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未来智能电网的技术路线

【发表时间:2020-05-22 20:12:33 来源:恩施网】

在过去的300年间,全世界有不足10亿人实现了工业化和现代化,在21世纪的前半叶,包括中国在内,将会有20~30亿人实现现代化和工业化,进入小康时代。人类在发展的过程中,对能源提出了更高、更新的要求。同时,地球上的温室气体排放也必将更加持续的增长,为社会环境的发展带来了更大压力。目前,各国相继提出环保、高效、安全、节能的理念。在这一理念中,要想真正实现能源供应的高效、安全、环保和节能,就需要智能电网的出现。

信息化时代为智能电网的出现提供了有利的条件,如果社会要顺利的往前发展,智能电网的出现已经成为一种客观的必然。发展智能电网既是能源结构调整的必然选择,也是互联网时代电力系统发展的必然结果。

世界智能电网发展的三种模式

总结过去近50年的发展经验,智能电网在世界上出现了3个主要的模式:其一是以美国为主的,以用户侧智能化为重点的智能电网。

这一模式从90年代初期一直到现在都在不断的研究和发展。2007年,美国提出能源安全独立的安全法案,在这个法案中美国总统要求能源独立,以经济刺激的计划要求能源相关产业作为核心地位来推进整个能源结构的革命。根据2007年所颁布的法案,美国加快了对智能电网的研究和应用,其智能电网最大的特点是以用户侧和用户侧的互动为主。

其二是以中国为主的,以高压侧,主网智能化为特点的智能电网。国家电网公司目前提倡的“坚强电网”,实际上也是智能电网的一种模式,在高效侧实现网络控制的智能化。

我们有了电网以后追求实现的自适应控制,但伴随着互联网技术的发展,以及大功率电子技术的应用,高压侧电网的控制越来越成为一种新的可能性。以中国电网为主的智能电网有一个特点,即基于我国一次能源的分布和用电需求的逆向配置,导致我国需要有更坚强的电网,让电网能够适应新时代的能源需要。这一类的电网主要是提供较大的输电能力和安全的电力供应,在更大范围内优化资源配置,自动改造现有的电网,提高效率。

其三是以德国为主的,以适应能源结构调整、双向互动为重点的智能电网。德国在1997年、2003年、2009年欧盟的市场改革过程中,连续出台了多个文件,1998~2001年,德国又陆续出台了3个能源法案,结合德国当时的用电需求,他们提出了以能源结构调整为主要目的的智能电网。

这一类的智能电网,一方面围绕大规模新能源的开发进行,另一方面也重视互联网的作用,强调通过信息化手段实现可再生能源发电与用户之间的有效配合和协调,重视蓄电池等储能技术在智能电网当中的应用,加快智能电表的开发和研究,促进电动车和储能技术的应用。

应该说,这三种类型的智能电网各有特点。第一种类型的智能电网是以用户侧,智能化为特点的智能电网,它的主要特点一是以用户双向智能,智能化交互为基础的,实现需求的响应;二是以电价和政策激励为主要手段,改善用户的用电习惯;三是利用新材料,新技术改造和升级现有的电网;四是提升供电可靠性和用户体验。

第二种类型的智能电网以高压主网智能化为重点的,有两个特点,一是扩大电网的互联规模;二是增强能源资源优化配置的效力。

第三种类型的智能电网是以双向互动为重点,充分的接纳新能源,提高新能源使用占比和综合利用效率,以电价和新能源政策改善用户的习惯,以电动汽车储能等可控手段提高新能源的消纳能力。

通过对这三种类型的分析,智能电网应被定义为在传统电力系统上叠加一个信息化的网络,实现发电、输电与用户三者之间信息的双向流动,从而实现新能源与可再生能源的有效利用,电力系统效力的整体提高,促进能源与经济社会的良性互动和可持续发展。

