隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求特別是電能需求也隨之迅速增長(zhǎng)。伴隨電能需求的飛速增長(zhǎng)，電網(wǎng)的規(guī)模也愈來(lái)愈大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)和超大規(guī)模網(wǎng)架帶來(lái)的弊病也日益顯現(xiàn)。往往為了保證用戶提出的越來(lái)越高和越來(lái)越多樣化的安全性和可靠性要求，運(yùn)行成本和運(yùn)行難度亦與日俱增。

基于此，各國(guó)都已經(jīng)在分布式發(fā)電的基礎(chǔ)上開(kāi)展微電網(wǎng)的研究，各國(guó)都立足于本國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)際問(wèn)題，提出了能夠適應(yīng)其自身的微電網(wǎng)概念和發(fā)展目標(biāo)。經(jīng)過(guò)多年的探究，已經(jīng)證明，微電網(wǎng)對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)提高能夠起到重要的意義，另一方面對(duì)我國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)，特別是內(nèi)蒙古、新疆、西藏等地牧區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展有更深遠(yuǎn)的作用。

微電網(wǎng)的概念

相對(duì)于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言，獨(dú)立的控制單元變成了體現(xiàn)微電網(wǎng)的關(guān)鍵，其作用和控制理念是把工業(yè)控制當(dāng)中的FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FieldbusControl System)和DCS(分散控制系統(tǒng)DistributedControl System)控制理念在電網(wǎng)當(dāng)中實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展。

日本學(xué)者提出：基于獨(dú)立控制單元的靈活可靠的智能能量供給系統(tǒng)(FRIENDS)，其主要思想就是在配電網(wǎng)絡(luò)中加入足夠靈活的交流輸電系統(tǒng)控制裝置，并利用控制器快速和靈活的控制性能來(lái)完成微電網(wǎng)的能源構(gòu)成、分配和使用的優(yōu)化，在滿足用戶的多種電能質(zhì)量的前提下，縮減成本。

另一方面微電網(wǎng)技術(shù)的供電部分同分布式發(fā)電相似，每一個(gè)單獨(dú)的微電網(wǎng)當(dāng)中必須包含獨(dú)立電源。這就保證了微電網(wǎng)技術(shù)在處于孤島運(yùn)行時(shí)能夠不間斷向用戶供電，但同時(shí)由于微電網(wǎng)還要考慮并網(wǎng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)和并網(wǎng)瞬間的暫態(tài)影響，處于在微電網(wǎng)中的配電結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì)，并要求能夠保證在并網(wǎng)時(shí)不會(huì)對(duì)所并入電力網(wǎng)絡(luò)造成失穩(wěn)運(yùn)行。

另一方面還要保證微電網(wǎng)中的用電用戶，特別是敏感負(fù)荷的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就需要對(duì)敏感負(fù)荷的接線進(jìn)行單獨(dú)的特殊設(shè)計(jì)。例如：將不重要的用電負(fù)荷接在同一條回饋線路上，敏感或是重要的用電負(fù)荷接在另外的回饋線路上，同時(shí)把電源或儲(chǔ)能元件、相應(yīng)的控制系統(tǒng)以及調(diào)節(jié)和保護(hù)設(shè)備與敏感、重要的負(fù)荷連接在同一條回饋線路上。這樣便使得微電網(wǎng)與主網(wǎng)解列時(shí)，通過(guò)各種隔離裝置同時(shí)解列一些不重要的負(fù)荷，但同時(shí)保證重要的負(fù)荷和用電用戶的正常用電不受影響。

對(duì)于微電網(wǎng)中的電源部分，由于各個(gè)國(guó)家和各個(gè)地區(qū)對(duì)于微電網(wǎng)的定義和研究方向以及情況的不同，其對(duì)于微電網(wǎng)當(dāng)中所使用的電源也做了不同的定義。例如，美國(guó)提出微電網(wǎng)電源中大多數(shù)必須是電力電子型的，結(jié)合現(xiàn)有的控制設(shè)備和控制系統(tǒng)之后，確保能夠成為一個(gè)集成系統(tǒng)運(yùn)行和管理，使其微電網(wǎng)的運(yùn)行能夠作為大電力系統(tǒng)的一個(gè)受控單元。

