美國能源類咨詢公司Navigant Research的一份新報告研究了全球六大區域、七種微電網細分市場的最新進展數據。這七種細分市場包括：工商業用戶、社區、公用事業配電網、機構/校園、軍事、遠距離孤島和直流微電網。報告統計了已知微電網從規劃、設計和實施等各個階段的詳細數據。

自2018年第二季度以來，Navigant Research又研究了超過240個新的微電網項目，總發電容量超過1,239兆瓦。截至2018年第四季度，全球范圍內，Navigant已識別了2,258個微電網項目，共計19,575.0兆瓦的規劃和裝機容量。

Navigant Research的研究分析師Johnathon de Villier說：“最新一版[第15版]微電網部署報告顯示北美在微電網裝機總容量方面的領先全球市場，其次是亞太地區、中東和非洲。它揭示了光伏和儲能在現代微電網系統中占據重要地位，特別是農村電氣化和能源接入計劃推動了偏遠地區微電網的增長。”

根據該報告，偏遠地區的微電網[供電孤島]占全球所有微電網容量近40％，總計7,604.4兆瓦。按容量劃分的下一個最大客戶群是工商業（C / I）和公用事業配電網，分別為5,542.9兆瓦和2,307.9兆瓦。在最新版的報告種，偏遠地區的孤島微電網部分在新增容量方面繼續領先市場，67個新項目總安裝容量達到415.4兆瓦。

中國微電網的最新進展

T&D World網站和本公眾號曾經報道了全球不同區域的微電網實踐，最近我們有幸參觀了中國蘇州同里小鎮，那里展示了一個使用眾多先進技術的微電網社區。

項目的規劃者試圖向人們展示未來能源利用的創新模式。在這個微電網示范項目中，發電設施采用了多種形式的屋頂光伏、高溫相變光熱發電系統以及具有發電能力的“電子公路”；微電網的核心是一個被稱為“微網路由器”的多端口直流變流器，在項目中體現靈活組網、交直流混聯的新概念；在用電側，展示了多種形式的電動汽車充電設施、電動汽車換電設施；儲能方面，強調了電動汽車退役電池的處理和梯級利用；智慧建筑領域，展示了一種被稱為“無源房”的建筑物節能技術。項目宣傳中，將Passive House翻譯為“被動房”，這一點可能容易引起歧義。

在項目一個角落，安裝了上面這個高溫相變光熱發電設施，據說有幾個kW的發電能力。光熱是一種最近流行的清潔能源利用方式，他不需要制造高耗能的硅片來轉換太陽能，而是利用高溫熔鹽儲熱，加熱蒸汽鍋爐驅動汽輪機發電。它的優點除了設備制造時的低能耗外，最重要的是改變光伏發電間歇性的特性，至少在一定的時間段內可以做到均勻出力。同時，相變的媒介具有能量儲存的特性，可以將太陽能發電的輸出特性向傍晚的負荷高峰期轉移。“相變”聽起來是一個很專業的詞匯，實際上在冷熱存儲中，相變材料起到了很重要的作用，例如，冷庫中用來應急的低溫相變材料，可以在冷庫斷電時，吸收熱量，保持冷庫的溫度。

電力電子變壓器應該是這個項目的絕對核心內容。一個采用閥塔式結構的多端口柔直系統將不同的交流、直流系統連接起來，但現場沒有更多的介紹。它可能采用了MMC結構，電源端有直流的光伏系統，用電側有直流充電樁，似乎是一個很好的“需求響應”模型，但在眾多眼花繚亂的展示中，這個智能電網的核心設備卻略顯“落寞”。

最令人驚奇的應該算這個“三合一”電子公路了。“三合一”應該是指光伏發電、無線充電和（導航或車聯網？）三合一。聽起來不錯把？但是據當前所具備的技術，無線充電的車載接收設備標準在3kW到7kW范圍；光伏發電的效率每平方米小于300W，即使我們按照較小的車流量估算，無論能源供給、傳輸還是最終利用似乎這種“三合一”只能是一個美好的想象，但在這個項目中它足夠吸引眼球。

