这也是为什么微型电网的预测看起来这个阳光明媚

本文最初发表于Ensia。

几十年来，集中电网 - 电的单向流动，通过大型，远程发电厂产生和分布在传输线路为家庭和企业英里 - 成功地在各大洲几十亿输送电力。但近年来的系统的缺陷越来越明显。传统的电网主要依赖于地球变暖的化石燃料。

而且因为它是如此之大，并相互连接，这是自然灾害易受到巨大破坏，并容易受到物理或网络攻击。2003年8月，加拿大安大略省和美国8个州的部分地区有5000万人断电在克利夫兰郊区，一根下垂的电力线碰到了一根长得太大的树枝并发生故障，引发了一连串的事故，最终导致了火灾美国历史上最大的停电。最近，美国的超级风暴“桑迪”(Sandy)和菲律宾的台风“海燕”(Typhoon Haiyan)都显示出极端天气所能带来的巨大破坏。

在全球范围内，监管机构、政策制定者和企业正在合作创建一个新的、更好的电力输送系统——这个系统将更稳定、更安全、更清洁、更便宜，并能够容纳更大比例的可再生能源。为可再生能源微电网的到来做好准备。

趋势与好处

与传统模型不同的是，微电网的定义是独立于其他发电机在消耗点或接近消耗点发电的能力。作为美国能源部把它“微电网是一种具有控制能力的地方能源电网，这意味着它可以脱离传统电网，自主运行。“大多数情况下，微电网将在其边界内——比如军事基地或大学校园——输送电力，同时与更大的电网保持连接。但在紧急情况下，如野火、地震或飓风，微型电网可以安全地与传统电网隔离，并继续提供电力。

微电网的前身是较为简单的系统，主要由一个为单个建筑物或校园供电的中央发电厂组成，后备发电厂由柴油发电机提供。但是这些系统也有缺点。由于依赖单一发电机，它们不太安全，而且由于它们通常燃烧化石燃料来发电，它们长期依赖有限的燃料，这些燃料价格波动，导致气候变化。

下发展到今天的利益微电网从两个趋势：储能的成本下降和可再生能源的日益承受能力，特别是风能和太阳能。锂离子电池具有价格自2010年以来下降了40％。太阳能电池板比五年前便宜80%。风力涡轮机的价格从2008年的高点下跌了35%。随着经济实惠的储能，太阳能过剩或风电可以储存以备后用，根据需要和全天候运行时启用微电网调度到电源。综合来看，降价使其可能带来一起可变清洁能源和存储成可以支持，或从主电网独立运行的可再生能源微电网。

有吸引力的属性

如今，复杂的能源管理系统使项目开发商能够设计出微电网，将各种不同的分布式能源组合——屋顶太阳能光伏板、燃料电池、风力涡轮机、生物质燃烧的热电厂和发电厂——与最先进的存储技术结合起来。其结果是一个能够平衡和平滑能源供应变化的小型发电厂房;向传统电网提供电压支持和频率调节等服务;并向更大的电网输出电力以盈利或在紧急情况下提供电力。最值得注意的是，在主电网出现故障的情况下，它还可以保持其运营商——无论是大学校园、军事设施、医院还是其他设施——的正常运行。

“In some of these more forward-thinking microgrid approaches, it’s been resiliency, the availability of the grid for some sort of critical mission” that’s the big draw, said Paul Orzeske, president of Honeywell Building Solutions, which installs and designs systems that enable buildings to operate more efficiently.

Orzeske说，霍尼韦尔为其客户设计的微电网项目高度重视对供需的集中管理。他说，这些能源管理系统确保了“如果供应下降，你有非常动态的能力来调整需求;如果供应达到了你想脱离电网的经济临界点;如果暴风雨来了;如果你有机会最大化风能资源，然后当风能资源在一两个小时后消失时(重新调整)。”

微电网在哪里有意义

微电网在能源价格高的地区、偏远地区(如历史上一直燃烧昂贵进口柴油发电的岛屿)、或军事设施等不能冒失去电力风险的地方已经很有意义。

举个例子来说，一个项目正在开发在夏威夷考艾岛。美国海军的太平洋导弹靶场位于考艾岛一个电力分配系统的末端。对清洁电力供应和减少能源费用的渴望——夏威夷的平均电力零售价格是是全国平均水平的三倍- 海军安装了多个屋顶太阳能阵列。但是，当海军后试图连接权限大的太阳能电池阵列机库顶上，当地公用事业，考艾岛公用事业合作，抵制的理由是由面板产生的电力可能紧张的设备而导致backfeeding-电力流向与平常相反的方向-在基地和KIUC电网的连接点。

海军求助于海军的专家国家可再生能源实验室为了解决这个问题，霍尼韦尔的任务是设计能源管理系统，用来平稳通过云层引起的太阳能输出的起伏。该系统结合快速控制与一个小电池，以快速响应变化的太阳能电源。霍尼韦尔表示，目前正在讨论将能源管理系统扩展和升级为网络安全微电网，并在美国其他军事设施中使用该解决方案，使可再生能源更广泛的渗透。

