東福山300kW風光儲微網系統。
南麂島微網示范工程監控大廳。
美麗的海島往往都是度假的天堂，但擁有穩定、便宜的供電生活卻是漁民們的最大希望。
作為中國十大最美海島之一的浙江省南麂島，憑借其獨特的地理位置及自然風光，名聲大噪享譽海內外。但也正因為它身處海域偏離內陸，受經濟與科技的限制，一直無法與大電網并網。島內的供電僅靠幾臺柴油發電機組，居民無法獲得穩定可靠的電能，不但環境遭到破壞，而且島內居民及游客還要時常忍受限電、電壓不穩所帶來的不便，對海島居民的生產生活和海島經濟的長遠發展造成極大影響。
因此，打造包括太陽能發電、風力發電、海浪發電和蓄電池儲能系統在內的全新分布式供電系統，與海島原有的柴油發電系統和電網輸配系統集成為一個智能微電網系統，是解決離網型海島用電難問題的有效途徑。
南麂島的能源替換之路始于2012年，在國家電網浙江電力公司的組織下，由北京四方繼保自動化股份有限公司作為主要建設方參與的南麂島微電網工程，讓島民生活發生了天翻地覆的變化。南麂島微電網工程利用了島內豐富的太陽能、風能等清潔可再生能源，建設成了一個清潔、高效、經濟、環保的小型獨立電網，為國內離網型微網的設計、建設、運行和維護積累了經驗，同時項目也獲得了國家863計劃的支持。
“南麂島微電網示范工程充分利用了海島豐富的陽光和風等自然資源作為清潔能源，在滿足海島用電需求的同時，有效保護生態環境。”四方繼保公司相關負責人認為。該項目的正式投運對我國東海、南海開發島嶼的清潔環保電力供應同樣具有重要的示范和推廣意義。
南麂島微網示范工程只是近年來四方繼保在國內外眾多微電網建設的案例之一。據悉，作為國內最早進行微網研究與工程化實施的單位之一，公司擁有完整的微網解決方案和系列產品，至今已有80多個工程實施案例。在2015年度北京科學技術獎評選中，該成果榮獲了三等獎，再次證明了他們的技術實力。
城市供電綠色引擎
“由于未與陸地電網聯網，很多海島主要依靠燃油發電，供電可靠性低，不僅用電貴，而且用電難。”四方繼保相關負責人表示，“微電網的優勢，就是實現多種能源的綜合互補利用，保障重要負荷的持續供電，不但解決偏遠地區的供電問題，還能提高供電的可靠性和電能質量。”
其實，微電網的作用不僅僅體現在對海島等偏遠地區的供電上。對于城市而言，微電網也將發揮巨大的作用。
研究數據顯示，到2030年中國城鎮化率將達到65%左右，這意味著每年還將有1000多萬人口進入城市。快速城鎮化必然會帶來更多資源的消耗，僅僅電力需求一項，到2040年將增長400%。
而為城市提供電能的智能微電網環境，既能夠加強城市電能供應，又可減少對自然環境的危害，能夠緩解電力供應與綠色發展之間的矛盾，隨著智能電網的發展，微電網技術將有著廣泛的應用市場。
其中，作為“綠色”供電的典型——含有儲能的新能源微電網供電系統，憑借其連續可靠供電、安全穩定與高效經濟運行的特點以及對大電網具有削峰填谷的作用，促進了大規模可再生能源的安全接入與高效消納，繼而推進了國家節能減排戰略，保證國家能源安全。
“儲能系統是新能源微電網的重要環節。在風光分布式發電系統中，儲能系統一定程度上可以平抑風電和光伏發電等間歇性能源自身的波動性與隨機性，實現對新能源發電進行削峰填谷和調峰調頻，避免了對整個電網造成不必要的沖擊。”相關負責人表示。
在可再生能源蓬勃發展的背景下，微電網日益成為緩解新能源消納難題及克服大電網自身缺陷的最有利補充。2015年，國家能源局發布了《關于推進新能源微電網示范項目建設的指導意見》，這也意味著新能源微電網上升至國家戰略層面。
技術挑戰重重
前景很美好，但現實難度一點不小。雖然微電網已經得到了大量的實踐與發展，但是現有的技術水平仍不能滿足工程實際的需要。
“當微電網接入配電網之后，對整個配電系統所產生的影響是極為深遠的，它改變了傳統電網從電源到負載的單向潮流供電的運行特性，并且對微電網的接入點的電壓、線路潮流、線路電流、電能質量、繼電保護以及網絡可靠性都產生了極大的影響。”相關負責人表示。
