微电网在茶山生态游建设中的应用

秦光耀，殷冬冬

（郑州电力高等专科学校，河南郑州 450000）

我国幅员辽阔，由于经济发展不平衡等因素，一些偏远地区的基础建设较差，难以与国家大电网相连，至今还受到供电难的困扰，在这种情况下，微电网的建设问题逐渐被上升为国家战略。2017年11月，国家发改委、能源局联合发文《推进并网型微电网建设试行办法》，与此同时，中国电科院牵头编写了《微电网接入配电网测试规范》，为积极推进微电网建设提供了政策上的依据，规范了微电网沿着健康、有序的方向发展。我国是茶的故乡，茶叶的发现和利用历史，可以追溯到2700多年以前。产茶区幅员辽阔，茶叶种类繁多。近些年来，随着人们生活水平的不断提高，以休闲、度假、放松心情为目的生态游，逐渐成为旅游市场的一匹黑马。因为我国的产茶区多在南方丘陵地区，景区开发所具备基础条件较差，尤其是在电网建设和覆盖上尚存在不足之处。因此茶山生态游的建设，电能匮乏是一个绕不开的难题之一。在这种情况下，微电网的建设，无疑为茶山生态游的建设提供了新的思路。本文将从微电网的构成说起，分析茶山建设微电网的可行性因素，为微电网在茶山生态游建设中的应用提出自己的见解来。

1 微电网的概念和构成

目前我国的电网架构，和一百多年前电力诞生之初并没有本质不同。它的设计基于集中式结构，几个大型的发电厂生产电力，再通过电网输送到几百数千公里外的用户侧。微电网的提出和建设，可以实现分布式电源的灵活、高效应用，并且解决了分布式电源并网运行的难题。

1.1 微电网的概念

微电网指的是将分布式电源、电量存储装置、能量转换装置、相关操作监控系统和保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网有两种形式，一种是并网型微电网，可以与国家电网并网运行，也可以作为独立的供电系统运行，为网内的用电设备供电。还有一种是独立型微电网，通过发电装置和储能装置，实现微电网内用电量的自我平衡。

与国家电网不同的是，微电网大多利用绿色能源进行发电，它的建设和推广，对减少污染排放，促进区域绿色发展有着重要的意义。

1.2 微电网的基本构成

对于微电网的建设来说，由于存在项目之间的差异性，所以不同项目在结构上可能会有千差万别，但万变不离其宗，在技术架构上，所有的微电网都是基本相同的。一般来说，微电网的构架，主要包括以下几个单元模块。

电源。微电网系统中最基本的构成就是电源。选取电源的种类，要综合各种因素，首先要满足微电网内用电设备的用电需求，其次要从技术层面和经济层面进行考虑，最终确定选取哪种类型的电源。常见的电源有光伏、风能、往复式内燃机、以及其他分布式发电技术如：小型水电，小型波浪发电，地热发电，小型潮汐发电等等。在所有电源中，最受到广泛关注的就是分布式光伏电源。近年来，随着制造技术的提升，我国光伏电池的价格大幅下降，成本的下降为基于分布式光伏的微电网的推广奠定了基础。对于一些偏远地区，光伏微电网也存在一定的挑战，主要来自维护和电量存储系统的要求。一方面来自环境因素，太阳能电池暴露在高温高湿的环境中时，其性能会下降，使用寿命会大幅缩短。另一方面，由于阳光具有间断性，到了夜间，光伏电池就会失去作用，因此对电量存储设备的性能又提出了新的要求，光伏电池的装机数量越大，储能系统的容量也要相应的增加。其次是风能发电，现在越来越多的地方开始了风能发电的布局，即成为当地环境的标志性建筑，又实现了电能的自给自足。

电力管理系统。电力管理系统，主要负责将分布式电源发出的电力，从电源输安全的送到用电设备。为方便使用，电力管理系统可以通过转换装置，将电源处处产生的各规格的电能，转换成满足网内用电设备需要的用电形式，例如光伏产生的是直流电，而家用电器则用的是50Hz交流电，如果不进行转换的话，电器也不能正常进行工作。现代微电网还融入了现代计算机技术，通过软件来控制系统，微电网的运行得以更加的高效和稳定。

储能系统。顾名思义，该系统是为储备多余电量而设立的，其重要性不言而喻。正因为有了储能系统的存在，微电网内部电力供需平衡才得以实现，电压和频率得以稳定稳定。不仅如此，储能系统还可保证微电网内所有用电设备用电需求，随时可以得到满足。在微电网系统中，目前常见的储能设备有电池，超级电容、燃料电池+电解池等等。

用电设备。微网建设的目的就是为网内用电设备提供所需电力，系统中全部的发电量的设计以及储能设备中的电能储备量的设计，都要围绕着用电设备总负荷来进行。因为电量总功率是不变的，因此综合考量网内用电设备的总用电量，对微电网的稳定运行十分必要，因为它们决定了发电装机容量以及对储能系统的要求。例如，对一个基于分布式光伏发电的微电网来说，为手机充电的负荷，对系统影响微乎其微，而开启电冰箱或者空调这样的用电设备，则对系统管理用电负荷带来很大的影响。

对外连接设备。一般来说，并网式微电网要与国家电网相连，两种电力之间的交换要方便快捷容易操作。这种类型的微电网，目前多在校园和医院中常见，国家电网是主力电网，因外部因素导致国家电网断电后，可紧急启用微电网。

