15.1 导言

由于利用风能和屋顶太阳辐射的分散式能源发电技术的兴起，转向完全可持续的能源系统，部分需要从集中式发电和配电系统转向分散式系统。 此外，将供热和运输部门纳入电力系统将导致高峰需求量大幅度增加。 这些发展需要对能源基础设施进行大规模和昂贵的改造，而现有生产资产的利用率预计到 2035 年将从 55% 降至 35%（Strbac 等人，2015 年）。 这提出了一个重大挑战，但也是一个机会：如果能够在 microgrids 中本地平衡能源流动，那么对昂贵的基础设施升级的需求就可以最大限度地降低，同时为主电网提供额外的稳定性。 出于这些原因，“微电网已被确定为智能电网的一个关键组成部分，用于提高电力可靠性和质量，提高系统能源效率”（Strbac 等人，2015 年）。

微电网可以提供急需的弹性和灵活性，因此很可能在未来的能源系统中发挥重要作用。 据估计，到 2050 年，一半以上的欧盟家庭将自行发电（Pujianto 等人，2007 年）。 因此，需要释放微电网内的灵活资源，以平衡间歇性的可再生能源发电。

城市农业系统，如水生动物（DOS Santos 2016），可以提供这种急需的能源灵活性（戈德克和科尔纳 2019；Yogev 等人，2016 年）。 植物可以在广泛的外部条件下生长，因为它们在自然界中习惯这样做。 这同样适用于水产养殖系统中的鱼类，它可以在广泛的温度范围内茁壮成长。 这些灵活的工作条件允许对能源输入要求产生缓冲效应，从而在系统内创造了很大程度的灵活性。 水产养殖系统所体现的高热量允许在系统内储存大量热量。 灯可以根据电力的充足情况开启和关闭，从而通过将其转化为宝贵的生物质，基本上限制了过剩的发电。 泵可与发电峰值时间（例如中午）同步运行，以限制净峰值功率（峰值剃须）。 最佳蒸馏装置（[第 8 章]（/社区/物品/第 8 章解耦-水壶系统））也具有非常灵活的热需求，一旦热量或电力供应过剩，即可关闭（即热泵将电能转换为热能）。 所有这些方面都使得水生系统非常适合为微电网提供灵活性。

除了提供消费灵活性之外，还可以进一步集成多环水生产系统，以提供生产灵活性。 沼气是由 UASB 在水生设施中生产的副产品。 这种沼气可以通过在微电网中加入微型热电联产生燃烧，以便产生热量和电力。 因此，在微电网中集成水生子系统可以提高供求两方面的能源灵活性。