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智能电网是能源转型关键 有哪些亮点?

   2015-09-29 北极星配售电网 1590
核心提示:智能电网就是电网的智能化,也被称为电网2.0,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进

智能电网就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

未来实现什么样的目标

智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全,电网能够实现这些目标,就可以称其为智能电网。

智能电网必须更加可靠—智能电网不管用户在何时何地,都能提供可靠的电力供应。它对电网可能出现的问题提出充分的告警,并能忍受大多数的电网扰动而不会断电。它在用户受到断电影响之前就能采取有效的校正措施,以使电网用户免受供电中断的影响。

智能电网必须更加安全—智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不会出现大面积停电或者不会付出高昂的恢复费用。它更不容易受到自然灾害的影响。智能电网必须更加经济—智能电网运行在供求平衡的基本规律之下,价格公平且供应充足。智能电网必须更加高效—智能电网利用投资,控制成本,减少电力输送和分配的损耗,电力生产和资产利用更加高效。通过控制潮流的方法,以减少输送功率拥堵和允许低成本的电源包括可再生能源的接入。

智能电网必须更加环境友好—智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创新来减少对环境的影响。进一步扩大可再生能源的接入。在可能的情况下,在未来的设计中,智能电网的资产将占用更少的土地,减少对景观的实际影响。智能电网必须是使用安全的—智能电网必须不能伤害到公众或电网工人,也就是对电力的使用必须是安全的。

智能电网是能源转型的关键

首先,在清洁能源消纳方面,未来我国风电、光伏发电的发展空间巨大,但可再生能源并网消纳问题将长期存在,必须作为我国智能电网建设中需要重点解决的问题。具体措施包括构建安全高效的远距离输电网、实现可靠灵活的主动配电网,以及通过加快微电网建设,推动分布式光伏、微型燃机及余热余压等多种分布式电源的广泛接入和有效互动。

其次,在提升输配电网络的柔性控制能力方面,我国能源资源和用电需求在空间分布上的不均衡决定了必须通过大规模、远距离电力传输来保障全国电力供应,同时,随着可再生能源开发规模的提升,其消纳和配置的范围也需同步扩大,跨大区、远距离联网将更有助于可再生能源的跨区域互补消纳。这样一个超大规模交直流互联电网,提升电网的柔性控制能力是保障其安全稳定运行的基础保障,具体目标是显着增强电网在高比例清洁能源及多元负荷接入条件下的运行安全性、控制灵活性、调控精确性和供电稳定性。

第三,在满足并引导用户多元化负荷需求方面,一方面,我国能源的利用效率和能源系统的资产利用效率还不高,用户侧巨大的调节资源还没有调动和发挥。随着电力市场的成熟完善,用户将可以根据电价信号灵活调整用电行为,参与系统调峰,有利于电力系统接纳更多的可再生能源。另一方面,随着分布式能源、电动汽车的普及和利用,用户对用电便捷性、选择性、扩展性的要求更加突出,将从单纯电力消费转变为消费、生产、存储多位一体,并从单一消费电能的需求扩展至对冷/热/电等多种能源及不同供能品质的多元化需求。因此,必须转变传统的以供定用的服务模式,建立多种发电和用电设备之间的交互平台,并进一步发展微网、综合能源系统及能源互联网等新型多能源供需互动技术。

有什么样的亮点

亮点一是给出了智能电网清晰的内涵界定,有利于行业内外统一共识,打造合作共赢的智能电网发展生态。自2002年美国最早提出智能电网概念以来,智能电网的理念内涵不断发展,是一个不断凝聚共识的过程。美、日、韩等国和欧洲根据本国本区域能源、产业发展的实际需求,在智能电网的发展重点和战略目标上各有侧重,一直没有形成国际统一的定义。 2009年,国家电网公司提出坚强智能电网战略,并通过三步走的战略举措推动智能电网建设,以科技创新和发展实践逐步引领发展潮流,促进了国际智能电网理念的趋同化和共识化。从电网发展规律看,智能电网应是电网发展的高级阶段,不仅包含配用电侧智能化、互动化技术,而且涵盖发、输、变、配、用、调度、信息通信平台等电网全环节,通过信息通信技术与电网技术的深度融合,促进电网实现自动化、信息化和互动化。

亮点二是对未来发展智能电网的重点领域进行了详细部署,对相关行业和产业单位加大研发投入、加快市场推广提供了重要指导。智能电网是未来电网的发展潮流,代表了电网先进生产力的方向,具有强大的科技创新和产业带动作用。《意见》明确提出了十项主要任务,其中指出了智能电网未来发展的八个重点领域。八个领域既对《意见》提出的“到2020年,初步建成安全可靠、开放兼容、双向互动、高效经济、清洁环保的智能电网体系”发展目标形成了直接支撑,更对未来几年电力系统各环节的关键技术、装备、系统的研发推广方向给出了较为清晰的规划。

亮点三是明确了智能电网是发展能源互联网的基础平台,强调了信息与能源的深度融合、以及基于互联网思维促进智能电网商业模式创新。这可以说是智能电网在能源革命、“互联网+”国家战略以及电力市场化改革三大时代背景下进一步创新发展的重点方向,体现了智能电网的与时俱进和理念升级。

带给我们什么?

