【微电网】储、配一体化的主动智能微电网
该技术是推动电力体制改革在“配电侧放开”的关键平台技术。它可提高现有电网的运行效率，在现有电网不变的情况下，实现低成本“规模化” 增容，为国家实现供给侧结构性改革提供技术支撑。
首台套试验站已于2017年5月，在重庆市江北区港城西路建造完成，在没有投入任何“通道建设成本”的情况下，实现动态增容50%以上，并完成了相关验证。
关键词及系统技术简介
关键词：
储、配一体化(主、被动)微电网系统及多能接入平台集成
动态增容---替代电力通道投资---降低用电负荷增容建设成本
应急备用---替代备用柴油发电机及其他应急电源
安全性：配变本身安全---配电系统安全---电网输送安全---电网调度安全---提高供电质量
解决电动车充电基础设施建设“最后一公里”问题
推动电力改革、盘活存量资产、汽车减排、拉动经济、促进就业、产业升级。
系统技术简介
1、储、配一体化系统平台集成
有多个高新技术整合构成平台集成，可提供完整的技术商业解决方案，特别是为充电桩建设的根本障碍，电力增容提供支撑。
2、储能技术
关键应用技术：储能站由锂电池“自由模块”组成。
3、电力电子技术
储配一体化“二合一”管理器(现有系统产品化【升级版】，包括软硬件配置设计、直流稳压、代替充电桩等)
多功能电力电子变压器
分布式、再生能源系统中通常包含多种形式的能源，如太阳能、储能电池等直流形式的能源和风力发电、交流电网等交流形式的能源。把这些交直流能源互联起来形成一个操作可靠而又灵活的智能电网的核心功能之一是对各种交、直流能源的智能性转换、控制以及并网和保护等功能，实现这一功能的核心部件是多功能电力电子变压器。
优势：具有智能控制和双向变流能力的多功能电力电子变压器技术，能对电流和电压幅值、频率、相位、瞬态响应及功率因数等进行智能性的精确控制，通过高频软开关操作实现高效率操作和高密度小型化设计。 智能性快速保护和自诊断自适应控制，对故障进行快速准确的检测和分析，对故障进行智能性判断并根据算法采取最优化的快速可靠响应，保证系统的高可靠性和最佳连续运行。
该技术是全球领先的创新技术，领先美国现有技术至少一代。
储配一体化微电网有什么作用
1、应用基本模式之一“配电变压器动态增容”
a、不新增系统配电容量的情况下，广泛布局电动车充电桩
在城市集中区、特别是“核心区”，由于受配变、电力通道、间隔容量限制，系统中新增配电容量代价非常之大，很多城市中为增加电力通道，“挖了拆、拆了挖”的现象比比皆是，严重影响老百姓生活、城市生态和效率，提高了国民经济运行成本，但这些地方恰恰又是电动车和充电桩使用的“主战场”。以重庆市为例：主城核心区电力用户新安装配电变压器的综合单价1万元/千瓦～2万元/千瓦是大概率事件，有的地方由于上述原因还根本无法新装和增容，在此情况下储、配微网动态增容技术已经解决了这个问题，江北港城西路充电试验站就是案例。
b、同时作为一类公共建筑和高层民用建筑的“应急负荷”。
目前我国建筑配电规范规定，一类公共建筑(包括：重要政府机构、指挥调度中心、医院、血库等)的供电，必须分别从两个不同的110千伏变电站出线，另外还需要加上柴发系统，以备应急负荷使用，在城市集中区建设这套系统，造价极其高昂。而储、配一体化微网的发明和应用，它从根本上解决了这个问题，一是无需双回路供电，二是柴发系统可以完全取消，在这种运行模式下，如果线路出现短时间故障，储能站完全可以支撑，为修复系统留出足够时间。如果出现大规模威胁，电力输配系统无法在短时间内修复，可以临时调用“移动式柴发设备”使用， 推荐模式与现有模式实际使用效果一样，但无论是建设成本和运维费用都远低于现有模式。
2、运用的基本模式之二，电厂--- 用户“直供电”模式
电厂--- 用户“直供电”是中央9号文件“放开”内容之一，在过去实施这种模式，由于用户自身不具备调峰、调频能力，需要电厂来完成这一功能，一般情况下不易实施(因为发电企业本身需要电网为其送出电量调峰、调频)。储、配一体化微电网的运用，是实现这一模式的基础，也是下一代“储能+智能”电网的基本雏形，储、配一体化微电网为这一模式的实现提供了技术上的可能性，为发电企业提供了又一条售电渠道的同时，也为电力用户降低了电价。
