2022 年大西洋飓风极为强劲，今年还会产生多少次高于正常水平的风暴还有待观察。同样，今年十月还是史上破坏力最强的飓风桑迪发生十周年的日子，它是晚季飓风及其严重破坏能力的典型。

从电网的角度来看，桑迪飓风是微电网技术的发端。在桑迪之前，普通人对微电网知之甚少。桑迪对电网造成了广泛破坏，导致许多地区长时间停电，由此导致行业对微电网的认识发生了变化。据报道，在停电发生期间，还有一些能够保持供电光明和舒适生活的孤岛。

(相关资料图)

事后调查发现，那些“绿洲”就来自微电网。很快全社会的注意力就集中到了微电网技术，以及为什么没有部署更多微电网的疑问。突然间，微电网从电网边缘来到了“中心舞台”！

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电网边缘的能量

在桑迪之后的十年里，微电网和分布式能源 (DER) 技术取得了长足的进步。他们甚至已经成为电网侧和用户侧的首选技术，这对我们的行业产生了深远的影响——从用户侧采用屋顶光伏开始，到配电网广泛采用微电网结束。屋顶光伏的接受度超出了我们的预期。据估计，到 2021 年，全球屋顶太阳能装置的容量约为 59 GW.

然后，另一个意想不到的技术引起了大家的注意，那就是储能。最终电力用户在日落之后，为他们的绿色光伏发电设施增加了储能；可再生能源生产商使用储能他们的电力更加可靠；在电表后的用户侧，光伏加储能改变了电网的形态。然而，还有一点点不足，光储并没有帮助客户应对越来越多的停电事件，因为目前它们中的大部分还需要跟随电网工作。

供应商的技术发展更快，通过转换套件，太阳能+储能应用可以立即转变为无碳的微电网。新技术的采用改变了能源格局并重新定义了电网边缘的边界。双向电力流动变得司空见惯，工业、商业和住宅客户现在可以使用自己的能源。

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不仅仅是备用电源

微电网技术不断发展，现代微电网不仅仅是作为备用电源。根据其设计，现代微电网可以在需要时将自己从主电网中分离出来，但它们也可以与电网并行运行。在这样的模式下，这些更智能的微电网使供电系统更加灵活、可靠和有弹性。

它们的并网能力是电网在或大、或小的运行波动期间针对电网控制和管理的有力工具。对于客户而言，他们可以提供额外收入，同时消除停电带来的痛苦。这些更智能的设备为公用事业提供动态能源管理，通过电压和无功功率控制以及频率支持确保系统稳定。

根据美国能源部电力办公室最近的一份报告，下一代微电网将作为整合分布式能源的有效平台。这些设备既实现了降低成本降低排放，同时也增强了国家电力系统的弹性，从而实现分布式能源的最佳性能。

多种分布式能源的多电源混联为单个微电网供电似乎是合乎逻辑的下一项关键技术进步，但要实现这一目标还需要克服一些主要障碍。不同分布式能源的运作方式大相径庭，这意味着制造商需要采取更多创新方法实现控制和管理。这项技术进步有时也被描述为不同技术优势的权衡，许多人也认为它是不断完善中的、向新型电网架构的转型。

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现实世界的应用

美国西北部华盛顿州 Snohomish 县公用事业区 (SnoPUD) 和日立能源已经在微电网领域合作了五年。今年年初，他们成功完成了该公用事业的新阿灵顿微电网调试。在与 Snohomish 公用事业总工程师 Scott Gibson 和日立能源电网边缘解决方案高级顾问 John Glassmire 交谈时，他们揭示了下一代微电网的一些有趣特征。

Gibson 在讨论开始时说：“阿灵顿微电网使用太阳能系统作为主要能源。它还拥有 PowerStore 电池储能系统 (BESS)、电动汽车 (EV) 和先进的微电网控制器技术。所有这些组件协同工作，以提高电网的可靠性、弹性和改进的救灾能力。您可能会说这是一个先进的微电网测试实验室，将为公用事业公司的清洁能源中心、本地数据中心以及建成后的北县社区办公大楼供电。我更喜欢把它想象成一个日常工作的应急太阳能电源。”