節能建筑“無源房”并不在參觀路線之中，因此總結同里小鎮微網“秀”有以下特點：

創新的概念，炫酷的展示

多種技術的集合

使用電力電子變壓器作為微網能源路由器

建筑物節能與智能用能體驗（未列入參觀）

全球范圍內，對比其它公用事業公司的微網項目，如果能夠：1）更突出交直流混聯、直流配電網與需求響應、電動汽車充電與儲能的結合、剔除一些已經驗證的無法發展的技術，如，公交車換電（換電最可能在某些特定場景、特殊工程車上使用）；2）重點落腳在配網，如，光熱在大規模利用是可行的，但是否能成為分布式發電設施？3）不僅僅是科普，還可以開放科學研究。解決上述3個問題，那么參觀者的疑惑會少一些。

我們需要什么樣的能源轉型研究？

科學家和工程師們正在設計和規劃明天的電網，使其能夠提供更強大的功能，從而可以實現一些非常雄心勃勃的目標：

確保更高水平的電力安全性、質量、可靠性和可用性（SQRA）

提高經濟生產力和生活質量

提高電力系統的效率和資產利用率

減少環境影響，促進可再生資源和可變需求負荷的整合

給客戶更多的選擇和控制

同時，確保安全。

實現這一愿景需要謹慎地制定政策并加快基礎設施投資。它還需要更多地致力于公共/私人研究、開發和示范（RD＆D），以解決主要的技術障礙和消除不穩定因素。這些研發和示范是實質性的，它將要求廣泛的組織和機構參與。同時，包括多年來的主要承諾，即支持信息系統和控制系統的開發，將動態輸電和配電以及分布式能源（DER）技術集成到系統規劃和運營中。

正如一些世界上執行力最強大的公用事業公司所提出的，未來電網的目標依賴于“技術推動”。公用事業及其監管機構正面臨著“電力公司保持高增長的售電量，同時也需要滿足終端用戶分布式發電”的政策要求，并且穩步推進部署清潔低碳的能源。技術是實現這些目標的關鍵推動因素。

只有公用事業繼續投資于其自身不斷演變的關鍵系統目標滿足以下全社會期望的愿景，則未來電網可以獲得更高的效率。

其中一些目標如下：

支持消費者的積極參與

智能電網應該吸引客戶和日益智能的能源技術在他們的家庭和企業中使用。互聯網上隨時可用的最佳、最便宜、最獨特、最與客戶相關的產品和服務，已經產生了越來越多的客戶期望。電力行業不能脫離于這些趨勢。智能電網客戶希望技術能夠有效地管理他們的舒適度和能源選擇，了解并體驗減少服務中斷的發生率，并為控制和修改他們使用和購買電力的方式提供選擇。他們越來越期望并且在采用智能設備和修改他們的購買模式和行為方面有選擇、激勵或社交媒體互動。

支持新產品，服務和市場

智能電網應該能夠支持一種市場體系，通過創造競爭與服務的機會，為消費者提供有意義的成本 - 收益均衡。監管機構、系統集成商和運營商以及消費者可以盡可能地修改業務規則，以便根據市場條件創造機會。靈活，堅固的電力市場基礎設施可提供不同的電力可靠性和質量服務水平，以滿足客戶的個性化需求。對于一些消費者而言，這可能需要確保持續的電力服務和可靠性，同時還為市場參與者提供收入或成本降低的機會。

適應和優化駐留在電網中不同點的智能設備的使用

雖然未來的電網可能包含數十億個智能設備，但是控制或協調這些設備的操作與系統架構其可靠性的一致性尚不確定。一些集中式的發電和電網設備很可能繼續集中調度。可以將對其他設備和最終用戶的控制調度交給變電站和微電網，以解決市場結構、可靠性或延遲問題。其他設備和最終用戶可以彼此直接交易，通過本地化市場或所謂的主控制器創建分布式協調形式。這些控制器將通過彼此通信以及與電網通信來控制建筑物、校園或工業園區中的本地分布式能源（DER）和利用。

適當使用開放標準

標準對于確保維護電網所需的不同電力和信息系統的互操作性至關重要。領導和影響標準制定的持續能力將成為公司參與并從大規模全球計劃中獲益的一個主要因素，以建立現代化的電力系統。

