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【摘 要】本文将以上海电力大学微电网项目為例，对新能源智能微电网系统结构进行分析，并详细探究这一项目的效益与评价，希望可以为相关工作者的研究提供一些帮助。
【关键词】新能源;智能微电网;效益
前言：进入新时代后，新能源发电技术得到了人们的广泛关注，但在并入大电网中其还存在较多问题。而智能微电网系统不但可以构建起微型配电网系统，还能够对自我管理、控制孤立配电系统进行构建。因此，必须了解新能源智能微电网的系统结构，并详细探究其带来的经济效益与社会效益，从而有效推广微电网项目。
一、新能源智能微电网系统结构
通过对大量电力电子器件的利用，新能源智能微电网可以有效连接储能装置与分布式电源，不但能够就近为末端用户供电，还可以促进孤岛运行或者是公共网络并网的实现，其属于自我控制、管理以及保护的一种自治系统，可以有效满足人们对供电安全性、可靠性以及电能质量提出的要求[1]。上海电力大学的微电网项目是以校园配电网建设为基础，在充分考虑实际负荷的基础上，对微电网规模进行确定，装机容量既有几千瓦，也有几十兆瓦，在具体运用过程中，其新能源电力接入比例较高。
本文研究的新能源智能微电网系统主要运用的是可再生能源与拓扑结构。在这一系统结构中，光能属于主要能源，常规能源则发挥着辅助作用，如公共电网等。而拓扑结构主要包括监控系统、主网连接设备、光伏发电系统、微电网中央控制系统以及储能系统等。在校园中，既可以对附属场所、建筑物墙面以及屋顶等已有的光伏发电系统进行利用，还能够结合实际需求，加强自发自用地面光伏系统的建设，并保证各微源处在中央控制系统管理中。校园并网型微电网不但可以选择并网运行，还能够实现孤岛运行。
太阳能虽然属于可再生资源，但其具有不连续、不稳定等特点，必须为其配置相应储能系统，智能微电网模式可以在依靠光伏发电的基础上，加强对小型风电装置的运用，为供电稳定性提供有力保障。
二、新能源智能微电网项目的效益分析与评价
（一）新能源智能微电网项目投资构成
分析国家发改委能源研究所相关数据可知，近年来，光伏发电成本大幅度下降，在2018年到2020年间，光伏系统成本分别是每瓦5.12元、4.89元以及4.62元。通常情况下，光伏系统投资包含以下内容：设备与安装费用、基本预备费、建筑工程与其他费用、建设期利息以及涨价预备费。上海电力大学微电网项目的投资由主要设备投资、其他设备投资、热管空调系统工程初投资、光伏工程初投资、运输费用、安装费用以及人员劳务费等构成，其中，设备与安装投资占据了81%，建设工程投资占据了10%，其他费用占据了7%，而基本预备费则只有2%。设备与安装费用主要包括光伏逆变器、直流电缆、接地黄绿线、交流配电箱、冷凝器以及直流电缆等，而光伏组件与支架投资在其中占据了60%比例，由此看来，这两部分会给光伏系统总投资带来较大影响。对光伏系统而言，只从建设成本方面计算，而不对工程其他因素进行考虑，那么随着设备组件价格的降低，可以将设备成本控制在每瓦6元左右。
（二）光伏系统成本分析
在研究光伏发电成本时，应该对发电项目全生命周期进行考虑，如财务费用、成本费用、维护费用以及运行费用等。由于风能、光伏等新能源不存在燃料成本，这使得新能源智能微电网建设成本与运行成本比较稳定。美国的能源信息署表明，平准化发电成本这一模型是全生命周期成本的贴现数据，主要包含变动运行成本、燃油成本、资本成本、固定运行成本、财务成本、假定利用率水平以及维修成本等。依照相关分析可知，这一模型具体表现为：LCOE=
，其中，I0指初始投资，At是指第t年运营总支出，Mt，el是指当年发电量，i是折现率，N是指财务分析时的系统寿命，而t则是指系统运行年份。
光伏系统的运行维护成本可以依据一定比例从总固定投资中提取并估算。在具体运行过程中，光伏系统无需运用燃料等原材料，有着较低的维护费用，具体公式如下：维护费用=装机成本×运行维护费率，其中运行维护费率是指运行维护费用在总固定投资中占据的比例，依照运行经验，这一费率主要处在1%到3%范围内，而且会随着装机容量的增加而降低。
（三）新能源智能微电网项目的效益
1.发电效益
并网发电系统总效率主要包含光伏组件阵列效率、交流并网效率以及逆变器效率。首先，光伏组件阵列效率。这一效率是指在每平方米1000瓦的太阳辐射强度下，实际直流输出功率和标准功率的比值。在能量转换、传输中，光伏组件阵列的损失结果如下：组件失配损失后的效率是98%，温度影响后的效率是89%、表面尘埃遮挡损失后的效率是93%，直流线路损失后的效率是97%。综合考虑后，光伏组件阵列效率取78.68%。其次，交流并网效率。其是指从逆变器向着高压电网传输的效率，主要包含交流电气连接线路损耗与升压变压器效率，通常处在94%到96%范围内，该项目取94%。最后，逆变器转换效率，即交流电功率和直流输出功率的比值。在电能转换时，逆变器主要会出现转换损失、MPPT精度损失等，上海电力大学微电网项目取的是98%。综上所述，系统总效率就是78.68%×94%×98%≈72%。