清晰定位智能电网建设

笔者认为,智能电网的发展要实现良性发展,首先是要把握好智能电网的概念。现在有很多企业努力的将自己产品放到智能电网建设的框架下,但是作为国家应在明确智能电网概念的同时,为智能电网的发展定好位,选好路线,这是非常重要的。

智能电网实际上是在传统电网的基础上叠加一个信息化的网络,实现传统的发电、用电必须同时完成的动作的异化。通过信息化的网络,我们能够有效的掌握到发电的信息和用电的信息,能够在前一个时代有效的决定下一个时代电力电量平衡,这是我们所理解的智能电网,只有这样的智能电网才能有效的适应当代能源结构调整的需要。

这样的智能电网应有几方面的主要特点,一是目标清晰,就是为了适应新能源,能源结构调整的需要。众所周知新能源具有间歇性和不稳定性的特点,传统电网很难适应新能源发电的需要,为了适应这种需要,用智能电网这种信息化的网络来改善,让传统电网更加灵活,足以满足新能源接入的需要。

二是措施可行。要实现能源结构调整的目标,实现高效节能的目标,智能电网可以通过信息化的网络,全面的掌握发电和用户的信息。历史上,传统的DSM系统只是控制,发电的供应满足不了用户需求的时候可以控制用户。但是在智能化的网络里面,当发电超过用户需求的时候,我们通过价格信息可以调用用户的用电能力,这就是为什么用户侧要大力的发展电动汽车,新能源汽车以及其他的储能和用能的设施。

笔者认为,以储能和超导电力电子等新材料、新技术改造传统电网,积极发展现代先进的传感性测量技术、通信技术,控制技术,并使得电网更加灵活、可靠、安全、自适应、高效,可适应大规模可再生能源,分布式电源节余以及用户者需求侧响应,这是智能电网未来发展的基本框架。

在这一框架下,建设智能电网应分为3个重点的步骤,一是构建开放多元互动高效的能源供给和服务平台;二是建立集中与分布式相协同,供需互动,高效配置的现代能源供应体系;三是实现能源开发利用的绿色、高效、节能和可持续发展,为建设智能化和和谐社会,改善人们生活环境,提高生活质量贡献力量。

智能电网的技术路线

未来我国能源转型应保证新能源接入,完善能源供应体系,大力的发展分布式能源,建立集中与分布式协同、多能源融合的能源供应体系,提高能源综合能效,促进经济发展。大力推广光伏、燃气三联供等分布式能源技术,加快发展分布式能源,提供能源综合服务,高效能源使用效率。

建设统一的智能调度平台,增强新能源的消纳能力,跟电力实时平衡,彻底释放新能源消纳的压力,增加新能源消纳空间。推广微电网技术,解决偏远地区的缺电问题,无电偏远地区的电网建设延伸难度大,维护困难,发展微电网技术,利用当地的资源解决用电问题,是重要的用电途径之一。

扶持储能电动汽车产业的发展,通过价格机制和商业运营模式的创新,鼓励并引导用户主动利用电动汽车、储能装置参与需求侧响应,实现削峰填谷,促进可再生能源消纳。

广泛实施用户互动,提升用能服务水平。开展智能用电服务,加强用户互动,拓展用能服务领域,提高能源利用效率,改善用能服务质量,满足多元化用能需求。

创新商业模式,提升企业价值。关注发、输、配用电各环节商业模式创新,在新的市场环境下转变经营方式,实现企业形象提升和价值转型。

与此同时,在选择建设智能电网的技术路线方面应注意四个方面的工作,第一是完善新能源处理的绿色系统,我们理解的智能电网是一个在传统系统之上叠加一个信息化的网络,要建设这种智能电网,首先要完善新的能源处理绿色系统;第二是在推进可调控负荷,可调控能力的建设,配合着新的完善的体系建设,建立信息化的网络以及能够与信息化网络相匹配的调峰能源;第三是要加强需求侧响应建设;第四是完成智能调度平台的建设。

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