微商网消息：

为落实习近平主席提出的能源领域“四革命一合作”，国家高度重视能源产业创新发展，在清洁能源利用、电力能源替代、智慧能源建设。 汽车、多能互补、微电网、能源互联网等一批新能源业态蓬勃发展。 校园微电网是上述实践的重要实施点。 微电网作为与外部电网和用户友好互动的技术手段，融合了能源生产、输送、存储、消费等多个环节，有利于创新生产消费模式的集中发展，探索和培育发展动力。势头。

目前，我国依托“863计划”、“973计划”和自然基金的支持，投资建设了一大批微电网项目。 但当前我国推进能源互联网和各类园区微电网建设过程中，主要存在以下两个问题：1）电能质量、功率控制、继电保护等国家标准尚未制定。微电网，但尚未形成规模。 可以推广和推广的建设和运营模式可供借鉴。 2）为了保证电能质量和供电可靠性，微电网往往需要投资建设大量的储能和控制设备，不实用、不经济，急需找到更好的收支平衡。 因此，有必要创新微电网的运营模式，为投资者提供合理的回报路径。

文章以我国新一轮电力体制改革和能源互联网为背景，在《促进电网建设试行办法》的指导下，分析了能源系统的演变、发展趋势以及微电网在其中的地位。 “连接微电网”，并提出了微电网运行的主体。 投资主体一体化、多元化的模型框架，从“源-网-荷-储”优化控制运行、微观平衡市场交易、内外部两级购售电、网到网辅助服务、内外部两级需求侧响应，新型备用容量机制为未来园区微电网建立了“源-网-荷-储”一体化运行模式，提出了微电网经济性分析方法在传统运行模式和综合运行模式下进行分析，并通过案例分析证明综合运行模型可以增加微电网的收入来源，保证微电网合理的投资回报，将极大地促进微电网的健康可持续发展公园内的微电网。

1 微电网的概念特征及其在能源系统演化发展中的地位

1.1 微电网的概念和特点

微电网是贴近用户侧的微型综合能源系统，涵盖天然气、太阳能、风能等一次能源和电力等二次能源，涉及电、热、气多种能源的输送和输送。配电网络和负载需求、能量存储、控制和监测。 保护装备和信息平台以电能为核心，通过多能源互联、信息能源耦合和市场经济引导，实现多能源“供-需-储”协调优化和自我平衡。 图1是典型工业园区微电网示意图。 源侧包括分布式光伏、小风机等电源、燃气三联供系统、热泵等热源、沼气池等气源； 储能侧包括蓄电池、储热罐、蓄冷空调等。 电力、储热（冷）、储气设备； 电网侧包括电力、热（冷）、油气输送网络； 负载侧覆盖多种智能终端； 信息层包括大数据云计算平台、微余额市场交易系统和能源管理系统。 微电网具有以下四个特征：

1）微观。 系统规模较小，并网电压等级一般不大于35kV，容量一般不大于20MW。

2）干净。 以可再生能源为重点，通过就近消费推动风、风光等清洁能源的渗透，通过燃气三联供系统实现多种能源的综合梯级利用，在境内形成绿色低碳的能源生产和消费体系微电网。

图1 微电网示意图

3）自治。 可控性是分布式能源与微电网的本质区别。 通过能源管理系统对微电网内部的源、网、荷、储进行协调和控制，微电网具有能源供需自平衡和黑启动能力，并且可以实现自治和独立。

4）友好。 微电网与外部电网之间的能量交换呈现出时间和空间双向灵活可控的特点。 微电网是外部电网的有效补充，提高外部电网的可靠性和灵活性； 外部电网为微电网提供有保障的供电服务。 两者形成相对独立的网对网关系，双向服务，相互支持。

1.2 能源系统演变、发展趋势及微电网现状

1.2.1 能源系统演进及发展趋势

随着我国能源革命的推进，能源领域将发生“链式”变革，未来能源系统的演变和发展趋势将具有以下三个特点：

1）横向多能源互补，从单一能源向综合能源转变。 传统能源系统按照能源类型划分，供需平衡。 通过源侧风、水、蓄热多能互补系统和负荷侧综合供能系统，实现多能协调供应和梯级利用微商运营模式，打破“相对独立、自主治理”的壁垒各种能源的“界限”被打破，形成能源一体化耦合网络。

2）“源-网-荷-储”纵向协调，形成多能源“供-需-储”自平衡体。 能源生产和消费的界限不再清晰，功能角色可以相互替代、兼容。 在供给、需求、价格指导下，能源主体自主决策能源供应、消费、储存，实现多能源“供-需-储”的纵向一体化。 能源主体由单一能源的生产、传输、储存和消费转变为多种能源生产、传输、储存和消费为一体的自平衡体。