本文研究的项目运用的是多晶硅光伏组件，系统安装总容量是1574.4kWp，根据上述得出的系统总效率，可以计算出项目的年发电量，具体公式如下：年发电量=系统安装容量×年峰值日照时间×系统总效率。结合雾霾情况，依照1200小时计算日照时间，则光伏系统第一年发电是1574.4×1200×72%=1360281.6。考虑到组件效率每年衰减0.8%，可以通过计算获得系统全寿命期发电量，如第一年发电量是1360281.6，年收益是829772;第五年发电量是1317272.16，年收益是803536;第十年发电量是1265417.61，年收益是771905;第二十五年的发电量是1121783.26，年收益是684288，总收益则是18869786。
2.经济效益
光伏系统经济效益如下：安装容量是250kWp，运营期是25年，年衰减率是0.8%，光伏系统总效率是0.77。光伏系统的运行时段是用电的高峰、平段，工业用电价分别是1.4002元/千瓦时与0.8745元/千瓦时，依照25年计算，光伏发电成本应该是0.36元/千瓦时，结合系统电价1元/千瓦时，光伏系统年发电能够产生的效益是31.52元。
3.社会效益
光伏系统的安装与运用能够对可再生资源进行充分利用，改变传统能源单一供应情况，并促进新能源开发利用提升到战略高度。同时，新能源智能微电网的建设还具有施工成本较低、无污染、无需能量储存设备、无需额外占用土地以及降低输配电损失等优点[2]。
结论：综上所述，做好新能源智能微电网项目效益分析与评价具有重要意义。因此，必须掌握主网连接设备、光伏发电系统、微电网中央控制系统等微网结构，并做好光伏系统投入与成本分析，明确智能微电网项目的发电效益与无污染等社会效益，促进智能微电网发展，从而为我国节能减排事业更好发展奠定基础。
参考文献：
[1]夏永洪，吴虹剑，辛建波，程林，余运俊，万晓凤.考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法[J].电力自动化设备，2017，37（07）：63-69.
[2]钱志新.能源微网系统——中国未来经济可持续发展的基石[J].中国科技产业，2013（04）：66-67.
（作者单位：上海电力大学经济与管理学院工程管理系）
【关键词】新能源;智能微电网;效益
前言：进入新时代后，新能源发电技术得到了人们的广泛关注，但在并入大电网中其还存在较多问题。而智能微电网系统不但可以构建起微型配电网系统，还能够对自我管理、控制孤立配电系统进行构建。因此，必须了解新能源智能微电网的系统结构，并详细探究其带来的经济效益与社会效益，从而有效推广微电网项目。
一、新能源智能微电网系统结构
通过对大量电力电子器件的利用，新能源智能微电网可以有效连接储能装置与分布式电源，不但能够就近为末端用户供电，还可以促进孤岛运行或者是公共网络并网的实现，其属于自我控制、管理以及保护的一种自治系统，可以有效满足人们对供电安全性、可靠性以及电能质量提出的要求[1]。上海电力大学的微电网项目是以校园配电网建设为基础，在充分考虑实际负荷的基础上，对微电网规模进行确定，装机容量既有几千瓦，也有几十兆瓦，在具体运用过程中，其新能源电力接入比例较高。
本文研究的新能源智能微电网系统主要运用的是可再生能源与拓扑结构。在这一系统结构中，光能属于主要能源，常规能源则发挥着辅助作用，如公共电网等。而拓扑结构主要包括监控系统、主网连接设备、光伏发电系统、微电网中央控制系统以及储能系统等。在校园中，既可以对附属场所、建筑物墙面以及屋顶等已有的光伏发电系统进行利用，还能够结合实际需求，加强自发自用地面光伏系统的建设，并保证各微源处在中央控制系统管理中。校园并网型微电网不但可以选择并网运行，还能够实现孤岛运行。
太阳能虽然属于可再生资源，但其具有不连续、不稳定等特点，必须为其配置相应储能系统，智能微电网模式可以在依靠光伏发电的基础上，加强对小型风电装置的运用，为供电稳定性提供有力保障。
二、新能源智能微电网项目的效益分析与评价
（一）新能源智能微电网项目投资构成
