電源(yuan)、電網、負(fu)荷、儲能。

這四個元素在(zai)大的電力系(xi)(xi)統(tong)中比比皆是，在(zai)小(xiao)型的微電網系(xi)(xi)統(tong)中也同(tong)樣(yang)存在(zai)。

可以(yi)說整個電力系統就如同(tong)西蘭(lan)花一樣，不(bu)論怎么(me)向下切(qie)分，依(yi)然都(dou)是同(tong)一個形(xing)狀，那(nei)么(me)自然在大電力系統運行分析中(zhong)的一些道理同(tong)樣適用(yong)于微電網中(zhong)。

所以想要(yao)系統性地了(le)解(jie)用戶側微(wei)電網，就要(yao)先對(dui)于其中各個(ge)元素進(jin)行充分地理解(jie)。

#電源

因為我們討論的(de)范圍視在用(yong)戶側微(wei)電網(wang)，甚至更小一(yi)點就是某個(ge)企業表(biao)后(hou)的(de)微(wei)電網(wang)，那(nei)么電源可選擇的(de)種類就比(bi)較有限。

常(chang)見的就是光伏發(fa)電(dian)了，其充當的是一個(ge)跟(gen)隨電(dian)網來發(fa)電(dian)的角色，是一個(ge)可控電(dian)流源。

電(dian)流源顧(gu)名(ming)思義(yi)，只負責(ze)提供電(dian)流，不負責(ze)支撐電(dian)壓，這也是電(dian)力電(dian)子設備接網的主流工(gong)作模式(shi)。

一旦跟隨(sui)的(de)“網”沒了(le)，也(ye)就是(shi)電壓三要素失準，那么光伏系統也(ye)會隨(sui)之停機，等待(dai)電壓恢(hui)復后(hou)再自(zi)行啟動。

還可能存在的(de)一類電(dian)源是內燃機類型，多為(wei)柴油發(fa)電(dian)機。

柴油發電機直接(jie)接(jie)入用戶配(pei)網(wang)，但大多數時刻都處于冷備狀態，充當備用電源的(de)角色。

因為配置的(de)柴(chai)油發(fa)電機(ji)組容量有限(xian)，提(ti)供(gong)緊急供(gong)電時也只能(neng)帶動(dong)部分重要負荷，所以一般配有柴(chai)油發(fa)電機(ji)的(de)用戶側配網，對于這(zhe)類重要負荷也會設(she)置雙回路供(gong)電。

一(yi)(yi)路由主電(dian)源也(ye)就是網側來供電(dian)，而另一(yi)(yi)路是柴油發電(dian)機的供電(dian)回路，二者(zhe)互斥(chi)，不能(neng)同時開啟。

而在一些離網的(de)(de)(de)項目(mu)中，柴油發(fa)現機的(de)(de)(de)角(jiao)色會更大一些。小型項目(mu)配置的(de)(de)(de)柴油發(fa)電機可以獨立(li)帶動微(wei)電網內的(de)(de)(de)全部負荷，大型的(de)(de)(de)項目(mu)也(ye)需(xu)要具備一定容(rong)量，好(hao)作為主(zhu)電源(yuan)的(de)(de)(de)黑啟動電源(yuan)。

離(li)網項目中(zhong)，光伏和儲能(neng)作為主(zhu)電源(yuan)，難免會有電力(li)電子設備宕機、天公(gong)不(bu)(bu)作美、儲能(neng)電量不(bu)(bu)足等情況，此時柴油發電機的存(cun)在就是另一份保障(zhang)。

而柴油(you)發電機本身(shen)(shen)也可(ke)以具備并(bing)網運(yun)行(xing)和離(li)網運(yun)行(xing)兩種(zhong)模式，并(bing)網運(yun)行(xing)時其呈現可(ke)控(kong)電流源的(de)屬性(xing)，根據指令控(kong)制自身(shen)(shen)有功和無(wu)功的(de)輸出(chu)。

離(li)網運行時其(qi)呈現電壓(ya)源(yuan)(yuan)的屬性(xing)，根(gen)據指令建(jian)立母(mu)線電壓(ya)三要素，帶動其(qi)它(ta)電流源(yuan)(yuan)恢復工(gong)作。