3、运用的基本模式之三，“合同计划负荷曲线”供电模式
从现有情况看，它主要表现在两方面：一是“过网直供”，二是“尖峰负荷时段合同停电”，这种模式江苏已经实施，无论上面哪种模式，都需要在用户侧自身具备一定的调峰、调频能力(即：相对独立的多元化市场主体)下实现的。
4、基本模式之四，移动储配微网(储能站)多用途的应急供电。提供应急用电的集装箱式移动储能车(允许主动接入)，军用飞机启动电源车、挂弹车等。
5、运用的基本模式之五，末端供电稳压产品“超级充电宝”。
南方电网的贵州安顺动力电池储能站示范应用项目，解决了它的基本技术验证问题。储、配一体化微电网系统的发明，已经从系统设计计算原理与合理性上，彻底解决了这个应用问题，使用这一原理可以设计出更加方便、实用、耐久的末端供电稳压产品 ┄┈ 取一个靓名叫“超级充电宝”。
6、适用于家庭的“超级微微电网”，这种设备在欧洲和中东已有一定规模的应用。
为什么要推广储配一体化微电网
1、解决电网“规模化增容”和电动车普及的问题。
“充电难”、 特别是“充电的便利性”是制约电动车普及的最关键因素，而电网“规模化增容”问题是最大障碍，这一要素在发展电动车规划之初有关方面估计不足，仅靠现有电网的使用模式难以在“低成本”、短时间内实现“规模化配网增容”，以支持电动车大规模入网，现有的“智能电网”技术也难以从根本上突破这一局面。建设一座集中式大容量快速充电站的“电网增容费和配电建设费用”，远远超过充电站本身的建设费用，即使有中央财政的建站补贴，财务上也不具备可行性。中海油普天公司拟在苏州规模建设充电站，也就是因为这个问题被迫撤出。
2、有效应对突发性的非传统安全领域带来的威胁，解决传统与非传统公共安全问题。
中国经济越是发达，来自战争、恐怖袭击、自然灾害、技术失误等非传统安全领域带来的威胁就越大，如果大规模发展储、配一体化微电网供电，就可以大大减小这些方面带来的威胁。对于国家电网而言，某一个(或几个)微网瘫痪，根本不致影响全网安全，也不可能引起连锁反应;如果超大规模威胁突然爆发，造成大部分电网瞬间瘫痪的极端情况发生，提供几个小时的应急电力供应，就有充分的预警时间和回旋余地，不致引起社会动荡，也为有序撤退、转移和军事上有效反击威胁赢得了时间，它甚至可以决定一场战争的胜负。
3、提高用户供电质量。
供电质量主要由三个要素构成：稳定性、安全和电价。我国目前输、配一体的供电方式，它所运行的这张智能电网对多数用户而言，是能够满足基本要求的，也达到了三要素的暂时平衡。但也存在使用代价超高的问题，主要表现在新建和新增容量时综合工程费用过高，现有电价体系不适应市场经济发展问题日趋突出。
多年来随着经济高速增长，电力始终处于“供不应求”的状况，电网调峰、调频和用户的高质量用电问题，没有得到管理层和电网公司的应有重视，到今天这个问题的积累，已经可以影响到电网的安全运行和用户的安全用电。例如：在城市高楼电梯里，电网突然停电有人被关在电梯里是经常发生的事情，个别时候还发生过闷死人现象，我国目前几十层的高楼住宅比比皆是，停电后在一般居民楼里如果没有柴发备用，包括老人、小孩在内的弱势人群根本无法“回家”，用电侧的应急备用问题已经显得非常普遍。而电网也看到了这个问题，江苏最近提出“尖峰负荷”用电补偿规定，就是电网主动应对调峰问题的措施，但遗憾的是这仅仅是一个被动举措。
由于我国存在能源分布不均和资源结构不合理的现实，大区网间联络线较弱，又不可能大规模使用如石油、天然气等可随机调节的电源点发电，客观上造成电网调峰、调频困难。解决这个问题国家电网拿出的“药方”是建设1000千伏以上的交流特高压电网，以实现全国一张网实时平衡，但这个“药方”受到我国诸多电力界专家的质疑，其主要问题：一是交流特高压技术并没有完全突破，系统技术和关键零部件均需要研发、其成本高昂;二是这种电网建设和运维成本极高，必然会引起电价大幅度上涨，无论国家是否巨额补贴，但最终为此埋单的一定是广大电力用户，增加社会经济发展成本;三是人为增加了诸多安全隐患点，在应对未来可能出现的“大规模威胁”问题上，其安全性能反而会下降。
