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微电网使电能更加低碳环保,适合电力发展的需求和方向【图】

2018年10月12日 15:54:36字号:T|T

    一、微电网定义及应用领域

    微电网(Micro-Grid)也译为微网,是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

    微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,使传统电网向智能电网过渡。

    总体来看,目前世界范围内的微电网工程以示范和研究为主,主要应用场所是难以接入大电网的海岛以及山区、大学校园,但也有少部分是在社区或城市,以实现社区或城市的智能化。

微电网应用领域

应用场所
微电网可解决的问题
远离大电网的偏远地区
解决当地用电及其他相关难题、改善民生
大学校园
供进行微电网应用科学研究
消防、武警以及各地驻军
用电安全
医院、车站、企业总部大楼和企事业单位信息中心等
该类用户为关键负荷或敏感性负荷,
需要高等级的供电安全性和稳定性
购物中心和高档写字楼等
用电稳定性
居民社区
该类用户有较强的个性化用电需求,
对用电的安全稳定有较高需求
广大农村地区
充分利用当地的风、光和生物质等可再生能源,节能环保

资料来源:公开资料整理

    二、微电网发展SWOT分析

微电网行业SWOT分析

SWOT
分析
优势
我国微电网行业发展的主要优势包括政策优势、行业基础优势、和地理条件优势。具体来看,我国近年来出台许多有关于新能源建设、建筑节能环保、分布式电网的推动政策,形成了较为有利的政策条件,能够较好的促进微电网的发展;其次是行业基础优势,这一优势分为两个方面,一是我国的新能源发电总体发展较快,光伏、风电装机量都在世界首位,同时分布式发电的也有了较大的发展,对微电网的需求较大,将会有力的促进微电网的发展,二是我国的电力技术居于世界前列,无论是特高压输电、智能电网等高新技术,还是电力技术的基础研究,我国在以国家电网公司和高等院校等研究平台的共同推进下,我国的电力行业相关的技术水平都有较高的水准,这对微电网的发展来说,有一个较好的支撑作用。最后,是地理优势,由于我国的幅员辽阔,存在一定的电力输送的薄弱地带,依靠传统的输电技术存在大量的输电损耗、建设成本高昂等等缺陷,导致偏远地区的电力应用不能很好的满足需求,而微电网能够有效的解决这一问题。
 
劣势
相比于传统的大型电网,微电网的劣势主要体现在应用范围窄,投资及运维的成本较为高昂。传统的电网主要以特高压输电为核心,通过变电站逐级降压分发,能够适应城市、工业、各种领域的不同的用电需求,具有极为广阔的应用场景,而微电网主要是通过微型电源发电,通过储电装置储存,集中电量,统一转化,供给用电,目前微电网主要的输出电压依然较低,如果要升至较高电压,则成本较高,效率较低,因此其应用范围也比较小。
同时由于微电网往往是多个分布式的发电设备加控制中心组成,系统复杂程度高,设备对稳定运行的要求也就更高,就目前而言,微电网生产一度电的平均价格要高于大型电站的生产平均价格。市场竞争优势不明显。
 
机遇
从微电网的发展趋势上分析,微电网将逐步从国家主导的大投资、大规模的示范工程建设走向政策主导的小投资、小规模的、更合理的市场化经营模式。
目前微电网主要处于示范工程阶段,还没真正走入市场化的实践,因此对于微电网的市场潜力判断是至关重要的。通过对微电网的研究分析,结合微电网的现实的发展情况,微电网的市场潜力主要有以下几个方面:
1、国家政策层面的支持是前期发展大投入、大规模微电网实践的关键;
2、新能源的区域特点将决定微电网建设的个性化和多样性;
3、微电网在小投资、小规模、小型化方向的发展。总的说来,我国微电网由于下游需求巨大,国家政策支持,技术进步较快,具有较好的发展机会。
 
威胁
对于微电网的威胁来说,主要是地区大型电站的建设和输电线路布局趋于完善和节能环保技术的进展。由于我国国土面积广阔,经济发展状况不一,经济发达地区和偏远地区存在较大差别。在电力应用上、对于偏远地区,微电网对于新建的大型输电线路、变电站等设备存在一定的相互替代性,随着地区经济的发展,输电线路和网络的逐步完善,地区电站的建设都会对微电网的需求有一定的抑制作用,其次,微电网在城市片区的运用主要在于其良好的节能环保效果,但是其系统复杂,维护成本较高,如果建筑的节能技术有了较大的突破,建筑整体能耗显著降低,将会在一定程度上减少对微电网的需求。
 

资料来源:智研咨询整理

    2017年,受国内光伏分布式市场加速扩大和国外新兴市场快速崛起双重因素影响,我国光伏产业持续健康发展,产业规模稳步增长、技术水平明显提升、生产成本显著下降、企业效益持续向好、对外贸易保持平稳。

    1、产业规模稳步增长。2017年我国多晶硅产量24.2万吨,同比增长24.7%;硅片产量87GW,同比增长34.3%;电池片产量68GW,同比增长33.3%;组件产量76GW,同比增长31.7%。产业链各环节生产规模全球占比均超过50%,继续保持全球首位。

2011-2017年我国光伏产业主要产品产量统计

资料来源:智研咨询整理

    2、技术水平不断提升。P型单晶及多晶电池技术持续改进,常规产线平均转换效率分别达到20.5%和18.8%,采用钝化发射极背面接触技术(PERC)和黑硅技术的先进生产线则分别达到21.3%和19.2%。多晶硅生产工艺进一步优化,行业平均综合电耗已降至70KWh/kg以下。

