什么是微电网?

科技   2024-11-13 07:30   河南  

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什么是微电网?
微电网是独立运行的小型电网,为局部区域(例如大学校园、医院综合体、军事基地或地理区域)发电。
美国能源部将微电网定义为一组在明确定义的电气边界内互连的负载和分布式能源,充当电网的单个可控实体。1微电网可以与更传统的大型电网(称为宏电网)结合使用,宏电网以主要发电厂为基础。但由于微电网是独立的,它们可以以“孤岛模式”运行,这意味着它们可以自主运行并自行供电。它们通常由多种类型的分布式能源(DER)组成,例如太阳能电池板、风力涡轮机、燃料电池和储能系统。他们的发电资源还可以包括更传统的来源,例如柴油发电机和天然气驱动的热电联产(CHP)系统。
为什么微电网很重要?
在发电方面,微电网为解决与传统电网相关的几个挑战提供了潜在的解决方案。微电网可以:
提高弹性:微电网可以减轻主电网的压力,并在极端天气或其他中断造成的停电期间提供备用电力,确保关键负载的可靠供电。这种能力在主电网接入受限的偏远地区或容易发生停电或自然灾害的地区尤其有价值。
提高效率:通过管理当地能源和负载,微电网可以有效平衡供需,减少传输损耗并实现需求响应,这意味着它们可以根据价格信号调整能源使用。这可以降低能源成本;例如,据报道,匹兹堡国际机场改用太阳能和天然气微电网,第一年就节省了 100 万美元。2加利福尼亚州的一家酿酒厂围绕光伏 (PV) 太阳能建造了微电网,将每月的电费从 15,000 美元减少到 1,000 美元。
鼓励现代化和可持续发展:微电网能够将可再生能源整合到电力系统中,从而减少温室气体排放总量,并有助于实现清洁能源目标。
微电网的关键部分
各种能源技术连接起来创建微电网。每个都由几个关键组件组成:
电源
这些是为微电网发电的发电机。它们可以包括太阳能电池板、风力涡轮机和水力发电系统等可再生能源,以及柴油或天然气发电机等不可再生能源。
储能系统
电池或飞轮等储能设备存储微电网产生的多余电力。当需求超过生产时,或在间歇性发电期间(例如夜间太阳能发电),可以使用储存的能量。
分销基础设施
这包括将电力从电源分配到负载所需的物理基础设施,例如电力线、变压器和开关。
控制系统
微电网的“大脑”管理其运行、平衡电力供应、整合可再生能源、管理储能和维持电能质量。它还允许微电网根据需要与主电网断开和重新连接。控制系统包括根据电力需求上升和下降调整供电的负载管理工具,以及测量电力生产和消耗的计量设备,为管理电网运行提供重要数据。
公共耦合点 (PCC)
这是微电网连接到主公用电网的物理点。PCC可以隔离微电网,使其在主电网停电期间以孤岛模式运行。
实施微电网的注意事项
实施微电网涉及几个步骤,包括可行性评估、设计、调试和运营。考虑因素包括发电源的选择、储能系统的规模、控制系统的设计以及遵守互连标准。技术在此过程中发挥着至关重要的作用。先进的微电网控制系统使用算法来实时优化不同电源的运行。与此同时,物联网(IoT)设备和区块链等数字技术可以实现微电网内的点对点能源交易。
安装和运营微电网项目可能会面临挑战:先进控制系统和储能等微电网技术的前期成本高昂,可能会阻止潜在的采用者。微电网与主电网的连接需要仔细协调,以确保电能质量和安全。微电网控制器是微电网系统的关键组件,必须实时管理和优化多种电源的运行,这可能很复杂。与公用事业特许经营权、电网接入和关税相关的监管障碍也可能阻碍采用。
然而,微电网的潜在优势,包括灵活性、弹性和效率,使其吸引了许多寻求新能源管理系统的企业和社区。事实上,对微电网的投资正在不断增长,一份报告表明,到 2032 年,微电网的全球市场可能会增长到 550 亿美元。
什么是智能微电网?
智能电网是一种先进的电力系统,它将数字通信和控制系统与传统电力基础设施集成在一起,以实现能源流的实时监控和管理。智能电网优化可再生能源的使用,减少碳排放并提高能源效率。他们还通过使用智能电表和家庭自动化系统,让消费者更好地控制能源消耗和成本。
支持智能电网的技术也可用于提高微电网的效率。智能微电网利用传感器、自动化和控制系统来优化能源生产、存储和分配。智能微电网的设计具有弹性和可靠性,能够快速响应需求变化或供应中断。
微电网和可持续性
微电网为寻求更大可持续性的公司和社区提供能源解决方案。它们可以无缝整合太阳能、风能和水力发电等可再生能源。他们还支持交通电气化(例如,为电动汽车提供充电基础设施)。这减少了对化石燃料的依赖,有助于减少温室气体排放和气候变化。
通过在更靠近消耗源的地方发电,微电网减少了长距离传输过程中通常发生的能量损失。他们可以通过减少高峰时段的负载或将其转移到非高峰时段来更好地管理需求响应。这些属性共同促进了发电的更有效利用。
除了可再生和高效能源供应的环境效益外,微电网还可以刺激当地经济。它们可以在建筑、运营和维护领域创造就业机会,帮助社区繁荣发展。

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