3）集中与分布协调。 传统的能源系统和主体间是自上而下的集中决策资源配置模式。 自平衡体首先通过“就近利用能量”实现分散式自平衡，然后通过“远方能量来”实现不平衡能量交换。 能源系统的结构将转变为一个协调集中、分布协调的分解大系统。

1.2.2 微电网在能源系统演化发展中的地位

能源系统演化发展的基本单元是多能源“供-需-储”自平衡体，对应园区微电网[12]，如图2所示。通过股权并购打破能源运营和控制壁垒，利用互联网和信息技术缩短能源生产与消费的距离，在园区内形成多元能源“供-需-储”自平衡体。 在信息和经济激励的引导下，大范围的自平衡体自主决策和扩张，实现与其他能源实体或自平衡体的物理网络互联，形成新的互联网络和新的自平衡体。 这就是能源系统演化和发展的过程。 过程。 能源系统的演化和发展是基于物理-信息-经济耦合的多重自平衡体相互作用和自适应分散决策的结果。 单一的自平衡体和整个能量系统是个体与环境的关系，个体适应环境，也创造环境。 园区微电网是能源系统演化发展的起点和终点。

图2 微电网在能源系统演化发展中的地位

2 微电网运营一体化和投资多元化

目前，我国投资建设了大量微电网项目，微电网各环节“源-网-荷-储”能源设施大多由单一企业投资、建设和运营。实体。 但分布式能源、输电网络、储能等能源设施投资规模较大，缺乏合理的投资回报模式，微电网项目主体将承担较大的投资风险。 因此，本文提出了微电网运营一体化和投资多元化的模型框架。

2.1 经营主体整合

能源供需的实时平衡和规模经济决定了微电网运营商应该只有一个。

微电网综合运营商（简称微电网运营商）可视为特殊目的公司，公司股东由微电网多元化投资主体和社会资本组成。 社会资本可以与地方政府开展资本合作，以特许经营权的形式建设和运营微电网项目。 微电网采用一体化运营，但风险不再由单一主体承担，微电网运营商的股权多元化将实现风险共担、利益共享。

微网运营商一体化要求微网运营商与微网内“源-网-荷-储”环节的能源设施签订长期统一委托运营协议，达成长期统一托管协议。与用户用能协议形成委托代理关系，保证微电网内部的纵向一体化。

2.2 投资主体多元化

微电网投资多元化，发电企业、电网企业、供热企业、燃气企业、能源设备制造企业、专业化能源服务企业、用户等均可参与微电网“源网”的投资建设-“通过市场准入加载” -“存储”各个环节的能源设施。微电网中的分布式能源可以由发电企业、能源设备制造企业等投资，也可以由用户自行投资；电力的所有权配变电设施仍可以​​归电网公司所有；热/气管网、储能设备、智能用能及监控设备等也可以由不同主体投资建设。

微电网投资主体多元化，有利于实现微电网“源-网-荷-储”各环节能源设施投资建设主体的专业化，降低投资风险； 推动微电网资本所有权和经营权分离，形成自负盈亏、自律的投资和运营机制； 突破能源基础设施的行业和市场壁垒，降低准入门槛，激发社会资本活力，为微电网开辟新的投资空间，创造平等良好的投资环境。

图3说明了微电网运营商的整合与投资主体多元化之间的关系。

图3 微电网投资主体多元化与运营主体一体化的关系

2.3 综合运营主体的职责

微电网的一体化运行本质上是多能源“供-需-储”自平衡体的自我集中管理。 以微电网产权分界点为边界，微电网并网主体在内部和外部扮演着不同的角色，承担着不同的责任，如图4所示。

1）综合微电网运营商的内部职责。

微电网运营商在微电网中的角色类似于电网企业的“调度中心+交易中心+营销部”。 作为微电网的“调度中心”，以并网点为分界点，负责内部能源供需的实时平衡，促进“源-网-荷”协调优化控制运行——存储”，保证能源供应的可靠性和质量； 作为微电网“交易中心”，负责制定微电网内电、热（冷）气等各类能源的交易规则，组织微电网内微余额市场交易，披露市场信息，管理市场交易合约，负责交易结算和清算；作为微电网的“营销部门”，满足微电网内部用户的基本能源需求，提供多样化的能源服务和增值服务，例如如能源计量、运行和维护。

2）综合微电网运营商的外部责任。

微电网运营商与微电网内部“源-网-荷-储”组件之间的委托代理关系决定了微电网运营商是微电网内外双向互动的独立主体和媒介。 微电网运营商负责微电网与外部电网、其他微电网、发电公司、售电公司之间的能源、信息和价值交换。 微电网运营商作为配售电一体化的售电企业，参与外部电力市场，代理微电网电源或用户进行购售电交易； 作为独立的辅助服务提供商，与电网公司签订远期双边合同或参与辅助服务市场并获得辅助服务补偿； 作为外部电网的友好用户，获得公平的电网接入服务，向外部电网调度中心报送必要的运行信息，服从外部电网调度中心的统一调度，响应时间等需求侧管理措施使用电价。

