放电纽约

微电⽹市场全球应⽤案例介绍

微电⽹（Micro-Grid），是⼀组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，能够实现⾃我控制、保护和管理

的⾃治系统，既可以与外部电⽹并⽹运⾏，也可以孤⽴运⾏。

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，是传统电⽹向智能电⽹的过渡。

全球微电⽹市场综述

⽆论是在离岸的海岛、偏远的边疆⽆⼈地区，抑或是在⼈群密集的都市楼宇、社区、⼯⼚，⼈们越来越多的看到分布式

能源应⽤的场景。例如，分布式光伏、风⼒发电搭配柴油发电机组成的微电⽹，保障遥远⼩岛上渔民的全部⽤能需求；

⼜如，天然⽓冷热电三联供（CCHP）、分布式可再⽣能源技术被集成到城市社区微电⽹系统中，为居民和企业提供本

地⽣产的且经济⾼效的电⼒、热⽔以及制冷服务。

⽽这⼀切很⼤程度上需要归功于微电⽹技术，正是因为微电⽹的兴起，⼈们选择的⽤能服务不再局限于市政电⽹集中供

能的模式。这也使得那些建⽴在市政电⽹范围之外的遥远海岛、边疆区域，以及对经济性、安全性、环保性有特殊要求

的⽤能单位，可以按照其各⾃的需求在靠近⽤户侧的位置来建⽴分布式的能源供应系统。

到2016年12⽉，全球微电⽹的容量已经达到16,552MW。仅在2016年，全球就计划部署1681个新型微电⽹项⽬，95%

的项⽬在北美和亚太地区，其中北美占据54%的全球微电⽹容量。国外对于微电⽹的研究起步较早，在关键技术⽅⾯已

取得⼀些突破。其中美国、欧洲、⽇本及加拿⼤等建设了⼀批⽰范⼯程，成为微电⽹领域领先国家。我国虽对微电⽹的

研究取得⼀定的进展，但与欧洲、美国及⽇本等庞⼤研究团队相⽐，在研究⼒量和取得成果上仍存在较⼤差距。

英国——离岸海岛微电⽹的应⽤

英国苏格兰的埃格岛（IsleofEigg）是海岛离⽹型微电⽹成功应⽤的典范。因地制宜的微电⽹充分利⽤了当地的⾃然资

源，其中发电系统主要由分布式光伏、⼩型风⼒发电和⽔⼒发电设施组成，总装机容量为184千⽡。多余的可再⽣电⼒

被储存到电池阵列中，天⽓条件不佳的情况下，电池组可以为全岛提供⼀整天的电⼒。微电⽹中还包括两台70千⽡的柴

油发电机，以备不时之需。整个系统的装机容量虽不算⼤，但⾜以满⾜近百名居民的电⼒需求，可以称得上是“⼩⽽

美”的海岛微电⽹。

微电⽹中，各种能源在不同季节、不同时段中协同运⾏，多能互补也成为埃格岛电⼒系统的最佳配置。得益于较⾼的纬

度，夏季的埃格岛可以享受较长时间的⽇照，再加上夏季⾬⽔较少，光伏系统的利⽤率也随之提⾼。受天⽓影响，风电

和⽔电在夏季的出⼒状况不甚理想，居民全天的电⼒消费都来⾃光伏和储能电池，只有在游客增多等少数情况下，备⽤

和⽔电在夏季的出⼒状况不甚理想，居民全天的电⼒消费都来⾃光伏和储能电池，只有在游客增多等少数情况下，备⽤

的柴油发电机才开始供电。到了冬季，岛上降⾬增多，三台⼩型⽔⼒发电机成为主要的电⼒来源。埃格岛微电⽹的控制

系统可以监测发电设施的运⾏，优化电池的充放电循环，并且在电⼒短缺时⾃动启动柴油发电机。

