“分布式能源”上网经过验证的办法

北美能源基础架构公司Sempra 能源的子公司PSiXE能源解决方案公司产品和解决方案负责人约瑟•卡兰萨(Jose Carranza)，上月中旬在美国《POWER》网上发文[1]，谈分布式能源资源(DER)的联网问题。他强调，世界蓬勃兴建的分布式能源连接上网面临困难，不像人们想象的“即插即用”那么容易，但也有经过验证的解决方案，或许技术上不再需要复杂、专业的开发，就能联接附近已有的电网了……

社区和国家要实现减排目标，必须扩大可再生能源，但也给电力分配管理带来新的挑战。目前，世界上大部分可再生能源，都通过分布式能源资源(DER)如家用太阳能电池板、蓄电池、电动汽车以及家庭与企业的充电器，进行产生和储存。

要求公用事业公司迅速调整、管理给居民供电的方式，颠倒了电力公司原来的、传统的用大型发电厂发电给消费者供电的方式。原来的能源消费者正在成为能源生产者，公用事业公司正在努力应对，把分布式能源整合到现有电网中，这是个新的挑战，远非“即插即用”那么简单。

公用事业公司接受这类不断变化的需求，要有一个清晰的路线图，现在就可采取递增行动，同时确认并为未来的需求做好准备。现在有以软件为基础的解决方案，公用事业公司可在确定长期基础设施需求的同时，把这类的需求添加到现有的网络中，对公司的“成本效益”有益。

分布式能源资源带来的挑战

DER是间歇性的能源;光伏太阳能电池板不吸收太阳能时不会发电，这与通过连续旋转的涡轮机发电的发电厂形成了鲜明对比。能源公用事业公司运营的电网已有百年的历史，旨在提供连续资源产生的电力，因此没有准备整合间歇性的分布式能源。快速把DER集成到老化的电网中，会使电网频率崩溃，造成电压问题，增加限电和停电的可能性。最坏的情况，“周波扰动”可能会损害工业设备和电气基础设施，因而可能迫使公用事业公司停止DER发电，以减少电网的压力，防止断电。

随着安装的可再生能源数量越来越多，公用事业公司将越来越拒绝接受大规模的分布式能源客户。从2010年到2020年底，世界可再生能源装机容量翻了两倍，国际能源署(IEA)报告称，全球新增装机容量的90%是可再生能源。2021年，美国能源信息管理局(EIA)宣布，到2050年，美国可再生能源发电的份额将翻一番，主要归因为太阳能容量的增加。从本质上说，世界正在给电网增加可再生资源的速度，比公用事业公司能适应的速度还要快。

太阳能电池板和风力发电场并不是唯一值得关注的地方。随着电动汽车(EV)采用量的增加，它们从电网上充电的电量也会明显增加，特别是当消费者转向更强大的充电器，减少充电时间时。电动汽车充电器造成的快速而猛烈的充电，特别是在需求高峰时期，会使电网不稳定。到2030年，电动汽车预计将占美国新车销量的近30%，而2021年还不到4%，另外汽车制造商还计划在未来几十年逐步淘汰汽油和柴油汽车。

在某些地区，大量的太阳能DER已经迫使公用事业公司采取激烈行动，以避免损害电网。智利、中国、德国和美国的电力公司曾经缩减太阳能发电，以减少电网的波动。缩减太阳能造成的缺口，通常由传统的化石燃料发电来填补，这使公用事业公司更难减排。公用事业公司为实现其气候目标，需要开发或采用各种解决方案，管理DER上网日益增加的压力。

公用事业公司的解决方案

目前DER快速增长，意味着大多数公用事业公司依赖拼凑的“临时解决方案”保持电网稳定。长期解决方案则需要协调一致的规划和资本密集型基础设施升级。公用事业公司需要有办法，用技术应对给电网的直接压力。这种技术自身要构建得与电网的需求和复杂性演变相匹配。

公用事业公司最初可从有实时控制能力开始，并对所有网格的活动有较深的理解，这是一种有效且可以理解的方法。基于软件的微电网控制器可以整合到现有电网中，实时管理DER，并为公用事业公司运行人员提供局部地区正在发生情况的全面视野。微电网控制系统能够快速、独立自动地应对DER引起的各种干扰，稳定电力频率，缓解间歇性能源问题。

公用事业公司的另一个直接的软件解决方案是分布式能源资源管理系统，或DERMS。DERMS提供整个网络的DER协调和控制。DERMS可以汇集数千个DER，并且在管理公用事业和住宅DER资产以及传统的、连续发电装置时特别有用。

对于公用事业公司，最重要的是，微电网控制器和DERMS解决方案是现成可用的。它们是以软件为基础的系统，更容易与现有的电网整合，而且是应对DER快速安装面临挑战的经济划算的方法。它们也是经过验证的解决方案;是最近在韩国、关岛和澳大利亚，与当地电力公司演示成功的项目[2]，微电网控制器和DERMS可有效管理电网，平衡DERS和传统能源资产的需要。

公用事业公司虽然最终可能不得不进行重大的基础设施升级，以完全适应分布式能源资源，但实时能源控制能促进现在的集成，帮助公用事业公司为未来做好准备。

参考资料：

1 Jose Carranza, Not Always Plug and Play—Challenges Utilities Face Managing DERs on Their Grids, POWER, Aug 19, 2021

2 Darrell Proctor, Communities Benefit from Microgrid Milestones, POWER, August 2, 2021