整合新舊技術

智能電網將隨著時間的推移而演變。它需要一個清晰的路線圖和未來的過渡路徑。在整個過程中的每一個階段，下一代系統都必須與舊系統進行互操作。

為數字經濟提供更高的電力質量

從本質上講，智能電網必須繼續提供可靠的電力，“清潔”，干擾最小。全球競爭力要求數字設備相對無故障運行，以提高21世紀經濟的生產力。需要系統模型來支持DER的集成 - 如果沒有計劃，它將永遠不會被集成。

電力公用事業客戶以及公用事業本身，一定意義上，是新技術的贊助者。那么，為什么這些相同的公用事業不更多地提供足夠的研發和示范（RD＆D）資金呢？

就其性質而言，電力設施有時會抵抗快速變化。輸電系統（即電網）是龐大而復雜的網絡。它由一系列資產組成，包括輸電線路、變電站、配電饋線和相關設備，代表了任何行業最大的資本投資之一。

所有權很復雜，由各種結構組成，具有同樣復雜和保守的治理體系。在這些實體受到監管的情況下，它們通常受制于國家監管制度，其中投資可以理解地進行審查，并且必須被認為是謹慎的，并且滿足該公用事業客戶的需求時表現為“使用和有用”。在此測試下，研發和示范通常必須經受住為公用事業客戶提供特定利益的考驗，或承擔不允許投資的風險。例如，美國有超過2700個單獨的公用事業公司，每個公司都不愿意獨自承擔開發的負擔。

電氣設備制造商是智能電網領域研發和試點的另一個可能的贊助商，因為它提供了更多的產品供他們銷售。他們確實進行了一些自己的研發和試點。然而，出于上述原因，智能電網技術的市場難以導航。在控制中心的計算機等重要技術僅面向數百名潛在買家的市場時，尤其如此，制造商投資的動力不足。更大的智能電網技術 - 如那些體現先進電力電子設備的技術 - 大多數公用事業公司缺乏規模、財務實力和承擔新技術研究，開發和示范的任務。此外，他們不再能夠維持裝備精良的實驗室或測試設施。雖然美國有電力研究所（EPRI）開展協同研究，但EPRI的行業資金是來自行業的自愿捐助，自20世紀90年代初以來，EPRI的研究支出急劇下降。

全球各地的公用事業公司面臨著保護電力系統免受網絡和物理攻擊的成本;為現有發電機組增加新的污染控制設備;保持系統穩定性和可靠性，同時取代老化資產，面對經濟結構性轉變帶來的收入增長潛在下降，提高終端能源效率，以及強調減少需求資源價值的監管和市場創新。

如何教育政策制定者、監管者和投資者了解在公用事業規模和直接在消費者場所研究發電和輸電、配電、儲能和使用先進技術的可能性？一個關鍵是市場參與者之間的對話，以促進共同標準和架構的發展，這些標準和架構可以加速經濟高效的電網現代化，確保安全性并實現互操作性。雖然智能電力系統的開發將涉及成千上萬的市場參與者（從公用事業到最終用戶）的投資決策，但它將受到技術發展的影響。通過政府監管機構和決策者提供的激勵措施，改變的另一個主要催化劑是市場手段——經濟性來“指導”。

現在是時候開始教育決策者了解能力（通過概念證明項目和對有前景的技術的投資）和贊助接口標準，以實現智能電網中部署的技術之間的互動。公用事業、監管機構和政策制定者在指導電網發展的過程中需要支持許多領域，包括在以下五個方面提供支持：

1.表征不斷變化的物理拓撲對電力系統的影響，包括集中式發電設施的各種配置，大容量發電、輸電和配電規劃和運行的集成，輸電和配電拓撲的動態控制，分布式能源技術（包括分布式發電，需求響應和儲能）和微電網。這包括評估大規模使用間歇式資源（包括風能和太陽能發電）對電力系統可靠性和溫室氣體減排的影響和效益。

