能源微网系统

能源微网系统——中国未来经济可持续发展的基石
钱志新
从世界各国的发展来看，转变经济发展方式的关键是调整一次性能源结构。

改变能源结构，发展可再生能源是从根本上解决中国经济的结构性矛盾，实现产业升级，提高能源利用效率，降低污染和温室气体排放的关键。

一、能源微网系统发展背景
随着常规能源的逐渐衰竭和环境污染的日益加重，世界各国纷纷高度发展可再生能源。

德国计划在未来若干年把建设以可再生能源为核心的能源微网系统，作为国家摆脱欧债危机实现战略转型的支撑，以期领跑二十一世纪的全球工业革命。

最近，中国国家能源局组织制定的《可再生能源发展“十二五”规划》（简称《规划》）正式发布，其中详细阐述了2011年至2015年中国可再生能源发展的基本原则、发展目标和具体指标。

按照《规划》，到2015年可再生能源消费量要达到4．78亿吨标准煤，2010年年底时仅为2．94亿吨。

按照“因地制宜、多能互补、灵活配置、经济高效”的思路，在可再生能源资源丰富和具备多元化利用条件的地区，结合智能电网技术，以解决当地供电问题为主，建设新能源微电网工程，建立充分利用新能源发电的新型供用电模式。

“十二五”时期，建设30 个新能源微电网示范工程。

选择生态环保要求高、经济条件相对较好、可再生能源资源丰富的城市，采取统一规划、规范设计、有序建设的方式，支持在城区及各类产业园区推进新能源技术的综合示范应用，替代燃煤等传统的能源利用方式，形成新能源利用的区域优势。

以公共机构、学校、医院、宾馆、集中住宅区为重点，推广太阳能热利用、分布式光伏发电等新能源技术的应用。

支持各地在各类产业园区的新建和改造过程中，开展先进多样的新能源技术应用示范，满足园区电力、供热、制冷等能源需求。

通过政策支持和市场手段促进新能源在大中型城市的应用。

“十二五”期间，建设100 个新能源示范城市和1000 个新能源示范园区。

目前可再生能源的应用，主要由单一的能源为主。

而单一可再生能源系统多为不稳定、不连续的，随时间、季节、气候等变化而变化，对不同形式能量需求的系统适应性差。

各地缺乏对区域可再生能源供能系统进行整体规划设计、评估和运行管理的实践。

可以看出未来建设以可再生能源为主的能源微网系统将成为中国战略性新兴产业发展的核心。

二、能源微网系统
能源微网系统（Energy Micro-grid System）是以终端能源利用效率为导向，与能源互联网（目前是大电网）有机链接的智能化区域能源生产、调度、控制系统。

能源微网系统可分解为分布式能源系统与微网系统两部分。

分布式能源系统是指分布在用户端的能源综合利用系统；微网系统又分为微电网与微能网；微电网，是指由分布式电源、储能、能量转换、监控、保护汇集而成的小型发配电系统，它既能与外部电网并网运行，也可以孤立运行；微能网，是指根据用户端的能源需求而进行的能源耦合匹配调度系统，目前只能孤立运行，未来可在能源互联网上并网运行。

能源微网系统不是“村村点火，户户冒烟”的小农经济式的自给自足，而是一种新境界的“互联网”式的参与和相互连接，是一种用户与能源供应者之间平等而
相互渗透的、取长补短的和相互参与的新模式，是互联网革命在能源领域的翻版。

在可再生能源的发展应用过程中，要实现区域用能结构的多元化，必须建设好多元化能源微网系统。

（1）沼气。

沼气是一种前景十分巨大的可再生能源。

在规模化畜牧业养殖中，利用畜禽粪便开发沼气，获得生物质能，收集的甲烷可以作为各种农村生活的燃料,还可以用来发电。

把沼气建设与改厨、改厕、改圈结合起来，生活有机垃圾、牲畜粪便、农作物秸秆发酵成沼气，残留物—沼液可以代替农药，沼渣可以代替化肥，既变废为宝，又节省开支，增加收入。