Gibson 继续说道，“除了 500 kW 的社区太阳能光伏 (PV) 阵列外，还安装了一个 1 MW/1.4 MWh 并网的锂离子电池储能系统，以平衡光伏阵列输出的波动。微电网还拥有两辆 Nissan Leaf 电动工程车 (EV)，为微电网提供移动储能。它们通过两个三菱双向 6 kW 电动汽车充电桩连接到电网，使其成为美国首批 V2G（车辆到电网）装置之一；系统还有一个 350 kW 应急发电机。”

Glassmire 补充道：“拥有一个光伏阵列、一个固定电池储能加上移动储能以及两个独立的电动汽车双向充电系统和一个备用发电机，为微电网提供了很大的灵活性。它还需要实现更高层次的微电网管理，以使每个单独的分布式能源作为一个单一的实体运行。采用日立能源最先进的 e-mesh 控制系统确保可再生能源资产与传统能源资产的无缝集成，与先进的 SCADA（监督控制和数据采集）一起，构成一个微电网控制器，旨在充分利用连接到微电网的所有分布式能源设备的潜力。其中互操作性至关重要。”

Glassmire 解释说：“互操作性需要指导方针、标准和广泛的建模，以使所有资产都能很好地协同工作，但该行业还没有走得那么远。对于此类操作，没有像 IEC-61850 这样的成熟标准。毕竟，这是第一次调试具有多种组件的设施，每个组件都来自不同的供应商，用于单个协调的微电网。它需要一个循序渐进的过程，当发现问题时，它就会得到解决。它建立在精心设计的解决方案组合之上。但即便如此，仍需要对控制和自动化方案进行调整，以使微电网成型。”

“一旦实现了这一目标，微电网的运行就坚如磐石，提供了巨大的收益。负荷可以无缝地在电网与微电网之间切换，同时微电网本身具备电压和频率调节。所有这一切都不会导致系统的任何波动。”

Gibson 补充说：“建立这个微电网是一个接一个的挑战，也是一个不断学习的过程。构网型光伏逆变器和构网型储能变流器是尖端技术，但运行起来也相当棘手，尤其是与 V2G 等其他创新技术结合使用的时候。Snohomish 公用事业公司在设计和构建先进的微电网方面学到了很多东西。我们相信，这些知识将在未来几年中，Snohomish 建设的所有微电网中发挥重要作用。”

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微电网的未来形态

最近，杜克能源公司宣布了一项使用五辆福特 F-150 闪电电动卡车评估 V2G 的计划。该公告称，杜克能源将在佛罗里达州使用这些卡车及其双向充电设备。此外，据联合爱迪生公司的报告称，他们已经使用五辆 Lyon 电动校车成功完成了 V2G 试点计划。该公司表示，他们已从公共汽车向电网注入电力，并直接将其分配给纽约州 White Plains 的客户。

在电网基础设施现代化方面，微电网和分布式能源在应用技术列表中处于优先地位。电网边缘正在显著改变着供电系统。过去，微电网很容易被忽视且建造成本高昂，但现代微电网已经逐步改善。它们已经变得用户友好，甚至我们的客户自己也可以成功安装。

将不同类型的分布式能源混合，注入到单一微电网体现了新的技术优势。借助各种分布式能源以及复杂的控制，这些下一代微电网甚至可以提供辅助服务。现在，这些设备更像是一个虚拟电厂，而不仅仅是备用电源。

这些非扩容替代方案可以独立于电网运行，并提供了一种非传统方法，灵活地提高电网的弹性。我们无法摆脱气候和电网灾害，但我们可以通过这些，像下一代微电网这样的快速行动技术，将灾害造成的损失最小化！∎