简述建立微电网的意义「电力网络不包括下列哪个部分」

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南京国电南自电网自动化有限公司的研究人员董宸、夏彦辉、孙丹，在2020年第3期《电气技术》杂志上撰文，基于全寿命周期理论，提出了微电网项目全寿命周期框架下的优化配置模型。与传统的优化配置方法相比，该方法得到的优化配置方案，能够实现微电网在全寿命周期内的净收益最优，确保投资的最佳经济性，为微电网工程规划和建设提供指导，促进其市场化、产业化发展。

在能源枯竭与节能环保问题日趋严重的今天，分布式发电相关技术正得到越来越广泛的应用。微电网可以有效提高分布式电源的利用效率，是分布式发电的重要发展趋势，也是满足用户用电个性化需求和提高供电可靠性的关键。

随着可再生能源成本下降、储能产业发展、化石能源价格上涨和微电网关键技术的成熟，我国的微电网市场将得到爆发式增长。而随着微电网市场规模的增长，我国的微电网发展也将逐步从国家主导的大投资、大规模的示范工程建设走向社会资本主导的小投资、小规模的、更合理的市场化经营模式。而一旦进入市场化经营模式，如何使得微电网项目获得最大的经济、社会综合效益，将成为微电网投资运营商最为关心的问题。

从我国现有微电网的规划设计情况来看，对于微电网的优化配置问题，已初步形成基本原理、方法及步骤，但也存在一些问题，例如：未能将初始投资费用与后期的运营维护费用统筹考虑，配置方案优选目标的选取未能与微电网运营市场的实际利益相契合等问题。导致我国现在已建成的很多微电网工程，有些一直在亏本运行，有些则仅运行了很短的时间即停运，不仅造成了资源、技术的大量浪费，也阻碍了微电网向市场化经营模式的转变。

有学者将平准化电力成本引入微电网的电源优化配置，建立了以平准化电力成本最小为目标的独立微电网电源优化配置模型，并采用遗传算法进行求解。有学者将改进的细菌觅食算法应用到解决含有风光储混合的全年孤岛运行微网的电源容量优化配置问题，建立了计及设备投资成本、运行维护成本、燃料成本及环保折算成本的优化配置模型。有学者建立了基于分时电价和需求响应的家庭型用户侧微电网优化运行模型，以用户的购电费用和舒适度为优化目标，并采用粒子群优化算法进行求解。有学者从成本效益分析角度，提出了基于净效益最大化的微电网电源优化配置模型，采用遗传算法进行求解。有学者以减少馈线网损和提高电压水平为优化目标，提出了一种新的分布式电源优化配置方法——改进的免疫克隆选择算法。有学者将全生命周期管理的概念应用到微电网设备的管理中，开展了微电网设备管理方法的研究。有学者针对采用阶梯电价和峰谷电价2种机制，提出家庭型微电网全寿命周期的经济性分析方法。并以广州地区一个家庭型微电网系统为例来分析全寿命周期下的经济性。

关于微电网的优化配置，目标函数的选择有平准化电力成本、初始投资成本，有功网损，净效益，环境效益，用户购电费用和舒适度等。求解算法有细菌觅食算法、粒子群算法、遗传算法以及免疫克隆算法等。

国内外学者对于微电网中分布式电源的配置已经做了很多的研究，也有不少学者将全寿命周期的概念应用到了微电网领域，但目前尚未有学者从全寿命周期成本的角度综合研究微电网的优化配置问题。

南京国电南自电网自动化有限公司的研究人员将基于全寿命周期成本（life cost cycle, LCC）理论对微电网的优化配置进行讨论，提出全寿命周期框架下的微电网优化配置方法，以弥补当前微电网优化配置方面的不足，为优化微电网工程建设提供参考，促进微电网市场化、产业化发展。

图1 微电网项目LCC构成

研究人员以如图2所示的某并网型微电网系统为例进行分析计算。该微电网中共有4种分布式电源可选，分别为光伏（photovoltaic arrays, PV）、风电（wind turbines, WT）、微型燃气轮机（mind turbines, MT）和储能（energy storage elements, ES），计算参数见表1，其中微型燃气轮机工作于冷热电三联供模式。微电网内最大负荷为52kW，平均负荷为31.6kW，与主网交换功率不超过10kW。

研究人员综合考虑微电网初始投资、运行维护及故障、折旧成本，以及供能、节能环保收益，建立了微电网全寿命周期内的净现值收入计算模型。以全寿命周期内的净现值收入为目标函数，计及分布式电源出力、储能充放电、运行电压和频率、供电可靠性、与主网交换功率等约束条件，建立优化配置模型，并采用粒子群算法进行求解。

图2 微电网结构示意图

表1 分布式电源计算参数列表

表2、表3分别给出了全寿命周期内微电网净现值收入最大目标、微电网初始投资成本最小目标下，采用粒子群算法求解得到的优化配置方案。

表2

表3

分析表2、表3可知：

1）两种配置方案的全寿命周期净现值收入都为正，说明虽然微电网的初始投资成本较高，但通过对其进行优化配置，是可以为运营商创造利润的。

2）以初始投资最小为目标获得的优化方案，配置储能容量较多，这是由于储能供电可靠性较高，而装机成本与光伏和风电相差不大，可以在不增加太多初始投资的基础上满足微电网系统的供电可靠性约束。但是由于储能的运行维护成本较高，使得该配置方案在全寿命周期内获得的经济效益并不高。

微型燃气轮机的初始投资成本虽然较高，且需要支付燃料成本和碳排放成本，但由于其可工作于冷热电三联供模式下，供能效率高，获得的综合经济效益比储能更好，因此基于全寿命周期理论的优化配置方案，微型燃气轮机的配置容量较多。

因此，对微电网项目的规划和建设，应从长远角度出发，以追求全寿命周期内整体收益最大为目标进行投资决策，而不能只考虑初始投资成本。

以上研究成果发表在2020年第3期《电气技术》杂志，论文标题为“基于全寿命周期理论的微电网优化配置”，作者为董宸、夏彦辉、孙丹。