综合智慧微网技术应用研究

国电投河南工程运维有限公司 廖 远

目前，智慧能源市场具有空间大（万亿级规模）、需求紧迫（缺少专业化公司）、蓝海市场（渗透率低）等特点。随之而来的能源领域的新技术应运而生[1]。其中，综合智慧微网技术是我国发展清洁能源、保证电网安全可靠的有效途径之一。本文研究讨论了一种综合智慧微网技术在某项目具体场景中的应用。

1 三网融合总体架构

依托集团公司天枢体系的“云网边端”，云为天枢云，网为安全可靠的网络通道，边为天枢一号，端为能源终端。以天枢体系构建能源网，融合社群网、联通政务网，实现三网融合战略落地。

第一，构建智慧物联体系，支撑新型产业数字化建设：形成“云—网—边—端”的能源工业互联网架构，促进产业融合，为各单位上云用数赋能。

第二，以客户为中心，形成智慧能源服务新生态：以客户为中心，提供端到端的智能化服务，实现能源需求客户、能源供给客户、三网融合客户之间供需融合，构建新的商业模式和服务生态。

第三，数据驱动，开拓新场景，实现新价值：深挖政务网、社群网用能场景，与能源网产生化学反应，创造三网融合新价值。

三网融合总体架构如图1所示。

图1 三网融合总体架构图

2 本项目综合智慧微网系统控制管理

本项目规划建设123.4134MW 分布式光伏，包含农户、一般工商业、综合智慧能源等多种供能形式，首次将综合智慧微网应用到三网融合（能源网、社群网、政务网）项目中。系统架构如图2所示。

图2 综合智慧微网系统架构图

2.1 市电在线工作模式

模式1：阳光充足时，光伏发电系统满负载发电，发电优先保证“能源e 站”负载，同时可供储能充电、其余交直流负载和余电上网。

模式2：光伏发电能力不足，储能介入配合光伏优先保证“能源e 站”负载用电，其余负载由市电保证供电。

模式3：夜间光伏无发电，由储能和电网共同保证“能源e 站”负载用电，其余负载由市电保证供电。

模式4：夜间光伏无发电，储能电量放净，由市电保证“能源e 站”负载和其余负载用电。

2.2 市电消失工作模式

模式1：当阳光充足，负载较小时，系统调度侧限制光伏发电，光伏发电系统按调度指令并网发电，多余发电能力向储能充电。

模式2：当阳光充足，负载较大时，系统调度侧不限制光伏发电，光伏发电系统并网满发，发电可同时供“能源e 站”负载、储能，以及其余交直流负载。

模式3：夜间或发电能力低于调度指令的情况下，储能系统放电并网，优先保证“能源e 站”用电。

3 本项目综合智慧微网的盈利模式

本项目以“发电供能收益+返点分享收益”为主要盈利模式。以分布式光伏、零碳智慧民宿、电动汽车、电动自行车充电、源网荷储交直流智慧微网等能源网供能设施为基础，获取发电供能收益，保障项目的基本收益。用户需在三网融合平台注册使用上述设施，以此扩大能源网用户数量，扩充三网融合用户群体。同时，积极服务政府和当地企业单位，与政府文明积分、企业生态桥工程相结合，构建数字化会员积分体系。此外，在乡村“能源e站”、三网融合平台等预留广告空间，通过广告宣传获取额外收益。

4 本项目综合智慧微网技术创新点

4.1 首次采用“源网荷储”交直流智慧技术

第一，“源网荷储”交直流智慧微网设备定制化开发，打通交直流微网推广的关键障碍。

第二，创新网络架构，实现绿电和市电的强制分离，确保绿电定点定向投放，提高绿电使用比例，助力打造零碳电厂。

第三，光伏发电以直流直接入网，不经交流变换和变压器环节，降低了工程投资和运行损耗。

第四， 与母公司集控平台结合，实现集中管理、远程可测，并预留后期远程可控条件。

第五，满足各种场景下的系统稳定运行。

第六，创新调控策略，具备黑启动能力，实现孤网运行，大幅提高供电可靠性。

第七，引入直流可调负荷，提高系统运行效率和调节能力。

4.2 V2G充电桩首次作为储能系统容量补给应用

V2G 充电桩把电动汽车作为流动储能尝试应用到本项目，白天光照充足时，由光伏发电为电动汽车充电，夜间光伏无发电时，由电动汽车放电至电网，作为储能容量的补充，有效提高供电时长。

4.3 为搭建低压侧柔直互联网奠定基础

随着项目所在地区综合智慧微网开发场景的增多，通过导线将各个场景直流侧DC750V 母线进行互联，形成低压侧柔直互联网，各个场景接入的光伏和储能等电源形成共享及互补，提高绿电就地消纳，有效提高微电网可靠性和可调节性，最终形成综合智慧零碳电厂区域运营单元。

