微电网能否取代大电网

发布时间:2014-07-30      新闻来源:一览电力英才网

   

  微电网的话题非常热门,有人觉得微电网技术发展成熟之后,将对现有电网技术产生冲击,我们以后只用微电网就可以了,不再需要大范围的互联电网了。一览电力英才网电力招聘希望透过现象看本质,说说微电网到底是什么,和大电网是什么关系,以及未来的发展如何。

  微电网的概念

  微电网是什么?专家们的定义多种多样,大概都会涉及分布式电源、小范围电网、监控策略、相对独立等概念。回到最基本的字面意思,顾名思义,微电网就是微小的供用电网络。之所以用“微”字而不用“小”字,也许是听起来好听,比如“微博”不叫“小博”,“微信”不叫“小信”,“微电网”也比“小电网”好听。(英文就是Microgrid,译为微电网,也许是 Micro-可以当前缀,而smalllittle不能当前缀)

  这里的“电网”实质上指的是电力系统,电网与电力系统的不同点在于,电网只是输变电的环节,而电力系统比电网还多了发电和用电,是一套完整的封闭的系统,电网只是电力系统中的一部分。之所以叫“微电网”也许是因为字数少吧,跟 “大电网”一个道理。以下所说的“电网”都是指电力系统。因而微电网就是小范围的电力系统,特点就是范围小、自治(可基本独立运行),至于清洁、高效、友好等概念已高出了微电网的字面含义。

  微电网的由来

  微电网的雏形在爱迪生的通用电气公司刚建造电网时就产生了,那时候纽约的一座发电厂只提供几十千瓦的电力,点亮几盏灯泡,几百伏特电压的直流线路,只能送几公里远,所以爱迪生的电网非常小。不过这也算微电网了,至少微电网的字面含义仅此而已。

  当然后来的事我们都知道了,经过激烈的混战,特斯拉最终战胜了爱迪生,将电力系统改为交流,由此带来的最大好处是,变压方便了,电可以送得更远了,从此走上了大电网的道路。大电网允许将发电厂放在资源条件好并远离人群的地方,不仅降低了用电成本,更减少了对人们生产生活的影响,世界各国都是这么发展过来的。

  随着人民支付能力的提高,以及分布式电源技术的发展,人们觉得大电网并不灵活,不能完全满足每个用户个性化的需求,希望自己建设满足自己需求的微电网,如对高电价的规避,对清洁能源的渴望,或者对天然气热电联产的经济效益的青睐,微电网应运而生,可以说是技术和需求结合的产物。电网由小到大再到小,这种“螺旋形上升的历史”案例比比皆是。

  以交通系统做比喻,最开始是人们各自的马车,出行成本很高(类似爱迪生和特斯拉早起的“微电网”,只有有钱人才用得起);而后是铁路、有轨电车等公共交通的普及,出行成本开始降低,但只有统一化的出发地与目的地(类似大电网,供电成本低,但存在机械化和单一化的问题);现在是小汽车,虽然出行成本较公共交通高,但满足了人们个性化的需求,提高了方便性和灵活性(类似于微电网,供能成本高,但便利性和个性化提高)。

  微电网是否会取代大电网?

  现在即便小汽车已经普及,火车、公交车、地铁这些公共交通仍在迅猛发展,是否有一天小汽车会发展到替代了所有的公共交通呢?

  显然不会的。原因在于经济学最古老的概念——比较优势,源于亚当斯密和大卫李嘉图。美国是个地大物博人口众多的国家,可以说什么都不缺,但为什么还要和别国进行贸易呢?因为比较优势,或者说差异化,美国可以更专注于自己擅长的高科技领域,而将低附加值的环节外包,全球来看,大分工比各国闭门自己生产的总产出要高。一个人、一个地区、一个国家总有自己的资源禀赋,禀赋的不同造成了差异化,产生了比较优势,进而产生分工。这在西方经济学中是最基本的理论。

  交通同理,在长距离运输中,公共交通具有比较优势,而短距离个性化运输中,私人交通有优势,二者优势互补。

  电网亦然,从最初的小电网跨向大电网,就源于不同地区的能源资源和用电负荷的禀赋不同,有些地方发电便宜有些地方用电贵,这才有了电网连接的必然性。联网后,全系统的社会福利才最大(见微观经济学关于供需曲线、生产者剩余和消费者剩余的解释)。联网促进了不同禀赋差异的个体之间的能量流动和资金流动,从这个意义上说,电网的确是资源配置的平台,不论是微电网还是大电网,互联范围越大,能够匹配的供给和需求就越多。当然,建设电网的成本类似供求分析中税收的作用,会扭曲供求关系,造成福利损失,所以是否互联是个工程性的问题,需要具体问题具体分析,如果比较优势的差距大于联网的成本,则有联网必要,否则无必要。

  但不论微电网如何发展,比较优势理论永远适用,我们无法找到完全相同的微电网,而这种差异化就是互联的潜在驱动力。如果一个微电网内的电价相对周边便宜,那他自身就会有外联电网的需求,以便能把自己的电以更高的价格卖给周边的人。

  微电网对大电网是敌是友?

  既然比较优势理论永远适用,而且微电网与大电网都是供需间匹配的平台,那么二者的关系就明朗了——非友非敌,因为他们本来就是一回事。供能资源和用能需求先在微电网的小范围内匹配,若结算价格不同于其他地方的微电网,并且经过技术经济分析,联网对整个系统有利,则两个微电网应互联。以此类推,可以推广到更大范围的电网互联,直到互联成本高于联网所带来的社会福利。(实际的电网发展历程就是如此,只是以前没有“新能源微电网”的概念,只有“小火电微电网”)

  由此我们可知,除非所有微电网完全相同,否则就有建设大电网的内在需求。当然几乎不可能所有的微电网都完全相同,所以说微电网发展到最后能够取代大电网也基本上不可能。


 

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