随着储能技术的发展，出现的另一个解决办法，就是在用户侧广泛应用储、配一体化微电网，它实际上是一种高可靠性用电模式，储能在电网总负荷中达到一定比例后，电网的调峰调频、随机负荷入网、用户侧备用等等诸多难题就自然会得到有效解决。在经济上这种模式存在的前提，是基于现有电价体系在用户端的实际付出基础上做出的价格判断，无疑它是“接地气的、有生命力的”。
4、由于大规模在用户侧提供“负荷延时缓冲”，电网将改变现有的、需要秒级响应的瞬时平衡调度模式，有利于发、输、送、配全电力系统安全、稳定运行。
5、电网调度方式将从目前的“负荷---时间”瞬时平衡调度，向“电量---负荷---时间”矩阵化调度模式转移，下一代电网是“储能+智能” 电网，它将更经济、能应对更多的安全威胁。
6、电力市场的多元化经营主体形成，从技术上成为可能。
储、配一体化微电网的广泛应用，无论是电网和市场蕴育着巨大需求。现有电网的最大特点之一就是电源和负荷需要满足功率的实时平衡，因为它涉及电力系统的安全、稳定运行，正因为如此，原中央5号文件中设计的“网配分家”改革思路，事实上至今无法实施。
近年来，由于储能技术的进步，大容量、高效的储能设备实现有效的能量存储，适用于配网的储、配一体化微网技术的出现，可以使很多传统难题迎刃而解。它可以提高电网运行的灵活性和可靠性，其作用主要体现在：削峰填谷、系统调频、事故备用、无功支持、随机负荷入网、孤网运行、核启动及电能质量治理等等。以下几个方面可在市场上率先应用：一是提升吸纳新能源并网能力;二是降低电力系统负荷峰谷差，提升电网和电力设备利用效率;三是提高供电可靠性和改善电能质量，作为配电系统应急电源;四是充当高效的车载电源并解决充电的方便性，促进电动汽车的大规模发展;五是电厂与用户实施电能交易时，储、配一体化微电网可直接担负调峰、调频任务，即：实现独立的“直供电”。
以上种种用途，客观上赋予了储配一体化微网投资、营运法人主体相对独立的话语权，它可以在配网和用户层级形成多元化市场经营主体，在电网运行安全性能得到提高的前提下，为当下电力领域的供给侧结构性改革提供有力的技术支撑，逐步形成电力市场中的发电企业、输配层级(电网)、储配一体化用户市场经营层级和政府参与的、又相互制约的多元化主体市场，这是历史发展之必然，也是电力改革的方向和初衷。
改革不是请客吃饭，更不是零和游戏，它应该是利益和市场在设定条件下的有序转移。衡量一项改革决策是否可行、是否成功，最终它应该达到 “1-1>0”的效果、而不是“1-1=0”、甚至是的“1-1<0”结果。我们提出的储配一体化微网，是建立在技术进步之基础上，它实际上是配网增值和延伸业务，是对现行电网体制和运行机制的有效补充和完善，让存量电力资产能够被充分利用、电网使用效率大幅提高，由于它的存在和壮大，可以达到“1-1>0”的效果。首先，它可以推动电动车的大规模使用，让电网公司售电量成倍增长、效益翻倍爆发，又无需投入巨额电网改造成本，同时拉动、引导社会资本有序进入电力行业;其次是由于它的广泛使用，来自用户侧更大的冲击负荷可以在用户侧化解，广泛使用输配一体的电网可让安全稳定运行更有保障;再者，随着储、配一体化微电网的广泛应用，可以培育一个庞大的配网增值业务“经营利益用户层级”，形成一个有一定独立话语权的、且带电力经营性质的多元化用户群体。
这种技术带来的是“各方多赢”效果，也是电力市场的“最大公约数”。
7、盘活现有存量电力资产。
根据国家能源局公布的数据，至2014年底我国电网总装机约13.6亿千瓦，在包括系统备用容量情况下，我国输、配电设施总容量超过14亿千瓦，而经常使用的容量6～10亿千瓦，全系统约有4～8亿千瓦容量闲置(含备用)，闲置容量情况复杂，有权属发电企业的、有权属电网公司的，还有大量权属电力用户的“专有设备、线路”，根据上面估算，全网“闲置的可用资产”超过6万亿。
