽能光伏陣列、一臺微型渦輪機、兩個儲能系統(tǒng)以及四臺現(xiàn)有發(fā)電機

　　解決方案：Oncor的創(chuàng)新型系統(tǒng)包括四個相互連接的微電網(wǎng)，并使用九個不同的DER，其中包括基于逆變器的資源和非基于逆變器的資源，這些資源可以與主公用電網(wǎng)斷開，也可以重新連接到主公用電網(wǎng)上。微電網(wǎng)控制器和運營軟件可以提供信息、通信和控制，通過優(yōu)化協(xié)調(diào)負載、發(fā)電和存儲，將能源靈活性的價值轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟價值。

　　結(jié)果：

　　在從并網(wǎng)模式切換到離網(wǎng)模式時，控制器可以保護操作，并方便切換，以確保關鍵負載能夠獲得可靠的電源。

　　它能夠根據(jù)需要，實現(xiàn)從單微電網(wǎng)到多微電網(wǎng)協(xié)同工作配置的無縫過渡。

　　通過采用容錯方法，設備可以儲存來自電網(wǎng)饋電或設施的任一發(fā)電來源的電力。

　　基于云的用于經(jīng)濟負荷分配和DER預測的平臺，進一步優(yōu)化了供電并提高了供電的智能水平。支持多種用例，并且還使用行業(yè)標準通信協(xié)議，創(chuàng)建了微電網(wǎng)與公用電網(wǎng)之間的連接。

　 圖2米拉馬爾海軍陸戰(zhàn)隊航空站關鍵任務微電網(wǎng)

　　參考一個關鍵任務微電網(wǎng)的實例：

　　概況：占地3,500英畝的米拉馬爾海軍陸戰(zhàn)隊航空站運行和維護設施

　　挑戰(zhàn)：

　　1.該航空站的關鍵設施必須持續(xù)不間斷運行，即使公用電網(wǎng)被危害或受損時也不能受到影響。

　　2.設計必須具有可擴展性，以便在用電高峰期間為設施供電和進行電力管理。

　　3.設計必須納入可再生資源、采用先進的智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)并具備需求響應能力。

　　4.該航空站努力成為一個“凈零能源設施”，也就是說，其在一年中生產(chǎn)的能源要與消耗的能源一樣多。

　　解決方案：米拉馬爾的創(chuàng)新型系統(tǒng)包括現(xiàn)有的能源資源（如垃圾填埋氣、太陽能光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)）以及一座升級后的7兆瓦發(fā)電廠（主要使用垃圾填埋氣發(fā)電）。微電網(wǎng)控制器和運營軟件可以提供態(tài)勢感知、通信和控制，通過優(yōu)化協(xié)調(diào)負載、發(fā)電和存儲，將能源靈活性的價值轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟價值。該系統(tǒng)包括對電力控制系統(tǒng)的升級和集成。

　　預期結(jié)果：

　　該項目計劃于2018年7月前完工。

　　屆時，微電網(wǎng)將能夠在與電網(wǎng)分離的情況下為設施供電。在與主電網(wǎng)連接時，微電網(wǎng)將通過需求響應與電網(wǎng)智能交互。

　　微電網(wǎng)將增強和擴展現(xiàn)有現(xiàn)場可再生能源的功能：1.6MW太陽能光伏發(fā)電和3.2MW垃圾填埋沼氣發(fā)電。

　　目前，該航空站目前所使用的可再生能源比例為50％，而目標是到2019年達到75％，且最終目標是達到凈零能源狀態(tài)。

　　能源易獲取

　　在無法接入主電網(wǎng)時，以合理的成本獲得能源。

　　微電網(wǎng)可以大大加快智能電網(wǎng)的部署，并增加發(fā)展中國家民眾獲取能源的機會。

　　實施智能電網(wǎng)是一項復雜的工程，需要對電網(wǎng)基礎設施進行大量的調(diào)整。這既需要時間，也需要投入大量的資金。微電網(wǎng)可以作為一個簡單的替代方案，用來展示規(guī)模更小但經(jīng)濟性更好的智能能源系統(tǒng)的潛力。

　　在沒有能源網(wǎng)絡的發(fā)展中國家，實施大規(guī)模分散化本地可再生能源的靈感，可能來自移動電話業(yè)務，因為此業(yè)務克服了大型基礎設施投資的障礙。與之類似，在短期內(nèi)，低功率微電網(wǎng)可以為生產(chǎn)和輸送能源提供切實的解決方案。

