面向新型电力系统的微电网与大电网协同关键问题研究

面向新型电力系统的微电网与大电网协同关键问题研究（简版报告） 电力圆桌项目课题组 电力圆桌项目 电力圆桌（全称电力可持续发展高级圆桌会议）项目于 2015 年 9 月启动，旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究，并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 中国能源研究会于1981年1月成立，是由从事能源科学技术的相关企事业单位、社会团体和科技工作者自愿结成的全国性、学术性、非营利性社会组织，全国性4A级社团。接受业务主管单位中国科学技术协会、社团登记管理机关民政部的业务指导和监督管理。目前累计单位会员800余家，个人会员10万余人，设有12个工作委员会、42个专业委员会和5个分会，秘书处（办事机构）设有8个部门以及1个杂志社。中国能源研究会坚持“围绕中心、服务大局，研究、咨询、交流、服务”的宗旨，团结能源领域的科技工作者，发挥能源科技高端智库的作用，服务能源科技进步和体制机制创新，积极开展能源领域的决策咨询服务和重大政策与课题研究，以及能源科技评估、团体标准制定、科学普及等工作，推动国内外的学术交流与合作，成为国家能源管理部门与企业联系的桥梁和纽带，是中国能源领域最具影响力的学术团体之一。中国能源研究会是国家能源局首批16家研究咨询基地之一，为政府决策、部署能源工作发挥了积极作用。 Cover Image @Freepik所使用的方正字体由方正电子免费公益授权 面向新型电力系统的微电网与大电网协同关键问题研究 Coordination between Microgrids and the Bulk Power Systemunder a New Power System 目 录 摘要���������������������������������������������������������������������������������������������011�面向新型电力系统的微电网与大电网发展形势及面临问题������������041�1 微电网基础概念����������������������������������������������������������������������������041�2 微电网与大电网协同发展的困难与挑战�������������������������������������������062�微电网典型应用场景和运营模式�������������������������������������������������082�1 微电网典型应用场景���������������������������������������������������������������������082�2 微电网典型运营模式���������������������������������������������������������������������123�微电网与大电网协同发展关键举措���������������������������������������������173�1 强化顶层设计�������������������������������������������������������������������������������173�2 提升调控能力�������������������������������������������������������������������������������184�微电网技术经济性综合评价�������������������������������������������������������204�1 技术经济指标的选取���������������������������������������������������������������������204�2 技术经济评价模型�������������������������������������������������������������������������224�3 评价方法与流程����������������������������������������������������������������������������234�4 技术经济指标应用案例������������������������������������������������������������������245�政策需求与建议������������������������������������������������������������������������27参考文献��������������������������������������������������������������������������������������29 摘要 “双碳”目标下，我国新型电力系统的低碳化、清洁化转型进一步提速。为有效应对复杂多变的国际形势，切实保障我国能源供应安全，必须开发和利用好用户侧资源和分布式电源，加强本地自平衡能力，实现源网荷储一体化项目、微电网等自平衡单元和大电网的协同发展。 2015 年以来，国家能源局颁布了系列文件，引导、支持微电网取得了一定的发展。总体来看，当前微电网、源网荷储一体化项目等自平衡电源的开发与利用还存在一些问题，包括微电网的应用场景和运营模式及对大电网影响尚不清晰，对于多元负荷、储能、分布式能源等多种自平衡单元的灵活资源特性匹配的研究不够深入，以及缺少相关政策体系和市场机制引导微电网健康发展。