图4 综合微电网运营商职责

3 微电网“源-网-荷-储”一体化运行

运营主体一体化，保证微电网的统一自治； 投资主体多元化，保证了微电网风险共担、利益共担。 微电网传统的运行模式是“自发自用，余电上网”，其收入主要以能源供应收入为主，不经济。 在微电网传统运行模式的基础上，提出包括“源-网-荷-储”优化控制运行、微平衡市场交易、内外部两级购售电、网购电等功能。 -网络辅助服务、内外两级需求响应和新型后备容量机制的“源-网-荷-储”一体化运行模式，为微电网提供了合理的投资回报。

3.1“源-网络-负载-存储”最优控制运行

微电网运营商保障微电网内能源供需实时平衡，通过“源-网-荷-储”优化运行，降低弃风弃光率，降低微电网运营成本，促进节能减排，实现技术、经济、环境等综合效益最大化，如图5所示。

无论独立运行还是并网运行，微电网运营商都应满足微电网内各种能源的负荷要求，并具备纠正状态偏差、设备故障等不平衡事件的能力，实现“源-电”。网络-负载——“存储”各组成部分的自适应主动控制，满足电、热（热）、燃气能源供应的安全、可靠和质量等级要求；实现微网独立/并网的平滑切换运行模式，有效减少微电网和外部电网的并/脱离。

图5 微电网“源-网-荷-储”优化控制运行过程中的暂态振荡。

3.2 微观平衡市场交易

微电网的优势之一是促进分布式能源就地消纳。 目前，微电网中的风、光等分布式能源主要采用“自发自用，余量并网”的运行模式。 多余或不足的电力由外部电网接收或提供。 。

微电网运营商掌握园区微电网内的能源供需和市场价格信息，通过构建微平衡市场交易，组织园区微电网内的工业、商业、居民等各类用户考虑到电力、热力和天然气等各种能源的平台。 而分布式光伏、分布式风电、燃气联合供电系统等分布式能源和储能资源，通过微平衡市场进行本地自主交易[11]。 买卖双方可以通过自主协商确定交易量、结算价格等信息； 分布式能源和用户可以委托微电网运营商作为代理人参与微余额市场交易，并签订回购和销售能源合同。 同时，微电网运营商对微电网内的能源传输和分配收取一定的“入网费”，三方共同签订能源供应和使用合同。

与“自发自用、剩余上网”的模式相比，微平衡市场交易将减少与外部电网的不平衡能量交换，尽可能实现微电网内的就近利用。 微平衡市场交易下微电网的功率安排如图6所示。

图6 微平衡市场交易下微电网的功率安排

3.3 内外两级购售电

参与电力市场前，微网内分布式能源上网电量按当地燃煤发电机组标杆上网电价结算，购电按目录销售电价结算（考虑使用高峰和低谷时间）。

随着发电和用电计划的不断放开以及中长期电力交易的发展，微电网运营商可以通过整合微电网范围内的剩余发电量和不平衡用电来满足市场准入条件。 “身份，作为微电网内分布式能源和用户的代理人，参与外部电力市场的购电和售电。在电力市场上，微电网运营商与传统发电公司和用户拥有同等的市场地位，通过制定合理的交易策略，可以从购售电价差中获取收益。

3.4 网络到网络的辅助服务

外部电网调度中心根据电力系统的运行需要，确定系统调峰、备用等各种辅助服务的需求。 微电网运营商作为独立的辅助服务提供商，通过长期双边合同或短期辅助服务市场进行投标。 通过这种方式，为外部电网提供辅助服务，并获得相应的辅助服务补偿。

微电网内存在多种分布式能源，具有供需自平衡运行能力，可为外部电网提供黑启动辅助服务； 微电网运营商可以利用储能设备为外部电网提供可中断的负载辅助服务。 与燃煤火电机组等传统辅助服务商相比，微电网响应速度更快、灵活性更强、负荷匹配更容易。

微电网与外部电网的关系不再是传统的“电网-用户”单向服务关系，而将是一种相对独立、平等的网络与电网关系。 外部电网为微电网平衡剩余或不足的电力微商运营模式，并提供自下而上的服务； 微电网为外部电网提供辅助服务。 微电网与外部电网互为备份，提供双向服务。

3.5 内外部两个层面的需求侧响应

内外部两级需求侧响应是指：微电网内部，微电网运营商发布微电网内部需求侧管理措施，积极引导用户削峰填谷、优化配置。微电网本身的负荷特性； 在微电网之外，微电网作为一个整体参与所在地区的需求侧响应政策。