微电⽹极⼤地提升了埃格岛的电⼒消费品质。微电⽹建成之前，居民靠⾃家的柴油发电机供电，在⽀付⾼昂成本的同

时，还要忍受设备的噪⾳和空⽓污染。岛上的柴油依靠渡轮运输，储备有限的住户会⾯临断电的风险。如今，微电⽹保

证了埃格岛的不间断供电，每年超过90%的电⼒消费都来⾃可再⽣能源，⼆氧化碳的排放量也降低了接近⼀半。另⼀⽅

⾯，岛上的微电⽹展⽰了出⾊的经济性。整个项⽬的设计和建设成本约为166万英镑，⽽跨海架设电⽹的成本则⾼达

400多万；⽬前，埃格岛的电⼒价格仍⾼于英国的平均⽔平，但已经⽐过去降低了60%。风、光、⽔、储的有效整合使

居民摆脱了化⽯能源的限制，埃格岛的经验也证明，离⽹型海岛微电⽹可以满⾜现代⽣活的电⼒需求。

印度——在偏远区域微电⽹的应⽤

在印度，⽆电⼈⼝的数量达到2.4亿，约占印度⼈⼝总数的20%，其中绝⼤部分⼈⽣活在偏远的农村地区，这给印度政

府的全国电⽓化计划带来不⼩的的技术和经济性挑战。⽐哈尔邦（Bihar）是印度电⼒缺⼝最⼤的邦之⼀，全邦79%的

农村家庭⽆电可⽤，其中超过⼀半的家庭没有接⼊电⽹；其他所谓的“通电”家庭则依赖于单⼀的柴油发电机，这使得该

区域对柴油特别依赖，提⾼了⽤能成本并造成了空⽓污染。

以光伏作为主、柴油发电机作为备⽤的分布式能源系统可以解决这些偏远地区的⽤电问题。研究⼈员为农村家庭开发了

光伏微电⽹，包括⼀块125⽡的太阳能电池板、1千⽡时的储能电池、控制箱和直流家电。不同于普通的交流⽤电，这套

户⽤微⽹以直流电运⾏，避免了光伏、电池和家电之间交直流转换引起的能量损失。整套系统的成本⽐架设电⽹的⽅式

更低，供电也更加可靠。已经接⼊市政电⽹的家庭也可以将其作为优质的备⽤电源，免除电⽹频繁断电带来的困扰。同

时，研究⼈员也开发了覆盖多户家庭的500⽡和7.5千⽡的微电⽹。

⽬前，这套系统已经为超过4000户的农村家庭提供了电⼒。在⽐哈尔邦的农村社区，分布式光伏、储能电池与已有的柴

油发电机构成微电⽹系统，为⽤户提供可靠电⼒的同时也降低了⽤电成本，在柴油价格⾛⾼之时，光伏的替代作⽤使系

统的经济性更加出众。⽬前，印度⼤多数的微电⽹和独⽴供电系统仍采⽤柴油发电机，但成本⽇趋下降的分布式光伏和

因地制宜的⼩型⽔电、风电设施正逐渐凸显出经济和环境效益，这在农村地区显得尤为重要。离⽹型微电⽹将在印度的

电⽓化进程中起到关键作⽤，这项技术也值得向全球的其他⽆电地区推⼴。

美国——在城市社区微电⽹的应⽤

并⽹型微电⽹满⾜了美国最⼤的居民住宅——纽约联合公寓城（Co-OpCity）的能源需求，并且在极端天⽓的情况下保

障系统的供能安全。该项⽬的核⼼设备是西门⼦公司⽣产的能够实现冷、热、电三联供（CCHP）的燃⽓轮机、蒸汽轮

机以及控制系统。该能源站总装机容量达到40兆⽡，可以满⾜全部6万名居民24兆⽡的⽤电负荷峰值需求，其余16兆⽡

容量发出的电⼒被出售给⼤电⽹。

2012年10⽉，飓风“桑迪”席卷美国东海岸并造成⼤⾯积断电期间，联合公寓城的微电⽹持续供能，6万名住户未受影

响。除公寓城外，处于飓风登陆区域的纽约⼤学和普林斯顿⼤学也配备了以天然⽓分布式能源站为主的微电⽹，两所⼤