为此，本课题在总结微电网等自平衡单元与大电网协同发展面临问题的基础上，分析微电网典型应用场景和运营模式，提出微电网与大电网协同发展关键举措以及相应的政策建议，为保障我国能源安全、实现“双碳”目标提供有力支撑。 课题组发现，目前微电网与大电网的协同发展存在几大问题，包括社会各界对微电网认识不统一，对微电网的概念和内涵理解存在偏差；微电网政策指引不明晰，影响微电网与大电网协同规范发展；微电网相关技术成熟度和稳定性需要满足大电网的需求。 我国微电网应用场景丰富，主要包括商企建筑微电网、工业园区微电网、居民护用微电网、村镇社区微电网和偏远地区微电网等。为实现运行效率和用能成本最优，不同场景的微电网都需要由统一的运营主体进行整体运营，并对内部电源、电网、储能、用户等不 同主体及外部电网进行协调。根据与大电网关系不同，可以分为并网自用型、并网公用型和独立型微电网。 我国微电网与大电网协同发展具备良好基础。技术成熟度的提升、政策的有力支持、市场需求的持续增长、经济性的逐步改善以及运行模式的不断创新，共同构成了微电网与大电网协同发展的良好基础，为实现清洁、高效、可靠的电力系统提供了可能。 课题组认为，推动微电网与大电网协同发展，可以从强化顶层设计、提升调控能力两方面入手。在强化顶层设计方面：一是强化规划统筹引领，开展微电网与输配电网协同规划，充分发挥输配电网资源优化配置平台作用，做好微电网项目需求收集，引导不同电压等级、不同类型并网型微电网合理布局。二是推动关键技术创新，攻关微电网与输配电网协同规划技术、微电网“源网荷储”一体化控制技术、远程运维技术，建设微电网在线监测系统。三是完善技术标准体系，健全微电网规划设计标准，明确微电网的负荷需求分析、电源配置、网架布局、继电保护、能量管理系统等规划设计原则。 在提升调控能力方面：一是提高协调运行水平，对于 10 千伏及以上微电网，按照调度协议确定的交换功率，优化系统调节资源，明确电网容量裕度，保障新能源足额消纳。二是差异化参与需求响应，为不同电压层级微电网提供响应能力评估、参与策略制定等服务，优先将微电网纳入可调节资源库，细化入库资源多时空维度调控特性。三是建立高效信息共享机制，及时、规范、准确公开影响微电网运行的各类电网数据，辅助微电网优化运行策略，进一步提升微电网新能源消纳水平和供电质量。 基于上述研究发现，为推动微电网与大电网的协同发展，课题组建议： （1）推动社会各界对分布式新能源发展共同责任的共识，倡导分布式新能源业主和用户积极参与微电网与大电网的协调规划和运行。 （2）定期开展配电网分布式新能源承载力计算，逐步建立微电网有序发展的评估预警机制和全过程差异化管理。 （3）适时修订配电网规划设计、分布式新能源并网相关技术标准。结合高渗透率分布式新能源接入对配电网规划和运行的影响，对行业及电网公司相关配电网规划设计技术标准进行制修订。 （4）鼓励和扶持商业运营模式创新，构建完整的商业化运作流程，降低微电网项目的投资风险，并保障收益稳定性。依靠政策性银行前期支持，保险、担保公司配合，降低投资风险。 面向新型电力系统的微电网与大电网发展形势及面临问题 微电网可解决大量位置分散、形式多样、特性各异的分布式电源简单直接并网运行对电网和用户造成的冲击，减小其接入对电能质量、系统保护、系统运行等带来不利的影响。依托传统电网在技术、管理、运营、服务等方面长期累积的优势，微电网在促进分布式新能源消纳、提升电力普遍服务水平、保障个性化用能需求、提升能源综合利用效率等方面，将更好地发挥自身优势和独特作用，但目前仍面临如何与大电网协同发展的问题。 1.1微电网基础概念 世界各国发展微电网的驱动力和历程不同，对微电网定义的理解存在一定差异。美国重点考虑用户的电能质量和供电可靠性，关注微电网的“可控”和“自治”；欧盟更多考虑微电网在提升清洁能源发电渗透率、满足用户对多样化能源和电能质量需求等方面的潜力；日本对微电网的需求集中在解决海岛供电和提升供电可靠性，其关于微电网的定义更多地强调“自治”。表 1 为国外主要机构对微电网的定义。 在综合考虑国外情况的基础上，结合我国国情，现行国家标准（GB/T33589-2017、GB/T51341-2018 等）提出了我国微电网的定义如下：微电网是由分布式发电、用电负荷、监控、保护和自动化装置等组成（必要时含储能装置），是一个能够实现内部电力电量基本平衡的小型供用电系统。微电网分为并网型微电网和独立型微电网。国家发改委、国家能源局在 2017 年发布的《推进并网型微电网建设试行办法》（发改能源〔2017〕1339 号）中，给出了微电网“微型、清洁、自治、友好”的基本特征，细化了微电网定义中电压等级、系统容量、可再生能源装机容量及占比、能源综合利用效率以及与输配电网的交互电量等量化指标要求。 随着我国能源电力转型的深入推进，微电网的功能定位不断演化，在构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统过程中，其作用发挥日益凸显。在这一背景下，课题组认为需要提出适应新形势、新要求的微电网概念。综合考虑国内外研究成果，结合微电网在新型电力系统中的定位和功能，本课题提出前瞻性和包容性的微电网定义：微电网是一个由分布式电源、储能系统、负荷和智能控制设备组成的独立小型电力系统，能够在并网和孤岛模式下灵活运行和自主管理。它不仅是电力供应和管理的载体，更是整合可再生能源、提高能源利用效率、增强电力系统可靠性的关键手段。 微电网的优势和重要作用体现在以下四个方面： 1. 保供作用：微电网能够在特定区域内提供可靠的电力供应，特别是在偏远地区或电力供应薄弱的区域，有效弥补主电网的不足。在主电网发生故障时，微电网的孤岛运行能力可以确保关键设施的电力供应，减少停电带来的损失。 2. 消纳作用：微电网可以充分利用本地的太阳能、风能等可再生能源，提