這是用戶側微電(dian)網可能會存在兩類電(dian)源，我們先有個概(gai)念，之后的文章里(li)都會慢(man)慢(man)細(xi)說(shuo)。

#儲(chu)能

放置(zhi)在工商業用戶側的電化學(xue)儲能系統比較常見了(le)，不過我習慣把雙(shuang)向的電動汽(qi)車充電樁也放在這里一并考慮。

集裝箱式的(de)算(suan)靜置儲(chu)能設備，隨(sui)取(qu)隨(sui)用；電(dian)動(dong)汽車的(de)算(suan)是(shi)動(dong)態儲(chu)能設備，需要發(fa)信號邀(yao)請(qing)響應。

在微電網(wang)并網(wang)運(yun)行(xing)狀態下，儲能依(yi)靠變流器并網(wang)，也(ye)處于電流源(yuan)的(de)工作模式。根據能量管理系統進行(xing)充放電的(de)操(cao)作，可(ke)控點還是比較多的(de)，它也(ye)是整個微電網(wang)受(shou)控源(yuan)的(de)靈魂。

而在離網運行(xing)模式下，多數情況都(dou)是依(yi)靠儲能充當電(dian)壓源來支撐小系統(tong)的電(dian)壓。

因為在兩種不(bu)同微電(dian)網運行模式下，儲能系統需要(yao)兩種不(bu)同的工(gong)作狀(zhuang)態(tai)，那么就(jiu)要(yao)在并離網切換時儲能也能夠同時進行工(gong)作狀(zhuang)態(tai)的切換。

而切(qie)換狀態必(bi)然需要(yao)時(shi)間，但(dan)電力系統(tong)的(de)平衡是瞬(shun)時(shi)的(de)，所(suo)以想要(yao)在(zai)并(bing)離網期間不存在(zai)任何(he)掉電的(de)縫(feng)隙，我們可能還需要(yao)一些其它儲能手段來保持系統(tong)的(de)運行(xing)穩(wen)定。

也就是說，在(zai)短時的(de)縫(feng)隙里，我(wo)們還需要一些資源來撐(cheng)起這短暫時刻的(de)供需平衡，為儲能(neng)設備在(zai)離網狀態下接管整個(ge)系統電(dian)壓爭取時間。

可能用到的(de)(de)儲能設備(bei)就有可以短期瞬時提供一定功率支撐的(de)(de)超級電容(rong)或者飛輪儲能，也有直接和(he)重要不斷電負荷(he)串(chuan)聯的(de)(de)UPS/EPS等不間斷電源。

#負荷

用戶的(de)(de)電(dian)力負荷看似是(shi)這四(si)要(yao)素(su)中(zhong)蕞不可(ke)控的(de)(de)一個環節(jie)(jie)，不過現在隨著負荷預(yu)測(ce)在電(dian)力市場中(zhong)的(de)(de)角色越來(lai)越重(zhong)要(yao)，隨著調節(jie)(jie)類虛擬(ni)電(dian)廠的(de)(de)負荷側資源越來(lai)越受到重(zhong)視，對于(yu)可(ke)關斷、可(ke)調節(jie)(jie)負荷資源的(de)(de)開發也成(cheng)為了行業熱點。

作為消費電力的設備，負荷將電能轉化為其它形式的能量，進(jin)而再帶(dai)來其它方面的效益(yi)。

而用(yong)電成本對(dui)比(bi)用(yong)電收益(yi)，可能本就不在一個(ge)(ge)(ge)數量(liang)級，這也(ye)給一些調節資源的開發帶來難處，畢竟想要(yao)改變(bian)(bian)一個(ge)(ge)(ge)用(yong)戶的用(yong)電習(xi)慣，可能比(bi)改變(bian)(bian)一個(ge)(ge)(ge)人的生活(huo)習(xi)慣還(huan)難，這和組織轉(zhuan)型慢于個(ge)(ge)(ge)人改變(bian)(bian)是一個(ge)(ge)(ge)道理。

不過這并(bing)不能作為負荷(he)資源難以(yi)(yi)開發的(de)借(jie)口，雖然顛覆式的(de)改變很難，但(dan)漸(jian)進式的(de)改良還(huan)是可以(yi)(yi)嘗試的(de)。

我覺得難點在于對(dui)于用戶負荷(he)的(de)了解，對(dui)于用電(dian)習慣的(de)掌控以及對(dui)于不影響用電(dian)收(shou)益下的(de)改良方案的(de)提(ti)出。