　　參考湯加的一個鄉(xiāng)村電氣化項目的例子：

　　概況：60個偏遠的離網(wǎng)村莊，每個村莊有80-520戶居民無法獲得電力

　　挑戰(zhàn)：

　　1.以可持續(xù)方式獲得電力

　　2.消除對柴油的依賴

　　3.消除燃料和發(fā)電機維護帶來的高運營成本（OPEXcosts）

　　解決方案：借助離網(wǎng)太陽能和電池存儲系統(tǒng)，可日夜獲取能源

　　結(jié)果：

　　可以通過完全可再生能源獲得電力，而不依賴柴油。

　　這60個地點已經(jīng)成為自主發(fā)電廠（15kW至75kW）

　　圖3湯加群島鄉(xiāng)村電氣化項目

　　能源獨立

　　通過整合更多可再生發(fā)電來減少化石燃料消耗。

　　例如，湯加群島除了面臨提高能源可及性的挑戰(zhàn)外，還必須努力實現(xiàn)能源獨立。通過進口石油能夠滿足該國的能源需求，為四個較大島嶼的15,000個客戶供電，其中90%以上的客戶居住在湯加塔布島上。2012年，湯加群島用于發(fā)電的柴油量達到1200萬升。目前，湯加的總發(fā)電量約有97%來自柴油發(fā)動機，其余為太陽能發(fā)電。

　　湯加能源路線圖（TERM）是一個為期十年的工作計劃（2010-2020年），旨在減少石油進口和石油價格波動對湯加的嚴重影響。該計劃還有一個目標，那就是以環(huán)境可持續(xù)的方式增加獲得現(xiàn)代能源服務的機會，并滿足國際社會減少碳排放的要求。

　　能源成本優(yōu)化

　　利用能源靈活性優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)平衡。

　　微電網(wǎng)的一個目標是實現(xiàn)地方可再生綠色能源的自給消費，以便能夠部分或全部取代主電網(wǎng)提供的能源，從而有助于減少與能源有關的溫室氣體排放。增加地方能源儲存量可以進一步推進最大限度地利用可再生能源。

　　另一個目標是將現(xiàn)場分布式發(fā)電作為靈活的能源資源，以優(yōu)化需求響應程序的參與情況，即使用地方發(fā)電或負載管理來應答負荷削減請求。在一些地區(qū)，通過實施電網(wǎng)回購，客戶能夠通過將可再生能源饋送回電網(wǎng)而獲得補償，通常無需進行自給消費。

　　例如，請參考莫爾比昂省立能源協(xié)（SDEM），法國布列塔尼地區(qū)的公用事業(yè)公司

　　圖4 SDEM：法國莫爾比昂省立能源協(xié)會

　　SDEM總部的總建筑面積為3200平方米，共有大約80名工作人員。

　　SDEM建立了一個微電網(wǎng)系統(tǒng)，以便在用電高峰期優(yōu)化電力需求，以及平滑總部的負荷曲線。

　　其微電網(wǎng)與公共低壓配電網(wǎng)絡相連，因此可作為網(wǎng)絡的補充，并增加能源的可用性。在電力需求高，或由于網(wǎng)絡或發(fā)電故障導致的電網(wǎng)功能降低的情況下，現(xiàn)場可以通過為自身負載供電來減輕電網(wǎng)的壓力。

　　其微電網(wǎng)包括以下組成部分：

　　連接到公共低壓配電網(wǎng)絡

　　額定功率為110kW的光伏陣列

　　額定功率為2kW和3.6kW的風力發(fā)電機組

　　由鋰離子電池和電子電源轉(zhuǎn)換器組成的儲能系統(tǒng)

　　放置在低壓服務入口處的UPS可保障電源安全，并且可以在離網(wǎng)模式下，穩(wěn)定建筑電網(wǎng)的電壓和頻率

　　電氣負載：某些電負載是可控的，因此有助于實現(xiàn)生產(chǎn)和消費的均衡

　　總結(jié)

　　能源分散化是一個重要發(fā)展方向，可以幫助應對21世紀能源挑戰(zhàn)。

　　在一系列重大技術和經(jīng)濟進步的推動下，太陽能和能量儲存等分散性能源取得了實質(zhì)性的進展，物聯(lián)網(wǎng)等推動新合作和優(yōu)化能力發(fā)展的技術也取得了重大發(fā)展。

　　微電網(wǎng)是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的催化劑。

　　微電網(wǎng)的優(yōu)勢包括：彈性更好；通過可以更快實施的較低資本密度、模塊化、可擴展的解決方案，更為輕松地獲取能源；提供更多與電網(wǎng)進行交互的時間和方式選擇；以及優(yōu)化能源成本微電網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)實，擁有許多成功的交鑰匙解決方案案例。