構建第三代智能電網應對新能源革命

2015-12-17

面對化石能源日漸枯竭和全球氣候、環境變化的現實壓力,一場新能源革命在全球范圍內正悄然興起。以可再生能源逐步替代化石能源,實現可再生能源和核能等清潔能源在一次能源生產和消費中占更大份額,建立可持續發展的能源系統,是新能源革命的主要目標。

黨的十八大報告中提出,推動能源生產和消費革命,控制能源消費總量,支持節能低碳產業和新能源、可再生能源發展,確保國家能源安全??梢灶A見,我國以煤為主的能源結構和電源結構也將在今后幾十年內逐步改變。

在新能源變革的條件下,電網的重要性日益突出。電網將成為大規模新能源電力的輸送和分配網絡,與分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統有機融合,成為靈活、高效的智能能源網絡。隨著可再生能源、核能、天然氣等清潔能源發電在未來有望成為主力電源,電網的發展將作出重大轉型。

從我國資源稟賦來看,我國西部地區資源非常豐富,例如西南的水力資源,西北的太陽能、風能資源等。但同時這些地區又是經濟欠發達、人口稀少、自然環境比較惡劣的地區,當地能源消耗很少。而華北、華中、華東等地,資源相對匱乏,用電消耗量卻非常大。因此,西北、西南等地豐富的資源需要轉化為電能,通過電網高效率傳輸到千家萬戶。做到這些對傳統電網來說很難。

傳統電網常規電源和電力負荷增長變化相適應,可以隨時調節維持平衡。但是,新能源電力進入以后,就給這個平衡造成了很大威脅。由于電力現在還不能大規模存儲,而可再生能源又具有間歇性和不穩定的特性,因此維持這樣的平衡十分困難。

到目前為止,電網經歷了“三代”演變。第一代電網是二戰前以小機組、低電壓、孤立電網為特征的電網興起階段。第二代電網是二戰后以大機組、超高壓、互聯大電網為特征的電網規?;A段。未來第三代電網將是一、二代電網在新能源革命下的傳承和發展,以非化石能源發電占較大份額和智能化為主要特征,是電網發展的可持續化、智能化階段,是未來可持續發展的能源體系的重要組成部分。第三代電網的電源結構將是大容量集中式電源與分布式電源相結合;電網結構將是大規模主干輸電網與地方輸配電網、微電網相結合的模式。

與傳統電網相比,未來電網應具備如下四個特點:一是具有接納大規??稍偕茉措娏Φ哪芰?;二是實現電力需求側響應、分布式電源、儲能與電網的有機融合,大幅度提高終端能源利用效率;三是具有極高的供電可靠性,基本排除大面積停電的風險,包括自然災害的沖擊;四是與通信信息系統廣泛結合,實現覆蓋城鄉的能源、電力、信息綜合服務體系。

主干輸電網能適應風能、太陽能等大規??稍偕茉措娏退?、清潔煤電等大型常規能源基地的大容量遠距離電力輸送、大范圍優化配置和間歇性功率相互補償等需要,實現輸電網的安全、高效運行。

配電網應能適應中小型分布式電源的開放接入和電力需求側互動管理的需求,配電網終端將較多采用微網結構,可實現潮流的雙向控制,提高供電可靠性和終端能源利用效率,并形成多網合一的能源信息綜合服務體系。降低線損,提高輸配電網的利用效率是建設下一代電網的重要任務。通過智能傳感網絡和信息系統,在用戶端實現分布式電源、儲能裝置、電動汽車充放電、能源綜合高效利用系統與電網有機融合、雙向互動,形成靈活、高效的智能能源網絡,能大幅度提高終端能源利用效率。

當前,我國發電總裝機容量和電網規模均已居世界首位。隨著大規??稍偕茉措娏Φ陌l展,從電力流預測結果來看,我國將始終存在大容量遠距離輸電的基本需求。在發展大容量遠距離交直流輸電方面,國家電網已走在世界前列,為實現我國新能源的長期、穩定、健康、可持續發展提供了堅實保障。

未來,我國西部水電、西部和北部超大規?;哪柲茈娬?、北部西北部大規模風電等將有很大發展。未來西電東送輸電網將由目前滿足水電和煤電的大容量遠距離外送為主,逐步轉變為水電、煤電、大規模風電和荒漠太陽能電力外送并重,輸電網的功能將由單純輸送電能轉變為輸送電能與實現各種電源相互補償調節相結合。因此加快建設交直流特高壓輸電網絡成為建設第三代電網的當務之急。


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