美欧日正加快分布式能源的建设
由于电网输送的是交流电(AC),而再生能源系统则产生直流电(DC),为有效整合两种不同形式的电力,业界正兴起太阳能、智慧电网与储能叁大系统互相整合的新型微电网概念,激励相关系统业者投入布局新一代智慧能源管理技术。目前欧美及日本皆正加快微电网布建脚步,其中,欧洲地区装设的太阳能系统瞬间总发电量已占整体电网40%以上。
微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源,即含有电力电子接口的小型机组,包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧,具有成本低、电压低以及污染小等特点。
目前欧美及日本皆正加快微电网布建脚步,其中,欧洲地区装设的太阳能系统瞬间总发电量已占整体电网40%以上,尽管部分系统备而不用,但平均发电量占比仍趋近10?20%;而美国再生能源发电比重亦超越10%,预计于2020年更将倍增至20%;至于日本则响应非核家园理念,积极推广再生能源建案。具体如下:
美国
ERTS合作组织由美国的电力集团、伯克利劳伦斯国家实验室等研究机构组成的在美国能源部和加州能源委员会等资助下,对微电网技术开展了专门的研究。CERTS定义的微电网基本概念:这是一种负荷和微电源的集合。该微电源在一个系统中同时提供电力和热力的方式运行,这些微电源中的大多数必须是电力电子型的,并提供所要求的灵活性,以确保能以一个集成系统运行,其控制的灵活性使微电网能作为大电力系统的一个受控单元,以适应当地负荷对可靠性和安全性的要求。CERTS定义的微电网提出了一种与以前完全不同的分布式电源接入系统的新方法。传统的方法在考虑分布式电源接入系统时,着重在分布式电源对网络性能的影响。按传统方法当电网出现问题时,要确保联网的分布式电源自动停运,以免对电网产生不利的影响。而CERTS定义的微电网要设计成当主电网发生故障时微电网与主电网无缝解列或成孤岛运行,一旦故障去除后便可与主电网重新连接。这种微电网的优点是它在与之相连的配电系统中被视为一个自控型实体,保证重要用户电力供应的不间断,提高供电的可靠性,减少馈线损耗,对当地电压起支持和校正作用。因此,微电网不但避免了传统的分布式发电对配电网的一些负面影响,还能对微电网接入点的配电网起一定的支持作用。
欧洲
欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合,并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场,共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。目前,欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论,并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等。即,为分布式电源与可再生能源的大规模接人以及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。
日本
日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实背景,展开了微电网研究,但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性电力需求。日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统(FRIENDS)其主要思想是在配电网中加人一些灵活交流输电系统装置,利用控制器快速、灵活的控制性能,实现对配电网能源结构的优化,并满足用户的多种电能质量需求。目前,日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一。
微电网已成为今年能源产业的发展重点;由于其须具备即时监控、双向功率控制、区域用电预测与协调等功能,因而也带动通讯模组、高速开关及隔离功率元件导入需求,吸引相关供应商蜂拥抢市。
核能研究所核能仪器组智网分组长张永瑞表示,再生能源系统供电量变动剧烈,且须透过直流对交流(DC-AC)转换机制才能顺利併入主电网,一旦应用比重增加,势将造成主电网电压浮动和频率稳定性不佳等问题;所以,随着再生能源渗透率持续增长,各国能源主管机关也已配合展开结合主电网、太阳能及储能系统的微电网试点计画,以确保供电品质。
张永瑞也透露,现阶段美国施行微电网政策的脚步最快,近期已发布2013?2015年的微电网研究计画,并已设置六个试点运行示範区,做为未来全面落实智慧电网的试金石。
作为微电网企业,抓住智能电网发展为微电网带来的机遇,要做好以下几方面的工作。一是应在市场真正启动,微电网大规模应用之前,练好内功,解决好各种微电网核心技术问题。二是应加大微电网技术的研发投入,加快技术进步速度。三是应下大力气做好微电网示
范工程,把微电网的用途、优点充分详尽的展示出来。四是应积极参与微电网标准制定工作。
各国持续投入建设智慧电网、微电网和太阳能系统,已掀动节能控制和无线连结方案的强劲需求。据市场研调机构报告指出,在智慧能源管理的风潮带动下,2015年物联网连线装置数量将超过一百五十亿个,到2020年更将上看五百亿个节点,足见该市场极具前景。
因应未来上百亿能源管理节点的通讯需求,芯科实验室亦将结合旗下数位讯号处理器(DSP)、浮点运算技术,以及EnergyMicro的32位元低功耗微控制器方案,布局多模无线通讯SoC,让智慧能源管理系统内部的无线收发器支援sub-GHz到2.4GHz频段,全面覆盖低功耗蓝牙(BluetoothLE)、ZigBee、802.15.4(g)、KNX和ANT 等通讯协定,协助系统业者实现更灵活的设计。