储配一体化微电网将首先在配网层级盘活配电设施的闲置资产，它让配电设施从单一的输配电功能，变为具有“资本属性”的资产来利用。经测算，全网在用户配电层级至少有“闲置的可用资产”超过2万亿(2亿千瓦)，一旦这部分资产利用配网“增值业务”实现“资本化”后，其市值起码超过20万亿，有理由相信，这个庞大的市值可以拉动如：储能、输配电、网络控制、电动车等多个产业链保持10～20年的长时间增长。这也是我国经济在“新常态”下，充分利用“存量资产”、特别是“国有存量资产”，来拉动经济增长的有效方式和渠道。
8、对汽车减排的作用。
我们以2011年数据分析，全国机动车保有量为2.25亿辆，其中汽车1.06亿辆。国家统计局和海关总署数据显示，2011年中国的石油总消耗为4.9亿吨，其中国内累计生产原油为2.04亿吨、累计进口原油2.54亿吨，原油对外依存度为46%。汽车所消耗的燃油占整个中国石油消耗总量约三分之一，也就是说每天仅汽车就有约45万吨燃油消耗，以年增8%计算，到今天应该是60万吨左右，石油对外依存度也提高到近60%。
如果有50% 的汽车采用电动，以汽车发动机每燃烧1千克汽油，要消耗15千克新鲜空气，同时排出150—200克的一氧化碳(CO)、4—8克的碳氢化合物、4—20克的氧化氮等污染物计算。如果每天减少至30万吨燃油消耗，这相当于每天减少排放二氧化硫、一氧化碳、等污染物 6万吨、减少新鲜空气消耗450万吨减少二氧化碳排放90万吨，这个贡献是巨大的。
从石油是国家战略资源角度上看，中国总体上属于贫油国，也是全球邻国最多、与周边国家关系最为复杂的国家。对于国家安全而言，石油通道就是国家的根本，60% 的石油对外依存度，已经对我国经济和国防构成了巨大威胁，国家投入巨额资源建设缅甸通道、巴基斯坦通道、建立东盟，其核心就是为了开辟除了马六甲海峡外的经济和能源通道，其根本还是石油，即使建立了若干个石油战略储备库，我国空军持续作战资源依然堪忧，如果汽车每天减少30万吨燃油消耗，这无论对减排、经济和国防都具有重大意义。
9、对拉动经济增长、就业与促进产业升级换代的作用。
据测算，我国电网现阶段如果广泛使用储、配一体化微电网，对储能能力的需求直接投资约12.6万亿、36亿千瓦时，而且这一数值会随着全社会用电量的增长而增加、且基本不需要政府投入。投资储、配一体化微电网用途较多，地方政府可与国家电力改革同步推进，政府需要做的是：产业发展规划、制定(执行)政策、建立产业引导基金等工作，90%以上的投入应该是多元化的社会资本，它可以打破垄断，促进社会的公平、正义。
储、配一体化微电网是建立在市场需求基础上，发展起来的新型商业业态和技术，它是对配电网功能拓展以达到“业务延伸、增值”的结果，储、配一体化微电网服务对象除传统的配电系统动态增容、直供电、主动网、应急负荷等功能外，它还有一个主要用途是可以支撑电动汽车低成本、大规模使用，在我国仅电动汽车的市场规模就可以达到几十万亿。所以储配微网的广泛运用，可拉动储能、变配电设备、电动力汽车、金融等多个产业链爆发式增长。
建设这36亿千瓦时储、配一体化微电网，需要动力电池制造、储能站组装、设备安装、储配微网运营、维护等直接从业人口1100万(按1:1:1:2就业比例，每千瓦时0.6人计算)，如按产业链1:3～5的关系计算，拉动间接从业人口将达3000～6000万人，受惠人群超过2亿人口。12.6万亿储能产业的直接投资，还可以带动如：电动车产业、输变电产业、金融投资等多业态发展，有理由相信这些产业带来的全社会增加值将超过100万亿。
