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未來智能電網的技術路線

時間:2014-12-10

來源:網絡轉載

導語:信息化時代為智能電網的出現提供了有利的條件,如果社會要順利的往前發展,智能電網的出現已經成為一種客觀的必然。發展智能電網既是能源結構調整的必然選擇,也是互聯網時代電力系統發展的必然結果。

在過去的300年間,全世界有不足10億人實現了工業化和現代化,在21世紀的前半葉,包括中國在內,將會有20~30億人實現現代化和工業化,進入小康時代。人類在發展的過程中,對能源提出了更高、更新的要求。同時,地球上的溫室氣體排放也必將更加持續的增長,為社會環境的發展帶來了更大壓力。目前,各國相繼提出環保、高效、安全、節能的理念。在這一理念中,要想真正實現能源供應的高效、安全、環保和節能,就需要智能電網的出現。

信息化時代為智能電網的出現提供了有利的條件,如果社會要順利的往前發展,智能電網的出現已經成為一種客觀的必然。發展智能電網既是能源結構調整的必然選擇,也是互聯網時代電力系統發展的必然結果。

世界智能電網發展的三種模式

總結過去近50年的發展經驗,智能電網在世界上出現了3個主要的模式:其一是以美國為主的,以用戶側智能化為重點的智能電網。

這一模式從90年代初期一直到現在都在不斷的研究和發展。2007年,美國提出能源安全獨立的安全法案,在這個法案中美國總統要求能源獨立,以經濟刺激的計劃要求能源相關產業作為核心地位來推進整個能源結構的革命。根據2007年所頒布的法案,美國加快了對智能電網的研究和應用,其智能電網最大的特點是以用戶側和用戶側的互動為主。

其二是以中國為主的,以高壓側,主網智能化為特點的智能電網。國家電網公司目前提倡的“堅強電網”,實際上也是智能電網的一種模式,在高效側實現網絡控制的智能化。

我們有了電網以后追求實現的自適應控制,但伴隨著互聯網技術的發展,以及大功率電子技術的應用,高壓側電網的控制越來越成為一種新的可能性。以中國電網為主的智能電網有一個特點,即基于我國一次能源的分布和用電需求的逆向配置,導致我國需要有更堅強的電網,讓電網能夠適應新時代的能源需要。這一類的電網主要是提供較大的輸電能力和安全的電力供應,在更大范圍內優化資源配置,自動改造現有的電網,提高效率。

其三是以德國為主的,以適應能源結構調整、雙向互動為重點的智能電網。德國在1997年、2003年、2009年歐盟的市場改革過程中,連續出臺了多個文件,1998~2001年,德國又陸續出臺了3個能源法案,結合德國當時的用電需求,他們提出了以能源結構調整為主要目的的智能電網。

這一類的智能電網,一方面圍繞大規模新能源的開發進行,另一方面也重視互聯網的作用,強調通過信息化手段實現可再生能源發電與用戶之間的有效配合和協調,重視蓄電池等儲能技術在智能電網當中的應用,加快智能電表的開發和研究,促進電動車和儲能技術的應用。

應該說,這三種類型的智能電網各有特點。第一種類型的智能電網是以用戶側,智能化為特點的智能電網,它的主要特點一是以用戶雙向智能,智能化交互為基礎的,實現需求的響應;二是以電價和政策激勵為主要手段,改善用戶的用電習慣;三是利用新材料,新技術改造和升級現有的電網;四是提升供電可靠性和用戶體驗。

第二種類型的智能電網以高壓主網智能化為重點的,有兩個特點,一是擴大電網的互聯規模;二是增強能源資源優化配置的效力。

第三種類型的智能電網是以雙向互動為重點,充分的接納新能源,提高新能源使用占比和綜合利用效率,以電價和新能源政策改善用戶的習慣,以電動汽車儲能等可控手段提高新能源的消納能力。

通過對這三種類型的分析,智能電網應被定義為在傳統電力系統上疊加一個信息化的網絡,實現發電、輸電與用戶三者之間信息的雙向流動,從而實現新能源與可再生能源的有效利用,電力系統效力的整體提高,促進能源與經濟社會的良性互動和可持續發展。

