《電子技術(shù)應(yīng)用》
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中國(guó)工程院院士余貽鑫:離開(kāi)分布式談智能電網(wǎng)不可取

2019-07-18

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  智能電網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)用戶參與,,即實(shí)現(xiàn)一般用戶想用電就用電,、想賣電就賣電,不需要向誰(shuí)請(qǐng)示。由此電網(wǎng)末梢就會(huì)出現(xiàn)很多電源,,好比原來(lái)是從樹(shù)根向樹(shù)葉輸送,現(xiàn)在樹(shù)葉端就已具備電源,,整體運(yùn)行方式將發(fā)生革命性變化,。

  電動(dòng)汽車不僅是一個(gè)大功率電器,也可以是重要的分布式儲(chǔ)能裝置,。管理不好,,會(huì)給電網(wǎng)增加壓力;管理得好,,在低谷時(shí)用電時(shí)可作為重要調(diào)節(jié)手段,。智能電網(wǎng)應(yīng)該為這樣的潛在電源提供一個(gè)即插即用的平臺(tái)。

  數(shù)以億計(jì)的用戶,,在家庭,、辦公室和工廠自行利用可再生能源發(fā)電,由此產(chǎn)生的綠色能源通過(guò)“能源互聯(lián)網(wǎng)”彼此分享,,就像在線創(chuàng)造和分享信息一樣——這是2011年美國(guó)學(xué)者杰里米·里夫金在其所著的《第三次工業(yè)革命》中描述的愿景,,也是中國(guó)工程院院士、天津大學(xué)教授余貽鑫多次提及的發(fā)展構(gòu)想,。如今,,隨著能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)加速推進(jìn),上述構(gòu)想正在走向現(xiàn)實(shí),。

  “為適應(yīng)能源轉(zhuǎn)型,,我們需要一個(gè)功能合理的現(xiàn)代電網(wǎng)來(lái)集成各相關(guān)方,并提高能源脫碳,、轉(zhuǎn)化與利用過(guò)程的效率,。這個(gè)電網(wǎng)就是帶有顛覆性的智能電網(wǎng),以智能電網(wǎng)為核心的綜合能源系統(tǒng)也將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的物理載體,,乃至核心,。”近日在接受記者采訪時(shí),,余貽鑫進(jìn)一步解釋稱,。

  那么,能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)如何推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè),?反過(guò)來(lái),,智能電網(wǎng)發(fā)展又將如何助力能源轉(zhuǎn)型,?

  可實(shí)現(xiàn)用戶想用電就用電、想賣電就賣電

  近年來(lái),,電網(wǎng)智能化工作在我國(guó)持續(xù)推進(jìn),。但余貽鑫認(rèn)為,其進(jìn)程依然偏慢,?!拔覐?006年開(kāi)始提出智能電網(wǎng)概念,目前已有13年時(shí)間,。然而,,我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng),特別是分布式電源的認(rèn)識(shí)長(zhǎng)期不深入,,因此吃了一些虧,。”

  余貽鑫口中的“智能電網(wǎng)”,,是指電網(wǎng)的第二次智能化進(jìn)程,。他介紹,第一次智能化始于可靠性,、安全性等訴求,。“以紐約大停電為契機(jī),,美國(guó)政府提出把計(jì)算機(jī)技術(shù)充分用起來(lái),,在22萬(wàn)伏以上的變電站裝上大量的遠(yuǎn)方終端單元,并通過(guò)系統(tǒng)收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),,建立能量管理系統(tǒng),。“這套管理模式已發(fā)展了幾十年,,只是由于當(dāng)時(shí)的信息技術(shù)成本過(guò)高,,制約了其進(jìn)一步的推廣?!?/p>

  而今,,通訊、信息技術(shù)快速發(fā)展,、成本降低,,讓電網(wǎng)應(yīng)用成為可能,且具有非常明顯的效益優(yōu)勢(shì),?!暗诙沃悄芑攸c(diǎn)在于11萬(wàn)伏及以下的電網(wǎng)。”余貽鑫解釋,,與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,智能電網(wǎng)通過(guò)電力和信息的雙向流動(dòng),,建立起高度自動(dòng)化和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò),,終端用戶由此可參與電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行,容納全部發(fā)電和儲(chǔ)能選擇,;同時(shí),,智能電網(wǎng)可使得新產(chǎn)品、新服務(wù)和新市場(chǎng)成為可能,,為數(shù)字經(jīng)濟(jì)提供電能質(zhì)量,,并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化資產(chǎn)利用和高效運(yùn)行,對(duì)系統(tǒng)干擾,、自然災(zāi)害等破壞可作出迅速反應(yīng),,使其恢復(fù)運(yùn)行。

  換言之,,現(xiàn)在的智能電網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)用戶參與,。“就像計(jì)算機(jī)上網(wǎng)一樣,,希望實(shí)現(xiàn)一般用戶想用電就用電,、想賣電就賣電,不需要向誰(shuí)請(qǐng)示,。這樣一來(lái),,電網(wǎng)末梢就多出很多電源,好比原來(lái)是從樹(shù)根向樹(shù)葉輸送,,現(xiàn)在樹(shù)葉端就已具備電源,,整體運(yùn)行方式將發(fā)生革命性變化?!庇噘O鑫稱,。

  高比例分布式可再生能源

  需要智能電網(wǎng)