2 微电网的运行和作用

2.1 微电网的运行

一般来说，微电网主要有两种运行模式：

一是并网运行，并网运行就是微电网与国家公用电网相连，微网断路器闭合，与主网配电系统进行电能交换。储能系统可以在并网模式下进行充电或放电操作。并网运行时，系统可通过控制装置安全转换到离网运行模式。

二是离网模式，当检测到微电网发生故障，或者是电能符合不满足要求时，微电网将启动自我保护机制，及时与国家电网断开而独立运行，这种模式也称为孤岛模式。出于安全角度的考虑，两者切换必须快速平滑。微电网相对于国家电网来说，表现为单一的受控单元，可以随时进行断网和并网的切换。微电网内部的电源，主要由转换系统负责电力的转换，为网内用电设备提供稳定可靠的电力。

2.2 微电网的作用和意义

微电网的作用和意义，首先体现在就近取能，高效清洁上。因为微电网内部的电源，主要能量来自天然气、光伏及风电等新能源，排放量少或者是零排放，高效清洁，有利于缓解保护。如在西北地区，风力和光能资源充足，修建大型风电场、光伏电站，用户在接入电源设备时，就能实现了电能就近使用，最大程度减少在电网中传输的电力损耗，进而提升了能源的使用效率。

微电网的作用和意义，还体现在单点连接，减少对国家电网设备冲击上。微电网与国家电网，是通过微电网与电网系统的公共连接点进行连接的，这样的做法，最大程度上避免了微电网内电源与国家电网的直接连接。微电网中的电力，主要用于网内供电，不向外进行输送，因此对国家电网系统的影响可以降至最低。

微电网的意义和作用，最后体现在供电可靠性的提高上。微电网采用的控制方式相对比较先进，大量电力电子装置，将微电网内各个单元模块进行科学的连接，通过有效的控制方式，为微电网内提供充足的电力。此外，并网和独立两种微电网运行方式，也充分保障了微电网和国家电网的安全运行。

3 茶山生态游引入微电网的必要性和可行性

茶山生态游，是最近几年才开始出现在旅游市场中的，由于起步较晚，茶山生态游的市场状况并不乐观。但毫无疑问的是，随着人们对旅游的要求提升，以休闲、康养为目的生态游市场前景是广泛的。正因如此，很多产茶区也将目光投向了茶山生态游开发。电力保障设施，是景区建设的基础条件之一，因此，讨论将微电网的建设并入到茶山生态游的建设当中，有着重要的现实意义。

3.1 茶山生态游引入微电网建设的必要性

我国的产茶区域，多在南方省份的丘陵地带，地理条件相对恶劣，地质结构复杂，电力基础设施陈旧，很多供电线路已经是在三十多年前建设的，显然无法满足大功率用电的需求。发展生态旅游，首先要解决的就是景区的用电问题，缺乏了电力，不要说将来的景区用电成为问题，连景区的建设用电也很难有保障。如果申请新的线路和供电设施，首先是增大投资，增加景区建设成本，其次是繁琐的申请手续，线路的选址、电力设施的施工，都会在工期上带来太多的不确定性。此外，景区的运转需要大量的电能，这也会造成区域内的用电负荷激增，发电侧和用电侧的变化，也将会给区域内电网的正常运行带来了巨大的挑战。因此，建设环保、清洁、可持续利用的景区内微电网，实现景区内用电满足或基本满足需求，显得十分必要。在人才和财力成本上，可能会比单纯的景区建设有所提高，但从长远角度上来看，微电网的建设必将是一项功在千秋的项目。

3.2 茶山生态游引入微电网建设的可行性

景区内建设微电网项目，在我国已有先例，并为其他区域的微电网建设提供了难能可贵的可复制经验。如2016年4月投入运营的山东电科院微电网项目，一年内就实现绿色发电21万度，是山东首个集风、光、柴、长岛渔家乐储于一体的新能源（示范）工程，也是集发电、科研、示范于一体的智能微电网工程，可以实现远程调控长岛微电网的安全运行，在海岛遭遇断电时助力“孤岛突围”。

我国的产茶区完全可以仿照山东电科所的经验，充分利用维度低，太阳直射时间长的优势，大力利用景区屋顶、空余场所来安装光伏发电设备、薄膜发电设备等等。此外，还可以在景区茶园内，风力充足的区域安装风力发电机，漫山遍野的油油翠绿，夹杂着巨大白色的风力发电机，对景区来说，无疑也是一种景色上的提升。为鼓励对绿色能源的开发利用，减少大气污染物排放量，各地政府也陆续出台了一些新能源开发利用的鼓励政策，这对茶山生态游引入微电网建设也带来了利好。此外，还可以与高校、科研单位积极合作，将茶山生态游引入微电网建设做为创新研究项目，以争取到更多更大的技术支持或资金支持。

总而言之，茶山生态游引入微电网的建设是完全具备可行性的。其项目的建设，将为景区的可持续发展带来诸多的有利之处。

4 结语

对国家层面来说，微电网的建设，已经上升为一项国家战略来对待。因此，作为一项创新项目来说，茶山生态游引入微电网建设的意义和不言而喻。即能在景区运营时大量缩减运行成本，提高景区效益，也能为环境建设承担起企业应负的责任来。本文只是从微电网的建设理论说起，针对茶乡生态游引入微电网建设的可行性做出了分析，设想了蓝图。茶乡也应该根据实际情况，具体问题具体分析，来对引入微电网的建设做出更具体的分析和报告，对可行性做出更科学的判断来，以保障项目的开展更加科学和顺畅。