清晰定位智能電網建設

筆者認為,智能電網的發展要實現良性發展,首先是要把握好智能電網的概念。現在有很多企業努力的將自己產品放到智能電網建設的框架下,但是作為國家應在明確智能電網概念的同時,為智能電網的發展定好位,選好路線,這是非常重要的。

智能電網實際上是在傳統電網的基礎上疊加一個信息化的網絡,實現傳統的發電、用電必須同時完成的動作的異化。通過信息化的網絡,我們能夠有效的掌握到發電的信息和用電的信息,能夠在前一個時代有效的決定下一個時代電力電量平衡,這是我們所理解的智能電網,只有這樣的智能電網才能有效的適應當代能源結構調整的需要。

這樣的智能電網應有幾方面的主要特點,一是目標清晰,就是為了適應新能源,能源結構調整的需要。眾所周知新能源具有間歇性和不穩定性的特點,傳統電網很難適應新能源發電的需要,為了適應這種需要,用智能電網這種信息化的網絡來改善,讓傳統電網更加靈活,足以滿足新能源接入的需要。

二是措施可行。要實現能源結構調整的目標,實現高效節能的目標,智能電網可以通過信息化的網絡,全面的掌握發電和用戶的信息。歷史上,傳統的DSM系統只是控制,發電的供應滿足不了用戶需求的時候可以控制用戶。但是在智能化的網絡里面,當發電超過用戶需求的時候,我們通過價格信息可以調用用戶的用電能力,這就是為什么用戶側要大力的發展電動汽車,新能源汽車以及其他的儲能和用能的設施。

筆者認為,以儲能和超導電力電子等新材料、新技術改造傳統電網,積極發展現代先進的傳感性測量技術、通信技術,控制技術,并使得電網更加靈活、可靠、安全、自適應、高效,可適應大規模可再生能源,分布式電源節余以及用戶者需求側響應,這是智能電網未來發展的基本框架。

在這一框架下,建設智能電網應分為3個重點的步驟,一是構建開放多元互動高效的能源供給和服務平臺;二是建立集中與分布式相協同,供需互動,高效配置的現代能源供應體系;三是實現能源開發利用的綠色、高效、節能和可持續發展,為建設智能化和和諧社會,改善人們生活環境,提高生活質量貢獻力量。

智能電網的技術路線

未來我國能源轉型應保證新能源接入,完善能源供應體系,大力的發展分布式能源,建立集中與分布式協同、多能源融合的能源供應體系,提高能源綜合能效,促進經濟發展。大力推廣光伏、燃氣三聯供等分布式能源技術,加快發展分布式能源,提供能源綜合服務,高效能源使用效率。

建設統一的智能調度平臺,增強新能源的消納能力,跟電力實時平衡,徹底釋放新能源消納的壓力,增加新能源消納空間。推廣微電網技術,解決偏遠地區的缺電問題,無電偏遠地區的電網建設延伸難度大,維護困難,發展微電網技術,利用當地的資源解決用電問題,是重要的用電途徑之一。

扶持儲能電動汽車產業的發展,通過價格機制和商業運營模式的創新,鼓勵并引導用戶主動利用電動汽車、儲能裝置參與需求側響應,實現削峰填谷,促進可再生能源消納。

廣泛實施用戶互動,提升用能服務水平。開展智能用電服務,加強用戶互動,拓展用能服務領域,提高能源利用效率,改善用能服務質量,滿足多元化用能需求。

創新商業模式,提升企業價值。關注發、輸、配用電各環節商業模式創新,在新的市場環境下轉變經營方式,實現企業形象提升和價值轉型。

與此同時,在選擇建設智能電網的技術路線方面應注意四個方面的工作,第一是完善新能源處理的綠色系統,我們理解的智能電網是一個在傳統系統之上疊加一個信息化的網絡,要建設這種智能電網,首先要完善新的能源處理綠色系統;第二是在推進可調控負荷,可調控能力的建設,配合著新的完善的體系建設,建立信息化的網絡以及能夠與信息化網絡相匹配的調峰能源;第三是要加強需求側響應建設;第四是完成智能調度平臺的建設。

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