在无法可靠接入传统电网的偏远地区，可以通过替代可再生能源和存储来减少昂贵而肮脏的柴油燃料消耗的微电网也是显而易见的选择。

“If the business case for storage is built on reducing or optimizing the use of diesel fuel, it doesn’t take much to get a positive return on investment (ROI) for a storage asset,” Anissa Dehamna, a senior research analyst with Navigant Research’s Smart Energy practice, recently写在Navigant公司的博客。“以远程微网的情况下，存储系统通常提供了几个好处：减少柴油，可再生能源更高的渗透，和改进的功率质量。即使商业案例仅基于柴油减少，不过，投资回报率仍然是所有先进的电池化学不到四年的时间积极的。”

具有讽刺意味的是，比尔·西达尔，微电网技术供应商的营销和销售副总裁TM3系统他说，他的公司已经接洽为能源部门开发可再生能源运行的微电网，包括海上石油和天然气钻井平台。

“你可能会想，‘石油和天然气，他们为什么关心?他们制造燃料，他们为什么要关心它的价格呢?’”他说。但与大陆电网没有关联的海上平台通常通过低效的燃气轮机燃烧大量天然气来发电(PDF)。有了微电网，太阳能电池板和风力涡轮机可以被添加到发电组合，和燃气涡轮机将在满负荷运行，提高效率。储能将捕获由燃气涡轮机产生的电力过剩，使他们能够关闭不需要的时候，并从产生源的混合输出的平衡。

预测:阳光明媚的

一份新的塞拉俱乐部报告(PDF)据估计，离网、清洁能源服务市场，包括所谓的“瘦小的网格到2030年，发展中国家的太阳能和节能LED照明组合每年将价值120亿美元。指南针的研究预测到2020年，远程微电网将代表一个价值84亿美元的产业，其中部署数量最多的是在发展中国家，北美和欧洲的活动也在增加。

在丹麦的博恩霍尔姆岛的，在波罗的海隔绝，当地公用事业ØstkraftA / S是构建一个展示微电网示范工程结合了多种低碳解决方案，包括36台风力涡轮机、生物质燃烧的区域供热工厂和一座沼气发电厂。可再生能源微电网预计也将在普及电力的地区扩展，特别是在太阳能和储能已经起步的加州等市场。

去年秋天，最近从劳伦斯伯克利国家实验室电网集成组退休的微电网专家Chris Marnay告诉我:“我们目前看到的是那些需要高质量电力的设施”——军事基地、研究设施和数据中心。但市场有望向更多行业开放。GTM Research说美国微电网容量将在2017年底的约1 GW今天超过1.8 GW，同比增长，与城市，社区和公共机构推动下一轮的微电网收养。而且，根据GTM研究公司的Mike孟塞尔，集成了太阳能微型电网的份额“将显著在未来三年成长。”

一份报告的作者指出:“无论公用事业或监管机构是否鼓励，这种发展都在发生。(PDF)由加州公用事业委员会于四月公布。

该报告建议，监管部门“考虑到实用的配电系统操作员”负责保证它可以分布在客户或仪表的实用性的一面发电。这表明制定适当的标准和要求，以确保微电网可以可靠和安全的互连并与电网互动。而且它也鼓励监管机构调查国家的电网，以确定最适合于微型电网的地点，比如那些经验频繁停电或电网拥堵，和可再生能源的普及率高的地区。

制定正确的政策至关重要，但财政激励也同样重要。今年2月，美国能源部(U.S. Department of Energy)宣布宣布$ 700万的资金，以推进社区规模的微电网的设计，容量大到10兆瓦，并最近推出了一个建议提供650万元配对补助金该解决可再生能源和存储整合到电网的挑战技术。

加利福尼亚州州长杰里·布朗(Jerry Brown)最近表示签署再授权法案该自我激励计划。在接下来的五年里该计划将提供4.15亿美元的奖励到安装在用户一侧电表上的微电网组件，包括风力涡轮机、余热发电技术、燃料电池和先进的能源存储系统。这笔资金预计将帮助加州监管机构满足该州的要求里程碑式的能源储存任务，这就需要投资者拥有的公用事业，到2020年绿色科技媒体的Eric Wesoff储能1.3万千瓦添加到他们的网格报道在2013年更SGIP申请被提交储能比任何其他技术。

可再生能源微电网的未来这取决于许多可变因素:规章制度、激励机制、现有公用事业公司的未来角色等等。但是，如果当前的政策、技术和价格趋势有任何暗示的话，那么，促进微电网主流采用的条件显然已经具备，这可以提供一种安全、清洁和日益廉价的传统电网的补充——或替代——或替代。

了解更多有关微电网VERGE SF 2014, 10月27-30日，这将有一个微电网供电舞厅。上图,hxdyl通过存在Shutterstock