據悉，由于微網中采用大量電力電子設備接口，其系統慣性小或無慣性，過載能力差，微網中分布式電源輸出功率的間歇性和波動性也增加了微網瞬時功率平衡的難度。因此，帶來了可靠性不高、保護整定困難等問題。
例如，微網在并網和離網兩種運行模式之間切換時易造成供電中斷；微網中光伏和儲能接入不靈活及協調利用效率不高；微網中海量監視信息傳輸和存儲過程中易丟失數據；微網中分布式電源孤島保護配置和整定困難；微網集成與運行中保護與控制配合困難，缺乏完善的系統解決方案。
由于微電網囊括了光伏、風電、潮汐等多種類型新能源電源，當微電網接入配電網后，需要對微電網的微電源進行相應控制以保證微電源的穩定輸出。此外由于大量的微電網接入配電網勢必會對配電網系統的頻率和電壓及功率角造成不同程度的影響。因此可靠的協調控制及能量管理系統等“多管齊下”的控制策略是微電網接入配電網的可靠保證及必要條件。
據了解，微電網的工作方式主要為兩種：并網充放電模式、孤島運行模式，而微電網與配電網之間的關系還是相對“微妙”的，它們之間存在著能量相互傳遞的過程，當配電網負荷處于低谷的時候，微電網將從大電網吸收富余電能并進行存儲。而當大電網負荷處于高峰之時，此時微電網將會通過自身存儲的電能進行并網放電運行以確保系統運行穩定。
為了做到這一點，微電網需要通過對大電網進行實時監控，同時也要依據自身分布式發電的狀況，根據相應的監測數據對其儲能單元進行并網充放電控制即有功功率方向的控制，從而達到穩定系統、平衡功率、削峰填谷的目的。
當儲能微電網與配電網之間形成這樣“默契”的時候，城市的供電將變得更加清潔、穩定，我們不會再煩惱于霧霾給予我們生活的困擾；也不會再抓狂于炎炎夏日之中由于電壓不穩定導致空調無法運作的窘境；更不會憂心于由于大面積電網癱瘓所導致的困境。
四方繼保微網研發團隊認識到，針對基于儲能的新能源微網供電系統關鍵技術展開研究，并采用最新的硬件、軟件和通信技術，構建一套微網繼電保護、自動化一體化智能系統，并推廣應用顯得十分必要也較為迫切。
做城市的“綠色”發電機
四方繼保微網研發團隊從工程實踐出發，深入研究了新能源微網供電系統的關鍵技術，解決了上述難題，并研制儲能變流器、微網控制器、微網綜合保護監控與能量管理系統等關鍵設備與系統，實現了新能源微網供電系統的全面監控，保證其連續可靠供電、安全穩定與高效經濟運行。
據介紹，四方繼保微網研發團隊實現了多項創新成果，如：首次提出了基于支持多種運行模式的儲能變流器的微網運行方式無縫切換方法，解決了微網在并網和離網兩種運行模式之間切換時造成供電中斷的問題，保證了重要負荷的不間斷供電，提高了系統的供電可靠性；首次提出了一種基于共直流母線的電池儲能與光伏發電的協調控制和優化方法，解決了并網和獨立運行方式下光伏儲能的協調互補控制和自主優化管理問題。
即使與國外主流產品相比，四方繼保的產品也極具競爭力。比如，其儲能變流器可以根據控制命令進行切換，實現了微網并離網運行模式的主動無縫切換；光伏儲能供直流母線的接入結構，提高了可再生能源接入的靈活性，并且極大地提高了利用效率；一體化的保護與自動化系統，可以為可再生能源的大規模接入與利用提供一攬子解決方案。
如今，四方繼保的科研成果已在東福山島、西藏阿里等地區的獨立供電系統、城市及工業園區供電系統以及科研院所的微網實驗室中得到應用。特別是孤島型微網技術在海島和偏遠地區的推廣應用，能夠節省投資，降低能耗，提高新能源結構比重，解決無電、缺電地區人口供電問題，推進新能源技術的產業化發展，也是提高電力系統可靠性和靈活性的重要方式，是21世紀電力工業的發展方向。
“我們在新能源微網保護、運行控制、自動化與能量管理等方面都有國內外首創的技術內容，較好地解決了國內外新能源微網系統存在的技術難題。”四方繼保相關負責人表示。
技術水平的提升，自然帶動了市場份額。在很短的時間內，四方繼保公司成為國內微網自動化領域的主流供應商，市場占有率躋身前兩位。