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万亿级蓝海,企业微电网蓄势待发
作者:管理员    发布于:2023-06-12 16:37:10    文字:【】【】【】浏览 (421)
摘要:电网的组成包括发电、输电、变电、配电和微电网,前四个环节为主干网,微电网面向终端企业用户,是主干网的延伸。

什么是“微电网”?

电网的组成包括发电、输电、变电、配电和微电网,前四个环节为主干网,微电网面向终端企业用户,是主干网的延伸。

微电网(Micro-Grid)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。

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形式,是传统电网向智能电网过渡过程中不可或缺的一部分。

微电网可以分为并网型和独立型,其中并网型微电网通常与外部电网联网运行,且具备并/离网的切换与独立运行能力。

微电网的主要特征包括:

1.微型:主要体现在电压等级低,一般在35千伏及以下;系统规模小,系统容量(较大用电负荷)原则上不大于20兆瓦。

2.清洁:电源以当地可再生能源发电为主,或以天然气多联供等能源综合利用为目标的发电型式,鼓励采用燃料电池等新型清洁技术。其中,可再生能源装机容量占比在50%以上,或天然气多联供系统综合能源利用效率在70%以上。

3.自治:微电网内部具有保障负荷用电与电气设备独立运行的控制系统,具备电力供需自我平衡运行和黑启动能力,独立运行时能保障重要负荷连续供电(不低于2小时)。微电网与外部电网的年交换电量一般不超过年用电量的50%。

4.友好:微电网与外部电网的交换功率和交换时段具有可控性,可与并入电网实现备用、调峰、需求侧响应等双向服务,满足用户用电质量要求,实现与并入电网的友好互动,用户的友好用能。

微电网的主要结构包括:

1.上级电网连接装置:通过公共耦合点(CCP)并入配电网,通过中央控制器(MGCC)控制上级电网与微电网之间的功率传输。

2.电源装置:包括光伏、风能、燃料电池、微型燃气机等分布式电源,通过逆变器(PEC)和微源控制器(MC)并入微电网,为微电网提供电源。

3.储能装置:包括储能电池、抽水蓄能、飞轮储能等,同样通过逆变器(PEC)和微源控制器(MC)并入微电网,为微电网提供电源。

4.负荷装置:通过可控负荷控制器(LC)调节可控负荷。

目前微电网工程大致可以分为三类应用场景:边远地区微电网、海岛微电网和城市微电网。

1、边远地区微电网

边远地区地广人稀,远离大电网,交通不便,采用电网延伸的方式成本高,采用化石能源发电对生态环境的损害大。

但是,边远地区风光等可再生能源丰富,土地成本较低,适合发展新能源微电网。

目前,在我国西藏、青海、新疆、内蒙已经建成一批新能源微电网示范项目,解决了当地的供电困难。

2、海岛微电网


我国面积500平方米以上的岛屿有6536个,其中有人居住的岛屿共450个。这些岛屿中,小岛多、大岛少,缺水岛多、有水岛少。

这些岛屿总体用电量不大,远距离架设输电网络不具有经济效益,尤其是外海岛屿远离大陆,敷设海底电缆的前期投入和后期维护费用巨大。

打造包括太阳能发电、风力发电、海浪发电和蓄电池储能系统在内的全新分布式供电系统,与海岛原有的柴油发电系统和电网输配系统集成为多能互补微电网系统,是解决离网型海岛用电难问题的有效途径。

3、城市微电网

随着控制技术进步,电价上涨,城市出现户用微网系统和工商业零碳智慧微电网,包括集成可再生分布式能源,提供高质量及多样性的供电可靠性服务,冷热电综合利用,可以实现零能耗建筑,电网削峰填谷、调峰调频等多种功能。

工商业微电网系统利用物联网,联系大电网,分布式能源站、能源用户,并借助能源管理系统,实现工商业园区综合能源系统的灵活可控,促进清洁能源的开发,实现电能、热(冷)能等的综合利用、相互转化和存储,全而降低用能成本,提升经济效益,减少污染物排放。帮助企业进行高效的能源管理,改变能源的使用习惯,规范和加强能源管理。