以峰谷分时电价为例，外部电网的峰谷分时电价政策较为粗略，微电网运营商可以对内部峰谷进行微调根据微电网内部用户的负荷曲线和需求侧的响应特性对微电网进行控制。 电价时段与峰/谷/平均电价的比值减小了微电网与外部电网之间不平衡电力交换曲线的峰谷差。 衡量投资回报。

内外部两级需求侧响应机制可以有效协调微电网内外部资源，实现大系统从局部到整体的多层次优化目标，从而提高整体能源利用效率系统的。

3.6 新的储备容量机制

传统运行模式下，微电网并网点变压器按容量申报； 微电网运营商通过储能、主动控制等技术或经济手段，在一定范围内自由调节微电网与外部电网之间的不平衡电力交换曲线。 并与电网企业进行自主协商，根据微电网自平衡情况，按照最大需求申报变压器容量，并统一缴纳相应的备用容量费。

新的备用容量机制是对微电网能量精准优化控制技术的一次考验。 微电网的自平衡能力越强，支付的备用容量费就越少。 传统微电网储能的效益主要来自于错峰填谷后购电成本的降低。 新的储备容量机制将为微电网储能应用提供全新的投资回报模式，将极大推动储能设备的发展。

4 微电网运行模式经济分析

传统运营模式的成本包括投资建设成本、运维成本、外购电成本、容量成本，效益包括自发电自用收入、上网电量收入、内部售电收入、和补贴收入。

一体化运营模式的成本包括投资建设成本、运维成本、外购电成本、自申报容量成本，效益包括自发电自用收入、对外售电收入、内部售电收入、“网络费”收入、以及辅助服务补偿收入和补贴收入。

表1 传统运营模式与综合运营模式的成本效益

4.1 传统运营模式成本效益分析

4.2“源-网-荷-储”一体化运行模式成本效益分析

4.3 两种运行模式经济分析

5 案例分析

5.1 基本参数

目前，涉及电力、热力、燃气的微电网项目并不多。 本文仅以电力为主要能源的微电网项目为例。

1）项目概况。

微电网分为3个区域，均为工业大用户，电压等级10kV，最大负荷11.13MW。 项目生命周期为20年，设备综合造价及相关费用参照当地标准，基准贴现率为7%。 传统运营模式下，微电网项目总投资约1.62亿元，其中源侧投资约1.45亿元，网络侧投资约310万元，存储侧投资约900万元，信息平台（能源管理系统）约500万元； 一体化运营模式总投资约1.68亿元，其中源网存储侧投资变化不大，信息平台（大数据云计算平台、微余额市场交易系统、能源管理系统） ）约为1100万元。 如图。 图7是微电网布线方案的示意图。

2）设备规模及投资主体。

微电网分布式光伏装机容量10MW，分布式风电装机容量16MW，储能装机容量6MW，并网35kV/10kV变电站容量16MW。 电源、输配电设备、储能、信息平台等由不同主体投资。 表2为微电网设备规模及投资主体情况。

图7 微电网接线方案

表2 微电网设备规模及投资主体

3）负载和功率输出。

图8为四个季节典型日风电出力与微电网负荷曲线。

4）电价。

由于我国电力体制改革尚在推进过程中，本例中相关电价是参考国外成熟市场数据折算的。 对外电网大工业销售电价高峰时段为8:00-12:00和17:00-20:00，平淡时段为12:00-17:00和20:00-24： 00，低时段为0：00-8：00，峰/平/谷电价比为1.67：1：0.49； 微网内销电价高峰时段为20:00-24:00和0:00-5:00，平淡时段为5:00-10:00和16:00-20:00，最低时段为10:00-16:00，峰/均/谷电价比为1.5:1:0.5。 表3为电价情况。

5）微平衡市场交易和可中断负载。

Table 4 shows the micro- . Table 5 shows the of load by the and the power grid.

8 Four daily micro-grid wind power and load

Table 3 Price

Table 4

Table 5 load

5.2

9 and 10 show the of daily in , , , and under the mode and the mode (the value of means , and the value of and load means .

9 under the mode

10 under the mode

11 and Table 6 show the cost/ value and of the under the mode and the mode.

The shows that the peak-to- of the power curve under the mode is 9.31MW, and the peak-to- of the power curve under the mode is 10.14MW. 更友好。 There is in the cost of the under the two modes, but the of the under the mode is 5.36 yuan more than that of the mode, and the such as net value, rate of and are all than the mode. The model has more of , among which, the from micro- and the and sale of at both and are large. Under the mode, , and other are , but there is a lack of mode, and the are not good; such as , and -side , and new can the on and value-added of the .

11 Cost/ value of under two modes

Table 6 of under two modes

6

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