微电网向移动化发展

2020-02-27 09:57:13

原创譯者AG 输配电世界

由ABB提供。

去年是[美国]停电次数和停电持续时间创纪录的一年。在加利福尼亚州，发生了大量的野火和极端天气，增加了火灾的危险。[PG&E]采取了多次持续时间很长的公共安全电源关闭(public safety power shutoff, PSPS)响应，对电力用户来讲，这并不令人满意。在全球范围内，极端天气事件导致了创纪录数量的风暴，同样是许多长时间停电的原因。

跟踪电力服务中断的几个小组指出，2018年非常糟糕，2019年可能会超过2018年。所有事实似乎都表明，这些极端事件正在成为新常态，要做好准备。那么如何做才能保持电力持续稳定呢?这个问题对监管者、公用事业甚至客户来说都是个真正棘手的问题。

在某些地区，住宅客户一直在购买便携式发电机，但是他们需要恒定的燃料来源。更合适的是分布式能源(DER)技术。分布式能源引起了公用事业公司的关注，他们可以在紧急状态下提供电力，但是仍有一些法规和技术问题需要解决。谁来支付设备费用，它将如何进入基本电价、分布式能源系统如何与公用事业公司的控制和保护系统很好地配合，等等?

不断涌现的解决方案

2018年，联邦爱迪生公司(ComEd)获得了伊利诺伊州商业委员会的批准，与正在进行的Bronzeville社区微电网(BCM)合作开发了第一个公用事业微电网集群。联邦爱迪生公司表示，该社区微电网包含分布式能源技术，例如电池储能系统、光伏(PV)太阳能电池板和可控发电。能源部为该项目提供了三笔资助。该项目结合了城市微电网所需的多种创新技术的部署，包括开发具有联网功能的智能逆变器。

商业和工业客户对分布式能源技术的兴趣日益浓厚，这些技术可以在发生断电时迅速解决问题。由柴油发电机、天然气发电机、燃料电池、液流电池等驱动的微电网在列表中居首位，但太阳能似乎是首选技术。毕竟，太阳提供了燃料，并且没有活动部件。

消费者倾向于使用简单易用的技术。光伏面板绝对简单易用。随着价格的下降，消费者也可以使用各种各样的光伏系统。每个周末去任何一家大型家庭装潢商店，都有众多的光伏销售人员充斥过道，向客户信誓旦旦地保证紧急供电或削减电费。

但是，这些系统并不是微电网，因为在失去与电网的连接时，这些设施并不能够工作。重要的一点是，这些设备已被我们的客户所接受，但是当电源不可用时，必须对其进行修改使其成为有用的解决方案。

在所有关于微电网的讨论中，设备究竟是什么?IEEE(电气与电子工程师协会)将微电网定义为“一组相互连接的负载和分布式能源，有着明确的电气边界，它们相对于电网充当单个可控实体。” 此外“微电网可以与电网连接或断开连接，以使其能够在并网或孤岛模式下运行。”

有趣的是，微电网产品——移动微电网最近成为新的热点。该设备在任何意义上都是微电网，而且是便携式的。可移动微电网的概念已经存在了很多年，但是由于关于微网的信息都集中在对长时间停电的处理，因此它引起了人们的注意。

移动微电网历史

在偏远地区的军事部署是便携式电源系统的首批应用，而自包含的微电网非常有意义。需要一种可靠的电源系统，可以将其包装在运输容器中并快速部署。这种安排成为可移动微电网的基础。

微电网控制系统，由ABB提供。

不管开发可移动微电网的目的是什么，它都在偏远和人口稠密的地区得到利用，而关键要素是模块化。请记住，数十年来公用事业一直在利用移动变压器、开关设备、变电站和许多其他便携式设备，现在供应商正在电网侧和用户侧添加移动微电网。