歸根到底就(jiu)是有沒(mei)有那(nei)個(ge)耐心(xin)花(hua)時(shi)間去(qu)琢磨用戶的(de)負(fu)荷(he)，去(qu)做一件(jian)可能(neng)短期(qi)內不創(chuang)造效益的(de)事兒(er)(er)，當(dang)然也可能(neng)是做了(le)也不會有任(ren)何(he)效果的(de)事兒(er)(er)。

不過回到負(fu)荷對電(dian)量(liang)的消(xiao)耗，任何電(dian)量(liang)的消(xiao)費(fei)都會(hui)有(you)其對象，進而有(you)其原(yuan)因，而對于負(fu)荷的控(kong)制就在于是否(fou)會(hui)有(you)提前擬定好(hao)的調(diao)節(jie)方案(an)，是否(fou)可(ke)以(yi)隨時根據能(neng)量(liang)管理系統的判(pan)斷(duan)來(lai)執行方案(an)。

還有一個不(bu)能忽視的(de)負(fu)荷就是已經存(cun)在于用戶配電成套設備(bei)中的(de)無功補(bu)償設備(bei)，因為負(fu)荷所需要(yao)的(de)不(bu)僅是有功功率，還有無功功率。

一個(ge)好的(de)微電網系(xi)統不該把這(zhe)個(ge)可(ke)控(kong)無功源放(fang)置在(zai)自身的(de)控(kong)制策略之外(wai)，所以對于(yu)負荷的(de)控(kong)制要在(zai)有(you)功和無功兩個(ge)方面進(jin)行考(kao)量(liang)。

雖然電(dian)力輔助服務市(shi)場尚(shang)未(wei)開啟無功(gong)支撐的品種，但(dan)一個(ge)良好的功(gong)率因數還是可以(yi)在內部損耗，在力調(diao)電(dian)費方面發(fa)揮重要(yao)作用(yong)。

#電網

源網(wang)荷儲的一個元素，“網(wang)”該(gai)如何(he)理解(jie)，我并不會(hui)把其理解(jie)成(cheng)用戶的配電網(wang)絡。

本(ben)質上用戶的(de)配網都是按(an)需進行(xing)的(de)容量(liang)設計(ji)，基本(ben)不會存在一個支路(lu)供(gong)給容量(liang)不足(zu)以滿(man)足(zu)整個支路(lu)負荷用電需求的(de)情況(kuang)。

那么把這個網理解為某(mou)個用戶(hu)的配網就(jiu)不具備可以討論的點。

所(suo)以我習慣(guan)把這里的(de)網解釋為網供電源，或者說(shuo)是整(zheng)個(ge)用戶(hu)與大電網之間的(de)交換功率(lv)，這樣一來(lai)就可以用“源”和“荷”為兩個(ge)思考(kao)角(jiao)度來(lai)構建微電網的(de)模型。

網供電源不論是(shi)(shi)向用戶供給(gei)電能，還是(shi)(shi)從用戶處吸收(shou)電能都會提供微電網的(de)電壓支(zhi)撐，所以充當的(de)是(shi)(shi)電壓源的(de)角色。但這個(ge)交換功率的(de)大小雖然也受控，卻是(shi)(shi)一種間接(jie)受控的(de)方式。

根(gen)據功(gong)率(lv)平衡約束，四要素(su)時時刻(ke)刻(ke)的(de)(de)有功(gong)功(gong)率(lv)和(he)(he)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)都要維持平衡，即(ji)矢量和(he)(he)為零，那么和(he)(he)電(dian)網的(de)(de)交換(huan)功(gong)率(lv)大小就取決(jue)于對(dui)分布(bu)式電(dian)源、儲能和(he)(he)負荷調控后的(de)(de)結果。

而這(zhe)個(ge)結果(guo)也是微電網/虛擬電廠結算的重要依據。

小結

如(ru)果把源網荷儲四個要(yao)素(su)繼續抽象成2個要(yao)素(su)，那就是(shi)電源和負荷。

其(qi)中分布(bu)式(shi)電(dian)源(yuan)是純粹的(de)(de)源(yuan)，電(dian)力負荷(he)是純粹的(de)(de)荷(he)，而(er)網和儲就介于兩(liang)種狀態(tai)之(zhi)間(jian)，可以(yi)為源(yuan)也可以(yi)為荷(he)。

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