四方继保：为“绿色”供电保驾护航
东福山300kW风光储微网系统。
南麂岛微网示范工程监控大厅。
美丽的海岛往往都是度假的天堂，但拥有稳定、便宜的供电生活却是渔民们的最大希望。
作为中国十大最美海岛之一的浙江省南麂岛，凭借其独特的地理位置及自然风光，名声大噪享誉海内外。但也正因为它身处海域偏离内陆，受经济与科技的限制，一直无法与大电网并网。岛内的供电仅靠几台柴油发电机组，居民无法获得稳定可靠的电能，不但环境遭到破坏，而且岛内居民及游客还要时常忍受限电、电压不稳所带来的不便，对海岛居民的生产生活和海岛经济的长远发展造成极大影响。
因此，打造包括太阳能发电、风力发电、海浪发电和蓄电池储能系统在内的全新分布式供电系统，与海岛原有的柴油发电系统和电网输配系统集成为一个智能微电网系统，是解决离网型海岛用电难问题的有效途径。
南麂岛的能源替换之路始于2012年，在国家电网浙江电力公司的组织下，由北京四方继保自动化股份有限公司作为主要建设方参与的南麂岛微电网工程，让岛民生活发生了天翻地覆的变化。南麂岛微电网工程利用了岛内丰富的太阳能、风能等清洁可再生能源，建设成了一个清洁、高效、经济、环保的小型独立电网，为国内离网型微网的设计、建设、运行和维护积累了经验，同时项目也获得了国家863计划的支持。
“南麂岛微电网示范工程充分利用了海岛丰富的阳光和风等自然资源作为清洁能源，在满足海岛用电需求的同时，有效保护生态环境。”四方继保公司相关负责人认为。该项目的正式投运对我国东海、南海开发岛屿的清洁环保电力供应同样具有重要的示范和推广意义。
南麂岛微网示范工程只是近年来四方继保在国内外众多微电网建设的案例之一。据悉，作为国内最早进行微网研究与工程化实施的单位之一，公司拥有完整的微网解决方案和系列产品，至今已有80多个工程实施案例。在2015年度北京科学技术奖评选中，该成果荣获了三等奖，再次证明了他们的技术实力。
城市供电绿色引擎
“由于未与陆地电网联网，很多海岛主要依靠燃油发电，供电可靠性低，不仅用电贵，而且用电难。”四方继保相关负责人表示，“微电网的优势，就是实现多种能源的综合互补利用，保障重要负荷的持续供电，不但解决偏远地区的供电问题，还能提高供电的可靠性和电能质量。”
其实，微电网的作用不仅仅体现在对海岛等偏远地区的供电上。对于城市而言，微电网也将发挥巨大的作用。
研究数据显示，到2030年中国城镇化率将达到65%左右，这意味着每年还将有1000多万人口进入城市。快速城镇化必然会带来更多资源的消耗，仅仅电力需求一项，到2040年将增长400%。
而为城市提供电能的智能微电网环境，既能够加强城市电能供应，又可减少对自然环境的危害，能够缓解电力供应与绿色发展之间的矛盾，随着智能电网的发展，微电网技术将有着广泛的应用市场。
其中，作为“绿色”供电的典型——含有储能的新能源微电网供电系统，凭借其连续可靠供电、安全稳定与高效经济运行的特点以及对大电网具有削峰填谷的作用，促进了大规模可再生能源的安全接入与高效消纳，继而推进了国家节能减排战略，保证国家能源安全。
“储能系统是新能源微电网的重要环节。在风光分布式发电系统中，储能系统一定程度上可以平抑风电和光伏发电等间歇性能源自身的波动性与随机性，实现对新能源发电进行削峰填谷和调峰调频，避免了对整个电网造成不必要的冲击。”相关负责人表示。
在可再生能源蓬勃发展的背景下，微电网日益成为缓解新能源消纳难题及克服大电网自身缺陷的最有利补充。2015年，国家能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，这也意味着新能源微电网上升至国家战略层面。
技术挑战重重
前景很美好，但现实难度一点不小。虽然微电网已经得到了大量的实践与发展，但是现有的技术水平仍不能满足工程实际的需要。
“当微电网接入配电网之后，对整个配电系统所产生的影响是极为深远的，它改变了传统电网从电源到负载的单向潮流供电的运行特性，并且对微电网的接入点的电压、线路潮流、线路电流、电能质量、继电保护以及网络可靠性都产生了极大的影响。”相关负责人表示。