2

多因素共同驱动企业微电网市场

微电网根据用户群体可划分为企业微电网、民用微电网,以及其他类(军/校/医等),其中企业微电网为包含“发-输-变-配-用”完整功能的企业自用小型完整用电网络。

但并非所有企业自持的用电网络都是企业微电网,在现阶段,企业自持的电网往往是处于低压配电网末端的部分电力设施,低压配电网前端的电力设施往往属于供电公司。

但企业自持的低压配电网可通过改造,补齐“发-输-变-配-用”完整功能,使之变为企业微电网。

新能源后时代,分布式光伏、储能、充电桩等硬件普及以及盈利模式明确,电力市场交易规则加速完善,多方面因素驱动企业微电网能效管理系统配置意愿增强。

1.企业用能趋紧,可靠用电诉求增强。

近年来在“双碳”发展背景下,企业能耗双控力度整体较严,较多企业面临拉闸限电问题,影响企业正常生产经营。

同时极端天气也对电力负荷产生较大压力,近年以来我国华东、华中、华北、华南、川渝等地区出现历史罕见高温极热天气,多省市电力负荷创新高,部分流域水电来水偏少,水电机组出力受到严重影响,电力紧缺情况进一步加剧。

在主电网电力可靠性降低情况下,企业为保障自身生产经营不受影响、减少停电损失,加装分布式电源及配套微电网调度系统的积极性持续提升。

2.电力价格市场机制持续完善,电力峰谷价差扩大、电价上涨。

2021年10月国家发改委发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》,要求燃煤发电市场交易价格浮动范围提升到20%,高耗能企业市场交易电价不受上浮20%限制。

2022年2月国家发改委、能源局发布《关于加快推进电力现货市场建设工作的通知》,并在11月25日发布《电力现货市场基本规则(征求意见稿)》、和《电力现货市场监管办法(征求意见稿)》,对2月份的《通知》进行了系统性完善,电力现货市场制度框架已趋于完善,全面推广在即。

使用微电网可帮助企业进行峰谷套利、节能降耗,明显降低用能成本,未来随着电力峰谷价差扩大、电价上涨,企业铺设微电网动能持续强化。

3.电力市场体制加速变革,企业微电网可直接参与电力现货市场交易。

2022年11月国家发改委、能源局发布的《电力现货市场基本规则(征求意见稿)》中明确提出:要稳妥有序推动新能源参与电力市场,并与现有新能源保障性政策做好衔接;要推动储能、分布式发电、负荷聚合商、虚拟电厂和新能源微电网等新兴市场主体参与交易。

2023年1月10日,国家发展改革委办公厅发布《关于进一步做好电网企业代理购电工作的通知》,提出各地要适应当地电力市场发展进程,鼓励支持10千伏及以上的工商业用户直接参与电力市场,逐步缩小代理购电用户范围。

4.市场广阔,2025年我国企业微电网投资规模可达520亿元。

2021年我国新增工商业分布式光伏装机7.7GW,但目前阶段主要是以铺设分布式光伏电站为主,尚未围绕分布式电站大面积铺设微电网,因此当前阶段企业微电网市场规模较小。

展望2025年,根据全球能源互联网发展合作组织《中国“十四五”电力发展规划研究》,我国到2025年末拟初步实现光伏装机561GW,较2020年累计装机量(253GW)增加约308GW,假设其中分布式光伏占比60%,同时工商业占分布式光伏中的50%,则十四五期间工商业分布式光伏将增加90GW,假设2022-2025年逐年分别增加14/18/22/26GW,并假设2025年工商业分布式光伏微电网渗透率达到20%。

我们以10元/W企业微电网建设成本测算,仅考虑工商业分布式光伏的情况下(不考虑分散式风电、天然气多联供、燃料电池等其他分布式电源),2025年我国企业微电网市场规模有望达520亿元。

3万亿市场,谁主沉浮?

