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以“小”制“大”：美國電力網絡中的微電網

相比傳統系統，智能微電網可以令分布式發電設施的運行更可靠高效。西門子正在參與一項紐約州的社區能源彈性基金項目，并為加州的一個印第安保留地優化發電。

西門子正與美國客戶攜手合作，讓發電設施靠近用電場所。這一舉措增加了電網中分布式能源所占比例。許多主要用電客戶，如軍事基地、大學、大型商業場所等，都希望投資建設現場發電設施。對這些客戶來說，擁有距離較近且能由供電方獨立控制的發電設施能夠帶來更高的供應彈性和能源安全性。而微電網設計和控制軟件可以輕松集成并優化現有的能源基礎設施、可再生能源發電及用電場所的功能，為未來電網擴張提供了具有延展性的基礎設施布局。

西門子致力于分布式能源和微電網的開發，并已在紐約州的微電網基金項目中獲得了17個獎項。紐約州州長科莫已撥出3000多萬美元的專款用于該州的社區能源供應彈性微電網項目。在項目*階段，西門子攜手合作伙伴咨詢公司Booz Allen Hamilton以及軟件公司Power Analytics對微電網的技術及商業可行性開發進行投資。對這些智能電力網絡進行評估將有助于相關方為社區提供更清潔、可靠和經濟的電能。

更靈活且易調控的微電網
美國擁有總長約1060萬公里的電力線，其中一些已有近百歲“高齡”。這些電力線路的總長是德國電力線路總長（約180萬公里）的5倍以上。因此，監控并確保大型電網的穩定性不僅非常耗時，而且成本高昂。這些成本最終將由用戶承擔。相比傳統系統，獨立的微電網更為靈活且易于調控，因為它們不會受到附近電網波動的影響。

利用美國Xebec公司的變壓吸附系統將沼氣升級為純氫的設施。圖片由Blue Lake Rancheria提供。

紐約州能源研究和開發署（NYSERDA）負責管理該州的微電網項目。項目共分為三個階段：可行性研究階段、詳細設計階段和項目實施階段。*階段旨在評估微電網解決方案的技術可行性以及商業可行性。在此階段，項目小組將會提出發電方式與裝機容量，確定必要的電網基礎設施升級，列出供電方扮演的角色及微電網解決方案的成本。這一階段的研究將討論微電網中分布式可再生能源（如光伏和生物氣設施）的使用與優化管理，這也將有助于提升分布式能源在電網中所占比例。*階段的可行性研究預計將在2016年*季度完成。

適用于所有社區的智能微電網
2016年秋季，一套微電網將在美國的一塊印第安保留地內投入運營。這塊微電網位于加州的Blue Lake Rancheria，由西門子與同在加州的洪堡州立大學Schatz能源研究中心和電力公司Pacific Gas & Electric合作開發。該微電網很快將向保留地內的建筑物供電，覆蓋建筑包括酒店、賭場和占地0.4平方公里的紅十字會緊急避難所。

為了生產環保電力，該微電網將加入一套輸出為0.5 MW的光伏陣列、一套生物質設施、柴油發電機和工作容量為950 kWh的電池儲能系統。該光伏陣列是加州洪堡縣最大的光伏陣列，每年將能夠減少約150噸的二氧化碳排放。

西門子主要負責指導保留地內微電網的電力和熱能供應系統的系統架構設計。西門子充分考慮了場地內不同的需求及特殊要求，包括地理位置和不同負載規模等。系統架構將支持可再生能源發電及對電力基礎設施組件的高級控制。

在Blue Lake Rancheria，西門子將提供較為關鍵的微電網系統組件之一——控制軟件。西門子充分利用了它在電力設施控制中心軟件領域的專業知識，開發出*的微電網控制解決方案以滿足微電網客戶的特定需求。該軟件負責系統的管理和控制，并可以實現預期益處。

無需全天候值守人員
西門子Spectrum Power Microgrid Management軟件解決方案的一大優勢是令微電網運行無需全天候值守人員。微電網內的所有基礎設施（包括發電和電網組件）都通過該軟件的SCADA平臺進行監控和控制。SCADA平臺是一套計算機系統，它能夠快速整合、儲存、通信并實時提供所有數據。簡而言之，該網絡控制系統能夠執行控制任務并優化微電網的能源管理。高級控制功能（如天氣和負載預測）可以完成對發電和用電情況的預測，實現以降低成本或減排為主的 系統平衡。西門子*的微電網軟件提供了一個靈活、可擴展的平臺，以動態、節能的方式控制分布式發電和儲能系統。該軟件可使系統快速應對干擾并與當地電力公司進行通信，降低保留地的停電風險。

對電網來說，*的控制系統非常重要，因為風能和太陽能等可再生能源在電網中所占比重的不斷提升正在帶來更大的電網波動，并提高了用于確保可靠電力供應的成本。另外，“產銷合一者”越來越多。“產銷合一者”包括在使用電力的同時也向電網輸送電力的樓宇或電動車等。它們需要作為分散的單元被整合到電網內。盡管能源結構日趨復雜，西門子正在開發微電網，以確保能源得到高效的傳輸和分配。