分析国家发改委能源研究所相关数据可知，近年来，光伏发电成本大幅度下降，在2018年到2020年间，光伏系统成本分别是每瓦5.12元、4.89元以及4.62元。通常情况下，光伏系统投资包含以下内容：设备与安装费用、基本预备费、建筑工程与其他费用、建设期利息以及涨价预备费。上海电力大学微电网项目的投资由主要设备投资、其他设备投资、热管空调系统工程初投资、光伏工程初投资、运输费用、安装费用以及人员劳务费等构成，其中，设备与安装投资占据了81%，建设工程投资占据了10%，其他费用占据了7%，而基本预备费则只有2%。设备与安装费用主要包括光伏逆变器、直流电缆、接地黄绿线、交流配电箱、冷凝器以及直流电缆等，而光伏组件与支架投资在其中占据了60%比例，由此看来，这两部分会给光伏系统总投资带来较大影响。对光伏系统而言，只从建设成本方面计算，而不对工程其他因素进行考虑，那么随着设备组件价格的降低，可以将设备成本控制在每瓦6元左右。
（二）光伏系统成本分析
在研究光伏发电成本时，应该对发电项目全生命周期进行考虑，如财务费用、成本费用、维护费用以及运行费用等。由于风能、光伏等新能源不存在燃料成本，这使得新能源智能微电网建设成本与运行成本比较稳定。美国的能源信息署表明，平准化发电成本这一模型是全生命周期成本的贴现数据，主要包含变动运行成本、燃油成本、资本成本、固定运行成本、财务成本、假定利用率水平以及维修成本等。依照相关分析可知，这一模型具体表现为：LCOE=
，其中，I0指初始投资，At是指第t年运营总支出，Mt，el是指当年发电量，i是折现率，N是指财务分析时的系统寿命，而t则是指系统运行年份。
光伏系统的运行维护成本可以依据一定比例从总固定投资中提取并估算。在具体运行过程中，光伏系统无需运用燃料等原材料，有着较低的维护费用，具体公式如下：维护费用=装机成本×运行维护费率，其中运行维护费率是指运行维护费用在总固定投资中占据的比例，依照运行经验，这一费率主要处在1%到3%范围内，而且会随着装机容量的增加而降低。
（三）新能源智能微电网项目的效益
1.发电效益
并网发电系统总效率主要包含光伏组件阵列效率、交流并网效率以及逆变器效率。首先，光伏组件阵列效率。这一效率是指在每平方米1000瓦的太阳辐射强度下，实际直流输出功率和标准功率的比值。在能量转换、传输中，光伏组件阵列的损失结果如下：组件失配损失后的效率是98%，温度影响后的效率是89%、表面尘埃遮挡损失后的效率是93%，直流线路损失后的效率是97%。综合考虑后，光伏组件阵列效率取78.68%。其次，交流并网效率。其是指从逆变器向着高压电网传输的效率，主要包含交流电气连接线路损耗与升压变压器效率，通常处在94%到96%范围内，该项目取94%。最后，逆变器转换效率，即交流电功率和直流输出功率的比值。在电能转换时，逆变器主要会出现转换损失、MPPT精度损失等，上海电力大学微电网项目取的是98%。综上所述，系统总效率就是78.68%×94%×98%≈72%。
本文研究的项目运用的是多晶硅光伏组件，系统安装总容量是1574.4kWp，根据上述得出的系统总效率，可以计算出项目的年发电量，具体公式如下：年发电量=系统安装容量×年峰值日照时间×系统总效率。结合雾霾情况，依照1200小时计算日照时间，则光伏系统第一年发电是1574.4×1200×72%=1360281.6。考虑到组件效率每年衰减0.8%，可以通过计算获得系统全寿命期发电量，如第一年发电量是1360281.6，年收益是829772;第五年发电量是1317272.16，年收益是803536;第十年发电量是1265417.61，年收益是771905;第二十五年的发电量是1121783.26，年收益是684288，总收益则是18869786。
2.经济效益
光伏系统经济效益如下：安装容量是250kWp，运营期是25年，年衰减率是0.8%，光伏系统总效率是0.77。光伏系统的运行时段是用电的高峰、平段，工业用电价分别是1.4002元/千瓦时与0.8745元/千瓦时，依照25年计算，光伏发电成本应该是0.36元/千瓦时，结合系统电价1元/千瓦时，光伏系统年发电能够产生的效益是31.52元。
3.社会效益
光伏系统的安装与运用能够对可再生资源进行充分利用，改变传统能源单一供应情况，并促进新能源开发利用提升到战略高度。同时，新能源智能微电网的建设还具有施工成本较低、无污染、无需能量储存设备、无需额外占用土地以及降低输配电损失等优点[2]。
结论：综上所述，做好新能源智能微电网项目效益分析与评价具有重要意义。因此，必须掌握主网连接设备、光伏发电系统、微电网中央控制系统等微网结构，并做好光伏系统投入与成本分析，明确智能微电网项目的发电效益与无污染等社会效益，促进智能微电网发展，从而为我国节能减排事业更好发展奠定基础。
参考文献：
[1]夏永洪，吴虹剑，辛建波，程林，余运俊，万晓凤.考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法[J].电力自动化设备，2017，37（07）：63-69.
[2]钱志新.能源微网系统——中国未来经济可持续发展的基石[J].中国科技产业，2013（04）：66-67.
（作者单位：上海电力大学经济与管理学院工程管理系）