  “對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展的重視程度,我認(rèn)為再怎么強(qiáng)調(diào)也不為過(guò),?!庇噘O鑫進(jìn)一步表示,電網(wǎng)的第二次智能化,,更是在能源轉(zhuǎn)型中扮演重要角色,。

  余貽鑫指出,能源革命進(jìn)程加速,,對(duì)風(fēng)光等可再生能源的利用提出更高要求,。按照國(guó)家發(fā)改委能源研究所預(yù)測(cè),到2035年,我國(guó)風(fēng)光發(fā)電占總電量的比重將達(dá)到25%左右,;到2050年,,該比例將進(jìn)一步提升至50%左右。

  “我國(guó)擁有豐富的風(fēng)光資源,,現(xiàn)已證實(shí)可滿足遠(yuǎn)景開(kāi)發(fā)需求,。但未來(lái),高比例風(fēng)光利用也給電網(wǎng)穩(wěn)定帶來(lái)挑戰(zhàn),?!庇噘O鑫表示,由于風(fēng)光資源的間歇性,、波動(dòng)性及不確定性,,與之相匹配的靈活電源必不可少。

  在我國(guó)電力系統(tǒng)中,,靈活電源的比重現(xiàn)僅為5.6%,,約相當(dāng)于美國(guó)的1/8、德國(guó)的1/4,。也就是說(shuō),,面對(duì)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送模式的送端系統(tǒng),,火電電量至少占到打捆電量的69%,,每產(chǎn)生1千瓦時(shí)的可再生能源電量至少產(chǎn)生2千瓦時(shí)的火電,受電端可再生能源電量滲透率僅為11.52%,,與高比例可再生資源發(fā)展目標(biāo)相悖,。“相比之下,,就地開(kāi)發(fā)與利用模式更可取,。”余貽鑫稱,。

  “就地利用的風(fēng)電形成一個(gè)個(gè)分區(qū),,電網(wǎng)系統(tǒng)接入這些分布式電源后互相備用,一定區(qū)域的系統(tǒng)可通過(guò)孤島運(yùn)行,,在故障期間繼續(xù)向負(fù)荷供電,,尤其是向部分重要負(fù)荷供電。這樣的控制和運(yùn)行方式,,可大大提高電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性與韌性,。”余貽鑫表示,,通過(guò)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力和信息的雙向流動(dòng),,把云計(jì)算,、大數(shù)據(jù)等分布式計(jì)算等優(yōu)勢(shì)引入電網(wǎng),達(dá)到信息的實(shí)時(shí)交換和設(shè)備層面瞬時(shí)的供需平衡,?!爸悄茈娋W(wǎng)就是一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng),極具顛覆意義,?!?/p>

  智能電網(wǎng)既是“動(dòng)力網(wǎng)”

  也是“通訊網(wǎng)”

  “沒(méi)有智能電網(wǎng)的支持,高比例分布式可再生能源難以克服瓶頸,;反過(guò)來(lái),若離開(kāi)廣泛的分布式電源,,我認(rèn)為談智能電網(wǎng)也是一件可笑的事情,。”提及具體做法,,余貽鑫表示,,智能電網(wǎng)既是一張“動(dòng)力網(wǎng)”,也是一張“通訊網(wǎng)”,,目標(biāo)在于建立一個(gè)高度自動(dòng)化和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò),,就像互聯(lián)網(wǎng)那樣去改變?nèi)藗兊纳睢⒐ぷ鞯确绞健?/p>

  在此基礎(chǔ)上,,智能電網(wǎng)建設(shè)既包括通信,、信息技術(shù)集成,分布式可再生能源發(fā)電集成,,也涉及輸電系統(tǒng),、配電網(wǎng)、成熟市場(chǎng)等配合,?!坝绕湓谟脩粜枨笈浜戏矫妫瑸閷?shí)現(xiàn)需求響應(yīng),,現(xiàn)在要做的是通過(guò)用戶電表,,帶動(dòng)整個(gè)電網(wǎng)最末梢一公里通信線路的完善。因?yàn)樯厦娴木€路已經(jīng)建得很好了,,完善‘最后一公里’,,不止對(duì)電網(wǎng)本身有好處,也為智能城市的整體發(fā)展提供了契機(jī),?!?/p>

  此外,余貽鑫提醒,,目前還有一些潛在的分布式電源同樣值得關(guān)注,,給智能電網(wǎng)發(fā)展提出新的要求,。

  以電動(dòng)汽車為例,余貽鑫稱,,其用電量十分可觀,,甚至在部分城市家庭,把家中其他用電設(shè)備加起來(lái),,也不抵一輛電動(dòng)汽車的耗電量,。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃,到2030年,,我國(guó)電動(dòng)汽車保有量最高將達(dá)8000萬(wàn)輛,,對(duì)應(yīng)電池容量24億千瓦時(shí)?!拔磥?lái),,電動(dòng)汽車不僅是一個(gè)大功率電器,也可以是重要的分布式儲(chǔ)能裝置,。管理不好,,會(huì)給電網(wǎng)增加壓力;管理得好,,在低谷時(shí)用電時(shí)可作為重要調(diào)節(jié)手段,。因此,包括市場(chǎng),、技術(shù)等支持在內(nèi),,智能電網(wǎng)也應(yīng)該為這樣的潛在電源提供一個(gè)即插即用的平臺(tái)?!?/p>


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