    3、生产成本显著下降。在技术进步及生产自动化、智能化改造的共同推动下,我国领先企业多晶硅生产成本降至6万元/吨,组件生产成本降至2元/瓦以下,光伏发电系统投资成本降至5元/瓦左右,度电成本降至0.5-0.7元/千瓦时。

    4、企业效益持续向好。受惠于市场规模扩大,企业出货量大幅提高,同时由于技术工艺进步带动生产成本下降,我国光伏企业盈利水平明显提升,上游硅料、硅片、原辅材、以及下游逆变器、电站等环节毛利率最高分别达到45.8%、37.34%、21.8%、33.54%和50%。

    国家能源局统计数据显示,2017年中国光伏发电新增装机53.06GW,其中,光伏电站33.62GW,同比增长11%;分布式光伏19.44GW,同比增长3.7倍。截至2017年12月底,全国光伏发电累计装机达到130.25GW,其中光伏电站100.59GW,分布式光伏29.66GW。

    对比近几年数据可以看出,2017年光伏发电装机情况呈现以下几个特点:

    1、新增装机再次刷新历史新高

    2017年,中国光伏发电新增装机为53.06GW,同比增加18.52GW,增速高达53.62%,再次刷新历史高位。此外,2017年的新增装机还是2016年的1.5倍、2015年的3.5倍、2014年的5陪和2013年的4倍,由此可见2017年光伏新增装机出现了大幅快速增长。

2013-2017年我国光伏新增统计

资料来源:国家统计局

    截至2017年底,中国光伏发电累计装机达到了130.25GW,而此前太阳能“十三五”规划的目标仅105GW,已经提前并超额完成了“十三五规划目标”。按照目前的发展趋势来看,预计到2020年底,中国光伏发电累计装机将有望达到250GW。

2013-2017年我国光伏累计装机容量统计

资料来源:国家能源局

    2017年,中国分布式光伏新增装机19.44GW,同比增加15.21GW,增幅高达3.7倍,占总新增装机的比重为36.64%,较2016年提升24.39个百分点,并刷新创历史新高。此外,2017年分布式新增装机不仅是2016年的4.7倍、2015年的14倍、2014年的9.5倍和2013年的24.3倍,还远超2016年底的累计装机(10.32GW)。因此,可以说2017年是中国分布式光伏发展的元年。

2013-2017年我国分布式光伏发展情况

资料来源:国家统计局

    2017年,中国光伏电站新增装机33.62GW,同比增加3.31GW,增幅仅有11%,而此前2016年的增幅却高达121%,2015年增幅也超过了60%。由此可见,受补贴拖欠、土地资源和指标规模有限、分布式光伏的爆发式增长等多重因素制约,光伏电站增长开始逐渐呈现放缓迹象。

2013-2017年我国光伏电站发展情况

资料来源:国家统计局

    2017年,华东地区新增装机14.67GW,同比增加1.7倍,占全国的27.7%;华中地区新增装机为10.64GW,同比增长70%,占全国的20%;西北地区新增装机6.22万千瓦,同比下降36%。由此可见,中国光伏发电装机的重心已经开始由此前的西北地区向中东部地区转移。

    四、微电网发展前景

    微电网有着不可忽视的作用,它优于大电网,在它出现问题不能及时供电时可以作为后续继续进行供电,因为不受其他自然因素的影响,是现在我们国家积极去发展和扶持的一个项目。目前我国微电网发展处于起步阶段,还需要进行技术、政策、管理等方面的研究与实践。

    1、微电网运营模式方面:目前我国微电网范围界定尚不明确,运营模式尚未理顺,需要在提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制电能质量要求、降低运行成本等方面积极开展适合我国国情的微电网运营模式的研究,为规范和引导微电网投资建设提供有力依据。

    2、微电网的发展规划需要对现有国际同类设施做大量的分析研究,然后经过综合性的评价与创新开发,创造出新型供电方式,为国内微电网的行业发展建立指引性的标准。

    3、微电网关键技术方面:微电网运行协调控制技术是微电网技术的核心。虽然国内已开发出微电网运行监控系统,但难以满足实时性更强、灵活性更高的要求。需要开展微电网协调运行控制的技术攻关,实现微电网内部及与配电网间的协调运行。

    对于微电网来说,具有节能、方便、可靠性高等特点,在应用中具有巨大潜力。这对于欧美等国家来说,也非常重视微电网的发展情况,并保持呈现出不同的发展特点。国内的微电网主要是为了使电能更加低碳环保,破除偏远地区供电难等问题,结合先进的规划方法和管理措施,以达到资源利用率高、对环境友好和供电充足等目标。

    随着用电需求的快速增长以及发电规模趋于多样化和分散化,电力系统和设备必须在极端压力条件下完成“提高可靠性,提高运营效率,降低成本”的任务,这就产生了对微电网要求。微电网有诸多优势,比如可以有效解决风、光等清洁能源并网问题;电力运输半径小,线损非常低,在出现意外状况或者自然灾害的时候,可以自行提供电力,确保小范围电力的稳定运行;还可以解决部分调峰和备用问题。

    过去数年,光伏、风能等新能源的度电成本、储能成本在迅速下降,微电网的控制技术不断成熟,设备生产成本不断下降,微电网建设的爆发点在不断临近。
智能电网的重点任务是发展大规模间歇式新能源并网技术,突破大规模间歇式新能源电源并网与储能、智能配用电、大电网智能调度与控制、智能装备等智能电网核心关键技术。微电网是智能电网的有机组成部分,随着国家加大对智能电网的投资力度,微电网也面临良好的发展机遇。未来随着微电网技术不断成熟、可再生能源成本下降、储能产业发展以及未来化石能源价格的持续上涨,微电网将得到爆发式增长。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国微电网建设市场分析预测及投资前景分析报告

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