学与⼤电⽹断开并切换⾄“孤岛模式”，保证了市政电⽹断电期间校园的能源供应。这些案例都充分体现了微电⽹系统的

稳定性。

中国微电⽹市场

我国微电⽹的发展尚处于起始阶段，但微电⽹的特点适应我国电⼒发展的需求和⽅向，发展路线明确。2012年陆续有⼀

批重⼤⽰范⼯程获批，河北、天津、河南、浙江、珠海等地已经在进⾏微电⽹⽰范项⽬的研究及建设。

批重⼤⽰范⼯程获批，河北、天津、河南、浙江、珠海等地已经在进⾏微电⽹⽰范项⽬的研究及建设。

⽬前我国已在⼭东烟台长岛、上海崇明岛、浙江⾈⼭群岛、福建平潭岛、辽宁长海群岛、⼴东南澳群岛等地进⾏了不同

程度的微电⽹建设科研及实践。其中，珠海东澳岛微电⽹项⽬的建成，解决了岛上长期以来的缺电现象。烟台长岛分布

式发电及微电⽹接⼊控制⼯程通过国家发改委验收,正式竣⼯投运，实现孤⽹运⾏保证对重要⽤户的连续供电。

温州⿅西岛微电⽹⽰范⼯程通过在岛上建设风⼒发电、光伏发电、储能、微电⽹中央运⾏监控及能量管理及单户模式微

电⽹等系统，实现并⽹和孤⽹两种运⾏模式的灵活切换，可为全岛客户提供清洁可再⽣能源。

浙江——在海岛供电中微电⽹的应⽤

2012年开始建设浙江温州洞头⿅西岛并⽹型微⽹⽰范⼯程和平阳南麂岛离⽹型微⽹⽰范⼯程。⼯程的实施是对含分布式

电源、储能和负荷构成的新型电⽹运营模式的有益探索，对于推动新技术在海岛电⽹的应⽤具有积极意义，温州洞头⿅

西岛和平阳南麂岛也将开启新能源供电的时代。

⿅西岛坐落于温州洞头东北海域，是该市重点海洋捕捞基地，也是闻名遐迩的海上鸟岛。多年来，仅由⼀回10千伏线路

通过海底电缆向其供电，海缆⼀旦遭到破坏，岛上⽤电就要受到影响。海缆的不经济性和渔民捕鱼易造成海缆破坏是众

多海岛⾯临的现状。

⿅西岛并⽹型微⽹⽰范⼯程位于该岛⼭坪村，占地⾯积为11062平⽅⽶，项⽬投资约4309万元。“⿇雀虽⼩，五脏俱

全”，岛上风⼒发电、光伏发电、储能三个系统组成了⼀个风光储并⽹型微⽹系统，可以实现并⽹和孤⽹两种运⾏模式

的灵活切换。风⼒发电系统由岛上两台780千⽡华仪风机主导；光伏发电系统主要是由150块光板、总容量300千⽡太阳

能光伏发电场及相应的并⽹逆变器和升压变压器组成；微⽹控制综合⼤楼内2兆⽡×2⼩时的铅酸电池组、500千⽡×15秒

的超级电容和5台500千⽡的双向变流器则组成了储能系统，储存容量与供电海缆故障修复时间相匹配。当分布式电源⾜

够负荷岛上⽤电时，微⽹控制系统会把多余的电送⼊主⽹，当分布式电源不⾜的时候则由主⽹供电，形成双向调节平

衡，为岛上⽤电提供保障。内部电源与储能之间的协调控制、内部独⽴运⾏与外部并⽹运⾏之间的协调控制正是863课

题的核⼼研究内容。

分布式电源单户模式是⿅西岛微⽹⼯程中的另⼀个亮点。⼯程为岛上15户居民安装了单户⼩型分布式电源，即⼩型风

机、⼩型太阳能板和蓄电池，村民仅仅依靠阳光、风这些⾃然资源就可以获得⽇常⽣活⽤电。在近⼏年分布式电源发展

中已经出现了这三种设备的不同组合模式，岛上不同单户模式的设⽴正是对不同分布式电源发电模式的实践，为⼩型分

布式电源的推⼴提供经验。