在能源领域不断变革与创新的进程中,源网荷储和微电网作为重要的能源系统架构,对于提升能源利用效率、保障供电可靠性以及促进可再生能源消纳发挥着关键作用。尽管两者存在一定关联,但在概念内涵、系统组成、运行特性、应用场景等方面有着显著区别。
定义
1、源网荷储一体化
源网荷储一体化是一种围绕新型电力系统构建的运行模式,旨在实现电源、电网、负荷和储能的深度协同与优化整合。通过对各类能源资源的合理规划、协调控制和高效利用,以提高电力系统的稳定性、可靠性和可持续性。例如,将大型风电场、太阳能电站等电源与坚强智能电网连接,同时结合工业、商业及居民等不同类型的负荷需求,并配置适当的储能设施,如电池储能系统或抽水蓄能电站,实现电力的生产、传输、使用和存储的一体化管理。
源网荷储强调的是在宏观层面上对整个电力系统的资源进行整合和优化,以适应能源转型和电力市场改革的需求。
2、微电网
微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷以及监控和保护装置等组成的小型自治电力系统。它可以独立运行,也可以与外部电网并网运行。例如,在一个偏远的海岛或山区,建立一个由太阳能发电、风力发电、柴油发电机和储能电池组成的微电网,为当地居民和企业提供稳定的电力供应。在并网运行时,微电网可以与大电网进行能量交换,实现优化运行;在外部电网故障时,微电网可以孤岛运行,保障本地重要负荷的供电。
微电网主要着眼于局部区域的电力自给自足和可靠供电,具有明确的物理边界和相对独立的运行管理体系。
相同
(一)能源综合利用目标
源网荷储与微电网均致力于实现能源的高效综合利用,整合多种能源资源,提高能源利用效率,减少能源浪费。通过优化能源的生产、传输、存储和消费环节,降低对传统化石能源的依赖,促进清洁能源的应用,助力能源转型与可持续发展。
(二)应对能源挑战
面对能源供应的稳定性、可再生能源的间歇性与波动性等问题,两者都提供了解决方案。源网荷储通过协调电源、电网、负荷和储能,维持电力供需平衡;微电网利用自身的分布式电源和储能,在孤岛或并网状态下保障区域电力稳定供应,增强能源系统抗风险能力。
(三)技术集成应用
都涉及多种先进技术的集成。包括分布式能源发电技术(如太阳能光伏发电、风力发电等)、储能技术(电池储能、蓄热蓄冷等)、电力电子技术(用于电能转换与控制)、智能监控与通信技术(实现系统状态监测与信息交互),以实现系统的智能化运行与管理。
不同
(一)系统架构与规模
1、源网荷储通常应用于较大规模的区域,如工业园区、城市商业区等。其架构涵盖了多种集中式与分布式电源,电压等级涵盖高压、中压和低压配电网,连接大量不同类型的工业、商业和居民负荷,并配置大规模储能系统以平衡供需。例如,一个大型化工园区的源网荷储系统,可能包含数十兆瓦的热电联产机组、上百兆瓦的光伏电站、大面积的风力发电场,以及数兆瓦时甚至数十兆瓦时的储能设施,通过复杂的输配电网络为园区内众多企业和居民供电,电网结构较为复杂,输电线路较长,涉及多级电压变换与调度。
2、源网荷储一体化是一种系统层面的运行模式和理念,可以有明确的物理形态,也可以没有明确的物理形态,但涉及到对各类电源、电网、负荷和储能设施的整合与优化。
3、微电网:规模相对较小,多服务于局部区域,如小型社区、偏远海岛、校园等。主要由小型分布式电源(一般在千瓦至兆瓦级别)、小型储能装置和本地负荷组成,电压等级以低压或中压为主。以一个海岛微电网为例,可能仅有几台千瓦级的风力发电机、数十千瓦的光伏阵列和容量较小的蓄电池组,通过简单的配电线路为岛上有限的用户供电,电网拓扑结构相对简单,通常为辐射状或简单环网结构。
4、微电网的主要服务于特定的局部区域,如一个工业园区、一个社区或一个偏远地区(如海岛)等。微电网具有明确的物理边界,包括分布式电源、储能装置、配电网络、负荷以及监控和保护装置等组成部分,是一个相对独立的小型电力系统。
(二)运行控制与管理
1、源网荷储:强调集中式与分布式协同控制。在满足区域整体能源需求前提下,依据负荷预测和电源出力情况,进行全网统一的优化调度。通过先进的能量管理系统(EMS),对各类电源发电计划、储能充放电策略以及负荷需求响应进行统筹安排,实现源随荷动、储调平衡的动态优化运行。例如,在用电高峰时段,调度中心可指令热电联产机组增加发电功率、储能系统放电,并引导可中断负荷参与调峰,确保电力供需平衡与系统稳定。