随着全球能源生产消费的持续增长,能源安全、环境污染、气候变化等成为威胁人类社会发展的重大问题。构建安全、稳定、多元、清洁的现代能源体系迫在眉睫。智能电网是能源转型升级的必要条件,是实现全球能源互联网构想的重要支撑。

它的发展,不但能带动产业升级,推动能源科技的创新,更为人类未来能源解决方案提供支撑。本期封面文章,我们再度聚焦智能电网,展望智能电网未来发展新格局,并期待它的发展为转型中的中国释放更多的创新能量。

如何分析智能电网?

首先分析“智能”、“电网”与“智能电网”。智能电网中的“智能”不是指常规的自动化,而是智能化。自动化是相对于由人直接操作而言的,即把人在现场直接操控的一些工作交由机器执行,或者由人在远程指挥完成。即人在自动化中仍然是分析问题、解决问题、发出指令的主体,而自动化只是解决问题的工具,如同无人值守变电站,自动步枪等。智能化是指机器或者系统,根据人设定的目标和条件,自主分析问题、解决问题。虽然自动化及智能化系统仍然受人控制,但是人的作用由发出指令过渡到设定功能。我国一些变电站综合自动化运行管理中的有些环节已经不仅限于常规自动化功能,还能够实现在线自诊断,并将诊断结果送往远方主控端。因此,智能化是构成电网系统区域子系统或者整个电网为了实现新的重大功能所具有的智能。这些重大的功能包括能源变革中的电网安全、经济、绿色运行。

其次,智能电网中的“电网”不是指常规的电网而是新型电网。常规电网是指电力系统中各等级电压的变电所及输配电线路组成的整体,通常包含变电、输电、配电三个单元,电力网的任务是输送与分配电能,改变电压。而新型电网中,“电网”的概念有所拓展,一是增加了大量不同性质的“储电”方式,包括抽水蓄能发电、新型储电系统或设备,包括对高载电生产厂(如电解铝)通过智能化改造以起到移峰填谷的“储电”作用。二是大量可再生能源发电接入电网,使原来的单向电力“用户”成为双向电力“客户”,相应地需要对原有的电网进行硬件改造以满足电网安全的需要。三是电网的概念将延伸到发电端,根据需要包括部分或者全部发电设备。

再次,智能电网是一个整体的新概念,不是“智能”与“电网”的简单叠加。一是不能用“智能”简单定义传统“电网”,智能电网应是智能化及新型电网融合成为一种全新的电网运行形态。二是不能理解为整个电网智能化才是智能电网。智能电网是一个庞大的系统,可以由很多部分组成,如智能变电站、智能配电网、智能电能表、智能调度、智能城市用电网、新型储能系统等,根据需要可将多个系统整合为一个系统。还可以根据需要在电网的某一个局部进行智能化,如既可以优先在输电侧,也可以优先在配电网实现电网的智能化。

怎样破局智能电网?

要彻底解决智能电网发展中的困境迷局,加快中国坚强智能电网建设,我们需要从以下两个方面同时入手:

1.技术困境是主要拦路虎,正因为技术困境,才导致智能电网建设的迷茫和停滞。要突破技术困境,笔者认为首先要解决平台性的问题。国家搭建平台,提供一部分"试验田",减轻技术型企业研发压力,让企业可以大胆去进行突破。而非像现在一样,一边要研发新技术,一边还需要保证市场。导致企业放不开手脚,陷入研发步子小,创新变更新的怪圈。

2.要将陈旧落后的配电网建设重视起来。中国的配电网建设良莠不齐,历史遗留问题很多,如果要建设坚强智能电网,首先要建设起现代化的坚强电网。配网自动化是一切智能化的基础,中国在这方面需要的不是技术,而是态度。要把在沿海发达地区的自动化技术普及开来,要让地方电网主动去更新老旧的设备,要督促和监督电网的建设和改造情况。

智能电网在实践方面成果颇丰

在多年的发展中,中国智能电网在实践方面取得了巨大成果。图为上海世博会期间,世博会场馆中的国家电网馆智能电网综合示范展示区,展示区让前来观赏的人们感受“智能化”的生活。

最近,智能电网再一次受到业界的高度关注。

此次关注的焦点,是7月6日国家发改委、能源局共同发布的《关于促进智能电网发展的指导意见》(以下简称《意见》)。这是首份国家层面支持智能电网发展的重要文件,这样一份文件的出台,毫无疑问将为智能电网的发展带来新机遇。

《意见》指出,智能电网具有高度信息化、自动化、互动化等特征,可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段,是发展能源互联网的重要基础。可以说,对于这份指导意见,业界期盼已久。在我国发展了多年的智能电网,亟需这样一份纲领性意见来凝聚认识、合力共进。

 
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