4.4 打通农产品上行通道

本项目为首个打通“三网融合”农产品、特色工艺品上行通道的项目，通过数智化运营平台，实现商品的宣传推广、下单购买、货品配送，提高农产品上行各环节效率，降低运营成本，使农户能够增收节支，实现共同富裕。依托农产品上行惠农政策，使更多农户加入“三网融合”，获取县域市场资源，收集用户信息，获得引流收益和销售返点。

5 本项目综合智慧微网技术推广价值

未来在一些典型区域和场景、工业园区、数据中心等推广基于“源网荷储”的综合智慧微网有广阔的市场前景。同时，通过改变交直流电网的电压等级（如AC10kV、DC±10kV）可以接入更大规模的分布式电源及用户侧储能，建立基于“源网荷储”的大规模智能交直流供电网络，满足更多的应用场景。

第一，在光资源丰富而本地无法消纳地区，综合智慧微网可与大中型用电企业配套建设，如新能源直流制氢等，不仅可消纳丰富的光资源，也能减少碳排量。

第二，季节性缺电地区，如长三角、珠三角、成渝地区夏季高温天气经常用电紧张，有时不得不拉闸限电，对企业生产经营造成不利影响。而夏季光资源丰富，综合智慧微网可提供大量清洁能源，为企业正常运营保驾护航。

第三，电网薄弱的偏远地区，由于轻载、长距离输送线路引起充电功率过剩，系统整体电压偏高，调压困难，在主干线路发生故障或检修情况下，将导致停电，供电可靠性低，影响正常生产、生活用电。综合智慧微网不仅能有效利用附近光资源，降低对电网的依赖，提高供电可靠性，也可改善电能质量，为正常生产生活提供保障。

第四，白天负荷重，夜晚负荷轻的场所，如充电站、高铁站、旅游名胜景区、高新技术园区等，该类场所用电负荷特性与光伏发电特性较为吻合，宜优先推广。

第五，对供电可靠性要求较高的场所，如机场、冷库、中大型医院、超高层建筑等，综合智慧微网在提供光伏电能的同时，储能部分还可以作为备用电源，增强供电可靠性。

第六，推广乡村“能源e 站”，打造新能源利用和增值服务实体物理展示空间，以乡村“能源e 站”智慧大屏、健康一体机、V2G 充电桩等交直流配套设备为载体，实现光伏报装、积分排名、绿能积分商品兑换、线上购物、寄存快递、健康监测、就医购药等便民服务，营造数字党建与新时代文明实践的空间载体，为政府带动区域经济效应、增加就业岗位、联通各乡镇集体，助力美丽乡村建设。

第七，提升乡村数智化治理服务。在各地区县域光伏市场开发场景中，通过为政府提供乡村数智化治理服务，优化智慧治理，帮助提升数智化基层治理水平，联通政府，实现双向引流，进一步提升县域市场开发能力。

6 项目综合建设过程中的问题分析

第一，本项目综合智慧微网的设计团队、平台开发团队、互联网企业团队、商业模式研究团队配合不够紧密，仍需磨合。需要进一步加强团队之间的衔接配合，明确各方工作范围，提供强有力的技术支持，派专人专班驻守现场，推动示范项目落地。

第二，综合智慧微网在面对不同的应用场景、不同的用户需求时，会有不同的运行策略，会使微网的系统架构、设备选择发生变化。需要根据具体的项目具体分析。

第三，国内综合智慧微网系统起步较晚，低压直流设备相对于交流设备来说，标准化程度低，生产厂家少，不同厂家对于同一方案的设备配置不同。需要以项目控制策略和要实现的功能为主导，让厂家配合方案，而不是方案配合厂家。

7 结语

第一，通过该项目“示范引领、试点先行”进一步促进企业创新驱动转型发展，加快培育“三网融合”生态，引导“三网融合”新模式、新业态落地实施。快速落地“三网融合”运营新模式，形成可复制可推广的企业特色价值倍增体系，实现自身企业价值。打造“三网融合”企地合作的“金招牌”，为企业县域经济高质量发展探索出一条可复制、可推广的新路径。

第二，本项目以分布式光伏为主，按照火电煤耗（标准煤）每度电耗煤304.9g，建设投运25年共可节约标准煤约1262784.4t、可减少NOx 排放量约741.4t、减少SO2排放量约662.7t、减少CO2排放量约3445839.9t，对减轻环境污染有一定的促进作用。

第三，本项目是跨界融合的战略性探索，是令人充满期待的崭新起点。通过技术集成、创新商业模式、丰富服务功能、提升居民体验，进一步协同推进农村能源革命和乡村振兴战略，通过“能源+”新业态综合创造经济价值、生态价值和社会价值。