又例如歐洲對(duì)于微電網(wǎng)電源是這樣闡述的：歐洲電網(wǎng)積極鼓勵(lì)社會(huì)各界廣泛參與電力市場(chǎng)，其中能源形式包括風(fēng)、光、潮汐以及沼氣發(fā)電等各種新能源。這是智能電網(wǎng)思想的一個(gè)體現(xiàn)，微電網(wǎng)中的能量控制的智能性和能量利用的多元化等特點(diǎn)也使其成為歐洲未來(lái)智能電網(wǎng)的重要組成部分。

內(nèi)蒙古電網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

內(nèi)蒙古電網(wǎng)供電區(qū)域目前為自治區(qū)中西部六市二盟，包括呼和浩特市、包頭市、烏海市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市、烏蘭察布市、阿拉善盟、錫林郭勒盟，供電區(qū)域面積約72萬(wàn)平方千米，人口約1230萬(wàn)人。目前，電網(wǎng)已投運(yùn)500千伏變電站14座，變電容量1800萬(wàn)千瓦伏安，線路長(zhǎng)度3055千米，220千伏變電站86座，變電容量2149千瓦伏安，線路長(zhǎng)度8825千米。

電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度裝機(jī)容量3638萬(wàn)千瓦，其中火電3064萬(wàn)千瓦，水電及生物質(zhì)58萬(wàn)千瓦，風(fēng)電516千瓦。電網(wǎng)最高發(fā)電負(fù)荷1995萬(wàn)千瓦，區(qū)內(nèi)最高供電負(fù)荷1260萬(wàn)千瓦，風(fēng)電最高發(fā)電312萬(wàn)千瓦。

目前內(nèi)蒙古電網(wǎng)有豐泉-萬(wàn)全，汗海-沽源-平安城2個(gè)向華北電網(wǎng)送電的通道，共計(jì)4回500千伏線路，最大外送電力390萬(wàn)千瓦。

預(yù)計(jì)在國(guó)家“十二五”規(guī)劃的五年內(nèi)，內(nèi)蒙古裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)12.8%，新增負(fù)荷990萬(wàn)千瓦。同時(shí)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，增加風(fēng)能等新型清潔能源的裝機(jī)規(guī)模和容量，減緩傳統(tǒng)能源發(fā)電的發(fā)展速度，逐漸改變和調(diào)整內(nèi)蒙古地區(qū)的發(fā)電能源構(gòu)成。

在目前內(nèi)蒙古電網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，也凸顯出了一些尚待改進(jìn)或是尚未解決的問(wèn)題。例如中低壓配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與城市、農(nóng)村的應(yīng)急和社會(huì)發(fā)展不相適應(yīng)、不夠協(xié)調(diào)。城市、農(nóng)村特別是牧區(qū)的中低壓配電網(wǎng)絡(luò)不能完全適應(yīng)上級(jí)高壓網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，同時(shí)也不能夠很好地滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的用電需求，主要體現(xiàn)在：配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)較為薄弱;部分地區(qū)設(shè)備老化;牧區(qū)供電能力不足等等。

反觀內(nèi)蒙古電網(wǎng)所擁有的風(fēng)電和光伏電力資源十分豐富，特別是在牧區(qū)和電網(wǎng)邊緣地帶，但目前新能源發(fā)電的送出情況卻不容樂(lè)觀。目前內(nèi)蒙古電網(wǎng)的投資能力尚無(wú)法滿足特別大規(guī)模的風(fēng)電送出要求。

原因有三：內(nèi)蒙古風(fēng)電場(chǎng)分布大都處于高壓主網(wǎng)路的邊緣，風(fēng)電接入電網(wǎng)距離少則幾十千米，多則上百千米，這就使得風(fēng)電的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)火電;在風(fēng)電網(wǎng)附近沒(méi)有形成單獨(dú)供用電的體系和配套設(shè)施，這樣不僅增加了部分地區(qū)的供用電投資成本，也在一定程度上阻礙了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展;由于風(fēng)電的供電隨機(jī)性較大，就目前而言，還缺乏用針對(duì)非用電高峰所發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)施和設(shè)備。

對(duì)于風(fēng)電并網(wǎng)的問(wèn)題，在2010年內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司也制定出了相關(guān)的解決方案和建議使用的措施。例如：加大抽水蓄能電站的建設(shè)力度，增加抽水蓄能電站在電網(wǎng)調(diào)峰過(guò)程中的地位和作用;提高外送通道在用電低谷時(shí)的送電容量;同時(shí)增加供熱機(jī)組在供熱期的調(diào)峰能力等。

微電網(wǎng)在內(nèi)蒙古電網(wǎng)中使用展望

我國(guó)的電力系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了智能化、大電網(wǎng)、高電壓、長(zhǎng)距離、大容量階段，電力網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定因素都會(huì)影響整個(gè)供電電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