投资12.6万亿储能产业、建设36亿千瓦时储配微网，不仅可以拉动经济、带动产业，它还可以实现产业升级换代和技术、产业的战略性转移。上述投资和建设基本完成后，我国将率先在全球拥有一张“储能+智能”的高科技和高可靠性电网，这张电网将成为人类有电力发展史以来的首张“摧不毁、打不烂、拖不垮，可以运行到最后一台发电机、最后一条输电线路、最后一台变压器” 的牛皮筋电网，它可以面对世界上的任何威胁，这种电网要求没有任何节点和缺陷可以对电网造成大规模破坏效应，这才是真正意义上的“坚强电网”。以这种标准衡量，当今包括美国在内的西方国家电网没有一个合格，2003年美国的北美大停电就是明证。而储能技术的大规模运用，必将带动相关技术的突飞猛进，与其他国家拉开技术上的距离，它除了可以大规模带动国民经济发展外，还可以为我国发展功率电子等产业打下坚实基础。
目前我们所推荐的储、配一体化微电网平台技术已经具有世界水平，它完全可以成为中国继“高铁”后的又一张“国家名片”，在适应所在国制式后，向需要国成规模出口储、配一体化微电网系统，拉动我国外贸经济增长，为国家实施“一带一路”计划注入新的内容。
副题：
储能技术在发电侧的应用和弃风弃光问题的讨论
我国早期大力扶持风、光能源，投入巨资建设大量的风、光能源集中发电场所，其中比较有名的是建设所谓“陆上三峡”，现在对该问题“回头看”，发现实际运行中的弃风弃光率达到惊人的70% 左右，这种“无效投资”已达到一种触目惊心的浪费程度，也成为中央及全国人民心中之痛。
最近业内关于储能发展应用的讨论越来越热烈，人们都把储能当做解决弃风弃光问题的“灵丹妙药”了，甚至部分决策者脑子一热，或者服务(某些)企业“心态”过于积极的地方政府开始以此为由，出台连千瓦和千瓦时都说不清楚的政策文件时，这个问题又再次被提及。那么储能技术在电网应用中到底有没有价值?答案当然是“有”、而且要看你怎么用!它的合理应用涉及当今世界众多的高技术领域，而且涉及产业和技术的支撑，同时它还涉及供给侧结构性改革政策的“配套”。
首先需要明了“弃风、弃光”的根源所在。我国是一个能源分布极不均匀的国家，电网电源来源70%来自于火力发电，它不仅造成环境污染，其中最大的问题是火力发电调峰能力较差。就目前我国这张世界上已经最先进的智能电网而言，要实现负荷即时平衡的“秒级响应”调度，电网需要承受来自“发电侧”和“用户侧”两个方向的随机负荷冲击，电网能给出的“即时接纳随机负荷调节能力”最高也只有3%～5%，这就意味着：弃风弃光的根本原因在于电网“接纳能力有限”。
另一个问题是发、供电设施的建设理念问题。我国现行投资的风、光能源发电设施，依然依托传统的集中式发、供电模式，这种模式已经给电网平衡和调度带来了巨大挑战，这种建设理念和模式是否“可持续发展”值得商榷。
回到储能应用技术上，作者曾经和国家电网一位老院士专门讨论关于储能技术在电网的应用，老院士开口问到的一个关键技术就是：储能电池能否设计到10千伏电压平台使用，这对二次化学能源来说确实是个巨大的挑战，今天全世界的储能技术，还不足以支撑如此高的电压要求，但是在1000伏以内的电压平台应用然已经成熟，它在配电侧有着广阔的应用前景，而这位老院士真的就“看不到?不知道怎么办?也不想去研究!”，所以这不仅是一个发展理念与技术问题，更是一个需要以供给侧改革思路考虑的问题。
储、配一体化主动智能微电网技术恰恰是针对现今“发展方向和理念”困局，而诞生和发明的一种全新的平台级应用技术，创造性地将储能站在配网侧与传统变压器实施联动，实现动态的交、直流调整，
既保证了传统负荷可靠性、安全性的提升，同时也保证了传统储能电池十年以上的使用寿命，它形成的“直流侧”可以任意接入多种分布式主动电源，在相关设备实现“标准化”后，其建设代价还将进一步降低。当我们把传统的集中式风电场、光电场中的发电机，搬到街道、屋顶、工厂、学校、机关的哪一天，弃风、弃光问题将彻底成为历史!
这就是发展储、配一体化主动智能微电网技术的最大意义所在，它无论在政治上、经济上、民生上都具有重大的意义。
作者：再造 2017年6月
来源：美篇
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