在国家能源局不久前公示的首批55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目中，园区能源互联网综合示范项目占12个。目前我国拥有国家级、省级等各类开发区近2000个，园区企业用能需求空间巨大。园区智能微网建设关键技术的突破和相关集成示范工程也日益受到行业关注。日前，由中国电科院参与的国家863计划项目“园区智能微电网关键技术研究与集成示范”通过中国电工技术学会成果鉴定。该项目的技术亮点是什么?将为我国园区能源智慧系统建设带来怎样的助益?
8月11日，在河北保定英利三期工业园区内，实验楼外墙上安装的高效单晶熊猫光伏组件在阳光下闪烁着耀眼的光辉。在这个负荷水平300千瓦的园区内，白天依靠光伏系统为负载供电，夜晚则通过电池储能及柴油发电机系统保证负载的安全运行。这只是国家863计划项目“园区智能微电网关键技术研究与集成示范”中工业园区微网示范工程的掠影。
为了推进“互联网+”在能源领域的创新性应用，促进新能源发展及经营管理方式的变革，2014年，国家863计划项目“园区智能微电网关键技术研究与集成示范”获批立项，由中国电科院专家担任项目负责人。日前，项目通过中国电工技术学会成果鉴定。项目重点突破光储微网发电技术，建立了我国典型光储微网系统仿真模型，并在保定英利工业园区及深圳欣旺达居民园区开展分布式光伏/储能微电网工程示范，形成了一套分布式光伏+储能的推广解决方案。
提升分布式微电网核心技术竞争力
技术引领
在园区微网内配置储能设备可以保证供电系统的安全稳定运行，而目前储能设备成本较高，如何在保证供电系统安全稳定运行的前提下使前期投资成本达到最小，是园区微网建设前期规划中遇到的难题之一。为了解决这个问题，中国电科院的技术专家开展了独立微网储能容量优化配置的研究。项目负责人李建林说：“我们基于光储微网的实际拓扑结构，研究了光伏与储能的协同配置方法，并开发了相应的储能容量优化配置软件，基于该软件设计的储能容量在保证园区微网内负荷供电可靠性的同时，能最大限度地保证清洁能源不被浪费，节约了系统运行成本。”
项目中，工业园区型微网包含了4种类型的发电单元：分布式光伏发电系统、柴油发电机、电池储能系统及飞轮储能系统。如何对这些发电单元进行协调管理，保证园区微网内用户的安全用电是工程后期调试中面临的最大难题。项目组经过为期数月的现场调试，从发电单元自身性能的优化到上层监控系统数据传输速度的改进，最终项目组成功完成了上层能量管理控制器的集成设计，保证各发电单元在实际工况中协调有序运行。
园区微网在运行过程中还必须能实现并离网暂态过程的无缝切换。而项目要达到的目标——将无缝切换的时间控制在20毫秒以内，这在世界范围内也是一项比较苛刻的要求。基于上述技术指标要求，项目组与并网开关制造商及能量管理策略供应方进行了多次技术研讨，制定了多种并离网切换运行方案，并邀请相关专家进行了方案评审，最终制定了基于储能变流器控制微网公共连接点开关的解决方案，实现园区微网系统的无缝切换。
唯创新者近，唯创新者胜，唯创新者强。项目成功攻克了光/储微网发电技术中的若干瓶颈问题，促进了相关产业的技术进步，带动了新能源行业的发展，推动了产业化进程，提升了我国在分布式微电网发电领域核心技术的竞争力。基于实际光储微网示范工程，项目组研制出了多种光伏发电、储能、电能质量治理系列产品，促进国内新能源行业相关课题的研究和开发。
据项目组成员、中国电科院储能系统集成与配置技术研究室副主任李蓓介绍，这一项目可以推动分布式光伏、电池储能系统等智能微电网关键设备的应用，形成涵盖光伏、储能、电力电子及监控装置的上下游产业链，预计未来的市场规模可达到百亿元。
为建设智慧能源系统铺路
园区示范
工业园区：在英利三期工业园区内，西侧和南侧外墙上安装了光伏板的实验楼格外醒目，这栋实验楼外侧的光伏发电系统装机容量为605峰千瓦，光伏逆变器及其汇流箱均安装在楼顶。在实验楼的地下室内，还集成安装了200千瓦时的电池储能系统、1.5千瓦时的飞轮储能，和100千瓦的柴油发电机系统。这些发电单元构成了工业园区的供电系统，并结合建筑大楼负荷构建具备并网和离网运行能力的智能微电网系统。
园区的白天用电负荷较大，且比较平稳，夜间负荷较小;白天和夜间负荷曲线变化接近阶跃函数，且发生变化的时间点基本相同。
园区微网系统平时并网运行，光伏发电系统首先为负载供电，多余电能可实现余电上网。在并网运行过程中，飞轮储能联合电池储能可以平抑光伏的功率波动，保证公共连接点的电能质量。
在大电网发生故障或进行安全检修时，微网系统就离网运行，此时光伏系统联合储能系统为负载供电，若储能系统能量耗尽，则可启动柴油发电机组来确保负荷的不间断运行。
据测算，605千瓦光伏系统在25年的寿命期内共能产生约979万千瓦时的电能，平均每年产生39万千瓦时电能。与同等电量火电厂相比，相当于25年节约标准煤约3427吨(以火电煤耗每度电耗标煤350克计)，减排二氧化碳7900吨、二氧化硫73吨、氮氧化物21吨，将大大助力工业园区的节能减排。
居民园区：项目同时还在深圳市光明新区欣旺达锂电池生产基地宿舍园区内，开展了居民园区工程示范。该园区特点为白天用电负荷少，夜间用电负荷多，负荷随机性较大且微网能量组成形式简单，只包含光伏发电系统和锂离子电池储能系统。
园区内光伏发电系统装机容量460峰千瓦，分别安装在园区三栋厂房的屋顶;电池储能容量为660千瓦时，采用了一台250千瓦主储能变流器和一台100千瓦辅储能变流器并网，其中主储能变流器主要实现并网功率控制及离网电压频率控制，辅储能变流器主要实现系统三相四线电流不平衡补偿。
该园区微网公共连接点上级设置了两路380伏线路，一路为工业用电电网，另一路为民用用电电网。当光伏发电有富余时(即除了给电池充电和微网负荷供电外还有富余)，输送到工业用电电网;当光伏发电欠缺时，从民用用电电网上取电，最大程度节约系统运行成本。
这一居民园区示范工程同样也能产生可观的减排效益。据测算，460千瓦光伏系统在25年寿命期内共产生约744万千瓦时的电能，平均每年产生30万千瓦时电量。与同等电量火电厂相比，相当于25年节约标准煤约2636吨(以火电煤耗每度电耗标煤350克计)，减排二氧化碳6076吨、二氧化硫56吨、氮氧化物16吨。
(中国电科院供图)
英利三期工业园区。
工业园区光储微电网电池储能系统。
居民园区光储微电网分布式光伏发电系统。
居民园区光储微电网光伏逆变器。