2016年，早期新闻报道称ABB，Laing O'Rourke和澳大利亚可再生能源署之间的合作设计了首批便携式混合微电网。它被称为SunSHIFT，是使用光伏和柴油发电的混合系统，系统考虑了未来的储能功能。该混合动力系统包括一个141 kWp峰值的光伏阵列和1 MW的现有柴油发电机组，它们位于澳大利亚昆士兰州的偏远地区。

据报道，这种早期的SunSHIFT系统在出厂后一周内就投入使用，“六个月后就被打包包装并搬到其他地方继续使用。” 拆卸需要大约170个小时的工作。今天的SunSHIFT设备已经成熟，并提供了广泛的功能，例如最近在澳大利亚发布的OZ Minerals SunSHIFT混合动力系统。它包括一个250 kW的锂离子电池，250 kWp的光伏系统和一个与柴油发电机集成的10 kW风力发电机。

ABB电网边缘解决方案业务负责人Maxine Ghavi表示：“ 30多年来，ABB一直是微电网和电池储能系统的开拓者。在第一个混合微电网中使用了ABB的微电网控制和自动化系统，并且该混合微电网控制和自动化系统已经发展成为服务于当今电网格状微电互联的控制系统。它可以应用于混合微电网系统使用的任何类型的多种发电源。这种自动控制器(系统的大脑)旨在有效地集成多个发电源。”

Ghavi还说：“它已成为当今模块化微电网网状PowerStore储能系统的关键元素，该系统不仅可以为长时间停电提供连续和有弹性的电源，还可以用于调峰和负载管理。”

大约在同一时间，另一个类似系统来自GE。GE开发了所谓的“盒子里的微电网”。它是一种混合微电网，包含光伏、电池、柴油或天然气发电机组及其Predix软件。GE表示，这是一种分布式电源，可用于薄弱电网区域、离网应用、偏远地区或遭受风暴破坏的地点。它也被设计为：在需要更多功率时易于扩展[的模块化设计]。

最近，GE还开发了车辆到电网(V2G)分布式能源系统。GE的V2G微电网系统使用电动汽车(汽车、公共汽车、卡车等)作为电源。它们具有独特的能力，可以将部分放电的车辆开到最近的电网通电部分进行充电。这对于在电网的特定部分长时间停电是理想的。有关更多详细信息，请参见《 11月T&D世界》杂志的“提前充电”部分。

模块化

Saft的子公司Go Electric提供可快速部署的便携式、模块化、自组型微电网。该公司一直在提供用于军事和民用的模块化微电网系统。

军用微电网初创公司Go Electric希望为私营行业带来高弹性能源解决方案

去年宣布的一个值得注意的项目是为夏威夷大岛的帕克牧场开发的400 kW微电网。Go Electric报道说，牧场需要泵站为其牲畜提供水，多年来，停电一直是向牲畜提供充足水的大问题。微电网包括一个225 kWp的光伏阵列，250 kW的储能和柴油备用。

施耐德电气的Villaya Emergency是一种易于运输的模块化模块化光伏微电网。它被设计为即插即用的微电网，易于安装，通常在到达最终目的地后不到30分钟内即可安装。微电网由光伏面板供电，具有电池储能、逆变器和远程监控功能。施耐德电气将移动系统描述为模块化的，其套件的额定功率为7 kWp至65 kWp(24至240个模块)。

仅拥有太阳能电池板在停电期间无法提供电力。他们需要能够通过储能断开与电网的连接，这就是Tesla Solar一直在努力的方向。Tesla Solar提供屋顶光伏发电、电子产品及其Powerwall储能系统。这些模块化系统并不便宜，但是在加州2019年断电和2019年飓风季节之后，消费者正在考虑进行投资。

移动微网技术是可用的，并且可以快速部署，但是该技术需要地方、州和联邦级别的监管支持。如果我们能够克服这些障碍，那么电力系统的利益相关者和客户就可以从弹性和可靠的电网中受益。对于参与电力输配系统的每个人来说，这是一个有趣的时刻。