（2）太阳能。

利用国家的金太阳计划及国家推广太阳能与建筑一体化应用为契机，推广光伏屋顶和光热南墙的绿色低碳建筑，使建筑既能隔热保温又能自身产生能源与热水。

另，设施农业大棚、养殖的屋顶与南墙等都是太阳能利用的理想场所。

（3）秸秆。

农作物收割后的秸秆是农业生产产生的核心能量，也是一种廉价、清洁的可再生能源，热值达标准煤的50%。

通过秸秆气化提供燃气和发电是适合我国国情的高效资源化利用有效方式。

（4）地水源热泵。

在水资源较丰富地区，合理利用地水源热泵技术，既可以为居民提供能源服务，又可以为高效农业大棚及办公生产提供合适的能量，增加农业的产出效率。

（5）风力发电。

在有条件的地区，特别是江苏的沿海地区，风力发电是重要廉价的可再生资源。

任何一项单一的可再生资源都不足以支撑一个区域的可持续发展。

以江苏现代低碳技术研究院院长朱跃钊为组长的多能互补耦合供能系统关键技术研究与集成示范，已作为国家十二五科技支撑计划在江苏开展试点示范。

核心就是把以上的可再生能源进行互补耦合、智能化调度，做到温度对接、品位对接、智能联供，建设以可再生能源为主的能源微网系统，把区域资源进行循环高效利用，使能源微网系统成为国家能源互联网（目前是大电网）的有效子系统，与电网进行互通切换，为中国破解能源困境做好基础工作。

三、迎接“能源云时代”的到来
以新一轮技术革命为支点，推进和实现新的产业革命的时机已经来临。

前欧盟主席顾问，杰里米.里夫金在《第三次工业革命》一书中指出：我们正处在信息技术与能源体系相融合的时代——互联网技术与可再生能源及建筑的有机结合让我们迎来了第三次工业革命。

人们可以在家中、办公室和工厂里生产自己的可再生能源，并通过“能源互联网”实现绿色电力的共享，正如我们现在创造并实现信息的在线共享一样。

“能源云”就是通过网络化、智能化的能源网对各种形式的能源系统资源进行综合管理和调度，形成一个或多个能源资源库向用户提供服务。

在“能源云”时代，各种能源形式自由地接入能源系统，由区域能源微网系统提供安全保障，使不同消费者可以共享能源服务，人人都能够成为能源生产者，生产者与消费者实现了平等。

以分布式开发和本地化利用为特征的分布式能源微网系统将取代以集中生产和被动消费为特征的传统能源系统。

普通家庭和个人将不再单纯是能源的消费者，同时也成为能源的生产者和销售者。

当每一个企业、每一栋建筑、每一个家庭都能参与可再生能源生产的时候，整个能源系统和传统的能源生产消费方式将被彻底改变。

光电缆的发展为“能源云”时代的能源传输奠定了物理基础。

光电缆是将金属导线和光纤有机的结合起来，同时、同路、同走向传输电能与光信息的一体化传输介质，实现电力流、业务流、信息流的一体化融合。

由光电缆为代表的传输介质组成光电网，以光电网为基础可以实现电力网、信息网、传感网、计量网、保护网、控制网、视频网等的集成化，在智能化基础上实现多网合一。

“能源云”目前面临技术、商业化等诸多障碍和挑战。

但与“云计算”一样，“能源云”同样强调消费者主权，强调系统的服务功能，强调通过技术进步实现智能化、交互式、商业化。

国内外一些企业也已经开始了大胆的尝试，并出现了很多成功的案例。

如印度最大房地产商DLF公司在一座新城建设过程中建设了连接全城所有建筑的智能化电网、冷网和生活热水管道系统为主干的能源微网系统，整个区域的电力、制冷、制热，与外部电网完全分离，二次能源实现了能源独立运行，综合能源利用效率高达84%，仅两年就回收了全部能源投资。

人类文明的每一次进步都是能源技术突破的成果，人类通过能源技术与信息技术的融合改变传统的能源生产和消费方式已是大势所趋，“能源云”时代成为不可阻挡的潮流向我们奔涌而来，而能源微网系统的建设与运行是构建未来“能源云”的基础，可以说能源微网系统是中国未来经济可持续发展的基石。