2.開發，演示和部署傳感器、通信、保護、控制、數據管理和信息系統，以管理更加動態的電網和分布式能源技術的集成。

3.開發和演示新的計算能力，利用高性能計算技術和運營分析的新算法。

4.開發和識別各種先進技術的應用，這些技術有望增強電網的功能和性能。

5.審查和報告潛在的網絡和物理安全威脅，以及安全性改進建議。

研發和示范結果對解決電力行業挑戰至關重要。通過確保穩定可靠的通信，適當應用關鍵學習和部署成熟技術對于解決電力行業的關鍵長期和近期挑戰至關重要;繼續保證長期可靠性;確保物理和網絡安全;并以綜合方式利用新的供應，存儲和最終用途資源。

任何示范都需要包含以下內容：

自然災害影響

人們越來越擔心電力基礎設施容易受到自然災害造成的大規模停電的影響。最近的例子包括超級風暴桑迪、卡特里娜颶風、美國東北部2011年10月的風暴，以及日本的海嘯和由此造成的福島第一核電站災難。在每種情況下，電力基礎設施遭受了相當大的破壞，使公民無電，往往沒有干凈的水、食物和燃料供暖或運輸。作為數字時代的另一個后果，現在通常由手機技術提供的通信也失敗了，因為許多手機信號塔都沒有電源，而電話用戶基本上沒有電力給他們的手機充電（除了一些太陽能充電器） 。

投資效率

智能電網策略可能能夠顯著提高公用事業負載因素和資產利用率。但是，需要更多的研究來顯示潛在的改進。這可以在幫助公用事業管理新的投資需求方面發揮關鍵作用。在過去十年中，美國的平均發電容量系數一直低于50％。許多輸配電設施的平均使用率甚至更低。為了在滿足消費者需求的同時實現更大的供應可變性，需要創新技術以使消費者及其能源技術對電力系統條件做出更大的響應。在電力行業，州監管機構一直不愿意讓消費者接受動態定價（由于政治原因），從而限制了消費者在高峰需求時保存的傾向。

網絡安全

美國國家科學院的一份重要報告（“恐怖主義與電力輸送系統，國家研究委員會”，2012年）確定了保護電力系統免受網絡或網絡和物理攻擊的影響。本報告建議采取措施，包括使用傳感器和開發微電網，以減少電網的脆弱性。雖然微電網本身可以為網絡攻擊提供足夠的“防火墻”是值得懷疑的，但智能電網的工作已經幫助引領了將網絡安全納入流程和網格技術以及開發全面的網絡安全架構的方式。

集成的分布式能源（包括大規模的電動汽車）和碳交易政策的適應性

歐盟估計，達到目前的歐洲目標可能導致到2050年溫室氣體排放量減少80％（“2050年從歐洲委員會轉向2050年的低碳經濟路線圖”）。這可能需要在很短的時間內滿足重要的新負荷，同時在很大程度上使電氣部門脫碳。

為了支持這一點，電力公用事業公司需要基礎設施來支持就地化的分布式電源，并最終大規模采用分布式能源和電動汽車。這些要求可能比根據歷史經驗預期的要快得多。例如，麥肯錫的一項研究發現，完全安裝的住宅太陽能光伏系統的成本可能會從2008年的每瓦峰值4美元以上降至2020年的每瓦峰值1美元。智能電網技術將提高電網“消納”能力，通過提供管理更復雜系統所需的可見性和控制，來增分布式能源的使用。然而，我們必須理解，傳統的輸電和配電必須適應這些分布式能源，無論其處于高峰還是低谷。

集成需求響應的負荷

智能設備，例如自動化客戶對節約和舒適的偏好的恒溫器，智能設備以及建筑和家庭能源管理系統，將充分利用數據分析的進步和數字技術的成本下降來提供更廣泛和更深層次的需求參與。谷歌以32億美元收購Nest，而蘋果公司宣布其HomeKit能源應用平臺只是不斷增長的供應商基礎的一部分。做到這一點，需要公用事業和能源服務公司、技術和控制公司、有線和電信提供商、大型零售商和一系列初創企業。對于大多數電力用途，智能設備利用熱能的慣性，如，建筑物制熱制冷、熱水、冰箱以及負荷的時間特性，如，循環泵、批量處理、洗碗機和充電電動車輛和其他設備，來預測和控制需求。使用電力市場或系統運營的設備集成能源的自動選擇引擎可以確定使用電力的最便宜時間，實施節約策略，并匹配個人對舒適性和服務的偏好。