2、微电网:注重本地自治与并网协调控制。在孤岛运行时,微电网内的控制器能快速响应负荷变化和电源波动,保障电压和频率稳定,实现内部功率平衡。并网运行时,既要遵循与主电网的并网协议,实现电能的双向交换与功率支撑,又要在电网故障时迅速切换至孤岛模式,确保本地重要负荷不间断供电。如校园微电网在夜间用电低谷且光伏发电过剩时,可向主电网售电;白天用电高峰且光伏出力不足时,从主电网购电,同时利用储能维持校内电力稳定。
(三)应用场景与功能侧重
1、源网荷储:侧重于满足大规模、综合性区域的多种能源需求,实现能源的高效配置与优化利用。除保障电力供应稳定外,还注重提升能源利用效率、降低用能成本和减少碳排放。在工业园区场景中,可根据不同企业的生产工艺和用电特性,定制化地分配能源资源,实现余热回收利用、峰谷电价差套利等功能,促进园区内能源的循环利用与经济运行。
2、微电网:主要为解决偏远地区或特定场所的供电难题,提供可靠电力保障。在海岛、山区等远离主电网的区域,微电网利用本地可再生能源发电,减少对外部能源的依赖,提升供电独立性。在一些对供电可靠性要求极高的场所,如医院、数据中心等,微电网作为备用电源,在主电网故障时迅速投入运行,确保关键负荷持续供电,保障业务连续性。源网荷储与微电网在能源系统中各具独特优势与应用价值,共同推动能源领域的创新发展。
在未来能源规划与建设中,应根据不同区域的能源需求、资源禀赋和应用条件,合理选择与布局源网荷储或微电网系统,或实现两者的有机融合,以构建更加清洁、高效、可靠的能源供应体系,助力全球能源转型与可持续发展目标的实现。
安科瑞智慧能源管理平台
AcrelEMS 智慧能源管理平台是针对企业微电网的能效管理平台,对企业微电网分布式电源、市政电源、储能系统、充电设施以及各类交直流负荷的运行状态实时监视、智能预测、动态调配,优化策略,诊断告警,可调度源荷有序互动、能源全景分析,满足企业微电网能效管理数字化、安全分析智能化、调整控制动态化、全景分析可视化的需求,完成不同策略下光储充资源之间的灵活互动与经济运行,为用户降低能源成本,提高微电网运行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平台可以接受虚拟电厂的调度指令和需求响应,是虚拟电厂平台的企业级子系统。 安科瑞郭海棚+19821380729
安科瑞郭海棚+19821380729
图1 AcrelEMS 智慧能源管理平台主界面
平台结构
系统覆盖企业微电网“源-网-荷-储-充”各环节,通过智能网关采集测控装置、光伏、储能、充电桩、
常规负荷数据,根据负荷变化和电网调度进行优化控制,促进新能源消纳的同时降低对电网的至大需量,使之运行安全。
安科瑞郭海棚+19821380729
图2 AcrelEMS 智慧能源管理平台结构
平台功能
1.能源数字化展示
通过展示大屏实时显示市电、光伏、风电、储能、充电桩以及其它负荷数据,快速了解能源运行情况。
2.优化控制
直观显示能源生产及流向,包括市电、光伏、储能充电及消耗过程,通过优化控制储能和可控负载提升新能源消纳,削峰填谷,平滑系统出力,并显示优化前和优化后能源曲线对比等。
3.智能预测
结合气象数据,历史数据对光伏、风力发电功率和负荷功率进行预测,并与实际功率进行对比分析,通过储能系统和负荷控制实现优化调度,降低需量和用电成本。
4.能耗分析
采集企业电、水、天然气、冷/热量等各种能源介质消耗量,进行同环比比较,显示能源流向,能耗对标,并折算标煤或碳排放等。
5.有序充电
系统支持接入交直流充电桩,并根据企业负荷和变压器容量,并和变压器负荷率进行联动控制,引导用户有序充电,保障企业微电网运行安全。
6.运维巡检
系统支持任务管理、巡检/缺陷/消警/抢修记录以及通知工单管理,并通过北斗定位跟踪运维人员轨迹,实现运维流程闭环管理。
设备选型
除了智慧能源管理平台外,还具备现场传感器、智能网关等设备,组成了完整的“云-边-端”能源数字化体系,具体包括高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、照明控制、充电桩、电气消防类解决方案等,可以为虚拟电厂企业级的能源管理系统提供一站式服务能力。
结语
源网荷储协同不是简单拼凑,而是“系统共生”。安科瑞EMS3.0通过全局感知-智能决策-精准执行的闭环,让波动性资源“听话”,让沉默资产“苏醒”,构建真正“自洽”的能源生态。