国家电网公司的统计,我国10kV及以上供电电压等级的工商业用户有200万户以上,这些用户均有建设或改造微电网的潜力。

常见工商业铺设分布式电源装机规模约1-2MW,我们假设1MW/个,根据能源局示范项目数据,平均每W微电网分布式电源装机对应企业微电网整体投资约10-11元,我们以10元/W企业微电网建设成本测算,单个企业微电网投资规模约1000万元。

存量200万户10kV及以上供电电压等级的工商业用户若全部铺设微电网,潜在市场总空间可达20万亿元。

企业微电网的需求端是各工商企业主,其中也有较多工商业主委托供电公司 代建,这类项目经供电公司转包后在市场上放出,但较终的需求方均是各工商业主。

供给端看:参与企业微电网的市场主体大致可以分为以下三类:

1.电网公司旗下软硬件开发及集成服务企业

该领域以国网四大家为代表,同时各地电力三产公司持续服务长尾市场。由于较多业主微电网需求会直接委托供电公司代建,因此有较多项目被电网公司旗下的软硬件开发及集成服务企业所消化,其中较大的包括国电南瑞、国电南自、许继电气、四方股份、国网信通等。

此外,中小型项目还会被各地广泛存在的电力三产公司所消化。

根据国家能源局《电力业务资质管理年度分析报告(2022)》,截至2021年,我国共有持证承装(修、试)电力设施企业共3.16万个(该许可证主要用于承接相应电压等级电力设施的安装、维修或者试验业务),其中山东、江苏、河南、四川、广东等省市均拥有超过2000个,具备相关资质的企业众多且非常分散,持续服务长尾市场。

代表公司有国电南瑞,其企业微电网领域已有完备产品,成功应用在多项示范项目。

国电南瑞在微电网方面聚焦分布式电源并网和接入控制,主要开展了新能源并网的保护控制、协调控制和运行控制等装备研发,已实现微电网二次系统配置齐套化。

目前国电南瑞企业微电网产品已成功应用在南京江北充电塔面向电力物联网的智能协调控制项目、无锡低压台区区域能源自治示范工程项目、苏州基于电力物联网的电动汽车与能源互动融合应用示范项目等。

2.基于低压电器生产能力向企业微电网延伸的企业

国内外龙头共同角逐低压设备,通过打包软硬件解决方案销售方式积极开发微电网产品。

由于企业微电网铺设过程中需用到大量低压电器,因此低压电器生产商可通过打包解决方案的形式为工商业主提供微电网产品。

如国内的正泰电器、德力西、良信股份等,以及在国内开展相关领域业务的海外企业施耐德、西门子、ABB等。

从我国低压电器份额分布上看,2021年施耐德占比14.7%,其次为正泰电器/德力西,分别占14%/7%。这些低压设备生产企业为促进设备的销售,也开发出较多的系统解决方案来实现软硬件打包销售,其中也包括微电网应用领域。

3.基于细分领域集成能力向企业微电网延伸的企业

企业微电网是贴近用户侧的电力网络,具有需求分散、个性化需求多、市场化程度高等基本特征,部分民营企业依托较为灵活高效的管理体制、激励机制、创新能力,在企业微电网细分领域已积累较强的集成交付实力。

同时伴随分布式光伏及储能快速发展,这些民营企业将自身产品与光伏、储能相互融合,很容易打造出各具特色的企业微电网产品。

这类基于细分领域集成能力,向企业微电网领域延伸业务的企业包括:电力能效管理领域的安科瑞,配网EPCO领域的苏文电能,电力通信领域的泽宇智能、威胜信息,能源物联网领域的炬华科技等。

微电网正处于高速发展期,随着微电网市场的重心开始向工业和商用项目转移,企业微电网市场的未来愈发光明。

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