為此而提出的分布式發(fā)電技術(shù)以及相關(guān)解決方案，雖然能夠在一定程度上解決地區(qū)的供電，但在電力系統(tǒng)管理邊緣的大量類似于分布式電網(wǎng)電源的并網(wǎng)，很有可能因?yàn)樽陨黼娫吹挠绊懺斐呻娏ο到y(tǒng)的不易控、不安全和不穩(wěn)定，而影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和穩(wěn)定使用。隨著智能電網(wǎng)的理念的推廣，各省網(wǎng)公司都在加緊驗(yàn)證與探索適合自身電網(wǎng)區(qū)域的智能電網(wǎng)構(gòu)成和標(biāo)準(zhǔn)。只有在智能電網(wǎng)的控制基礎(chǔ)情況下，微電網(wǎng)技術(shù)才能夠保證其并網(wǎng)與解列時(shí)不會(huì)對(duì)自身和大電力系統(tǒng)造成影響。

相對(duì)于傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)控制和分布式發(fā)電的網(wǎng)絡(luò)控制而言，微電網(wǎng)能夠通過(guò)其自身的先進(jìn)控制設(shè)備和控制策略來(lái)完成之前無(wú)法完成或完成困難的控制要求。例如在發(fā)生自然災(zāi)害，主干網(wǎng)架由于災(zāi)害不能夠正常運(yùn)行時(shí)，這種情況下微網(wǎng)控制系統(tǒng)可以把微網(wǎng)控制范圍從故障主干網(wǎng)架解列，變成一個(gè)能源孤島運(yùn)行，并待主干網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)之后重新并網(wǎng)。這樣的功能可以很大程度提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，特別是增強(qiáng)電力系統(tǒng)在災(zāi)害發(fā)生時(shí)的自我保護(hù)能力，同時(shí)也在一定程度上提高了整個(gè)電力系統(tǒng)自愈能力。

另一方面，微電網(wǎng)的先進(jìn)控制系統(tǒng)還能夠使得不同的微電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)交流互通，特殊時(shí)刻形成由微電網(wǎng)組成的暫時(shí)性的一個(gè)區(qū)域電網(wǎng)，以滿足微電網(wǎng)之間能源互補(bǔ)的要求。

例如，在微電網(wǎng)尚未并入主要網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于風(fēng)能因?yàn)榈匦魏图竟?jié)導(dǎo)致地區(qū)風(fēng)力發(fā)電量不同，作為微電網(wǎng)中的電源，其提供的能源總不能一直符合負(fù)荷的量的要求，而相鄰的微電網(wǎng)在控制設(shè)備控制下完成聯(lián)通之后就能夠從一定程度增加風(fēng)能電力的利用率。加之先進(jìn)的電網(wǎng)控制裝置，使得微電網(wǎng)能夠根據(jù)終端用戶的不同需求來(lái)提供差異化的電能服務(wù)。

在廠網(wǎng)分開(kāi)后，內(nèi)蒙古電力市場(chǎng)利益主體更加多元化，廠網(wǎng)矛盾增多，廠網(wǎng)協(xié)調(diào)難度加大，特別是對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的安全管理不到位，這些都對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅。

如上文所述，與常規(guī)的集中供電電站相比，微電網(wǎng)可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成一個(gè)高效靈活的新系統(tǒng)。其無(wú)需建設(shè)配電站，可避免或延緩增加輸配電成本，同時(shí)由于是就地供電，沒(méi)有或很低的輸配電損耗，可降低終端用戶的費(fèi)用;加之供電的容量較小，使得對(duì)建設(shè)所要求不高，不占用輸電走廊，施工周期短，高效性靈活，能夠迅速應(yīng)付短期激增的電力需求，同時(shí)在風(fēng)場(chǎng)和光伏發(fā)電場(chǎng)附近，減少火電使用，從一定程度上降低了污染物排放。

由于內(nèi)蒙古大部分地區(qū)的常規(guī)輸電線路距離遠(yuǎn)、功率小、線損大、建設(shè)變電站費(fèi)用高昂，導(dǎo)致內(nèi)蒙古常規(guī)電網(wǎng)難以覆蓋或是難以提供有效配合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的電力供應(yīng)支持，而通過(guò)微電網(wǎng)技術(shù)，這種情況將得到有力的緩解。可以為內(nèi)蒙古的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供能源保障。