据悉，由于微网中采用大量电力电子设备接口，其系统惯性小或无惯性，过载能力差，微网中分布式电源输出功率的间歇性和波动性也增加了微网瞬时功率平衡的难度。因此，带来了可靠性不高、保护整定困难等问题。
例如，微网在并网和离网两种运行模式之间切换时易造成供电中断；微网中光伏和储能接入不灵活及协调利用效率不高；微网中海量监视信息传输和存储过程中易丢失数据；微网中分布式电源孤岛保护配置和整定困难；微网集成与运行中保护与控制配合困难，缺乏完善的系统解决方案。
由于微电网囊括了光伏、风电、潮汐等多种类型新能源电源，当微电网接入配电网后，需要对微电网的微电源进行相应控制以保证微电源的稳定输出。此外由于大量的微电网接入配电网势必会对配电网系统的频率和电压及功率角造成不同程度的影响。因此可靠的协调控制及能量管理系统等“多管齐下”的控制策略是微电网接入配电网的可靠保证及必要条件。
据了解，微电网的工作方式主要为两种：并网充放电模式、孤岛运行模式，而微电网与配电网之间的关系还是相对“微妙”的，它们之间存在着能量相互传递的过程，当配电网负荷处于低谷的时候，微电网将从大电网吸收富余电能并进行存储。而当大电网负荷处于高峰之时，此时微电网将会通过自身存储的电能进行并网放电运行以确保系统运行稳定。
为了做到这一点，微电网需要通过对大电网进行实时监控，同时也要依据自身分布式发电的状况，根据相应的监测数据对其储能单元进行并网充放电控制即有功功率方向的控制，从而达到稳定系统、平衡功率、削峰填谷的目的。
当储能微电网与配电网之间形成这样“默契”的时候，城市的供电将变得更加清洁、稳定，我们不会再烦恼于雾霾给予我们生活的困扰；也不会再抓狂于炎炎夏日之中由于电压不稳定导致空调无法运作的窘境；更不会忧心于由于大面积电网瘫痪所导致的困境。
四方继保微网研发团队认识到，针对基于储能的新能源微网供电系统关键技术展开研究，并采用最新的硬件、软件和通信技术，构建一套微网继电保护、自动化一体化智能系统，并推广应用显得十分必要也较为迫切。
做城市的“绿色”发电机
四方继保微网研发团队从工程实践出发，深入研究了新能源微网供电系统的关键技术，解决了上述难题，并研制储能变流器、微网控制器、微网综合保护监控与能量管理系统等关键设备与系统，实现了新能源微网供电系统的全面监控，保证其连续可靠供电、安全稳定与高效经济运行。
据介绍，四方继保微网研发团队实现了多项创新成果，如：首次提出了基于支持多种运行模式的储能变流器的微网运行方式无缝切换方法，解决了微网在并网和离网两种运行模式之间切换时造成供电中断的问题，保证了重要负荷的不间断供电，提高了系统的供电可靠性；首次提出了一种基于共直流母线的电池储能与光伏发电的协调控制和优化方法，解决了并网和独立运行方式下光伏储能的协调互补控制和自主优化管理问题。
即使与国外主流产品相比，四方继保的产品也极具竞争力。比如，其储能变流器可以根据控制命令进行切换，实现了微网并离网运行模式的主动无缝切换；光伏储能供直流母线的接入结构，提高了可再生能源接入的灵活性，并且极大地提高了利用效率；一体化的保护与自动化系统，可以为可再生能源的大规模接入与利用提供一揽子解决方案。
如今，四方继保的科研成果已在东福山岛、西藏阿里等地区的独立供电系统、城市及工业园区供电系统以及科研院所的微网实验室中得到应用。特别是孤岛型微网技术在海岛和偏远地区的推广应用，能够节省投资，降低能耗，提高新能源结构比重，解决无电、缺电地区人口供电问题，推进新能源技术的产业化发展，也是提高电力系统可靠性和灵活性的重要方式，是21世纪电力工业的发展方向。
“我们在新能源微网保护、运行控制、自动化与能量管理等方面都有国内外首创的技术内容，较好地解决了国内外新能源微网系统存在的技术难题。”四方继保相关负责人表示。
技术水平的提升，自然带动了市场份额。在很短的时间内，四方继保公司成为国内微网自动化领域的主流供应商，市场占有率跻身前两位。
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