智能電網(wǎng)中的并網(wǎng)技術在能源消費中的重要性

1 概述 1.1 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)作為基礎，把所謂的傳感量測手段、通訊手段、信息化技術、控制技術、計算機技術和物理電網(wǎng)高度集成形成的新興網(wǎng)絡。它是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的電力網(wǎng)絡類型。它的主要特征是對整個電網(wǎng)進行全面控制。電網(wǎng)最大的特征是生產(chǎn)和消費在同一時刻發(fā)生，這對網(wǎng)絡控制的要求非常高。

1.2 智能電網(wǎng)中的并網(wǎng)技術

智能電網(wǎng)建設的目的是使電網(wǎng)本身更加具有智慧，以應對可再生能源入網(wǎng)和分布式發(fā)電對電網(wǎng)安全的沖擊并滿足為實時電力平衡提供服務平臺的要求。智能電網(wǎng)中的并網(wǎng)技術是建設以太陽能、風能、潮汐能等新能源聯(lián)合的形式，解決當前中西部地區(qū)風電、煤電、水電的并網(wǎng)問題。智能電網(wǎng)技術有機融合了高級傳感、通信、自動控制等技術，具有自我管理與恢復、兼容性強等特點，其快速發(fā)展為清潔能源的無縫并網(wǎng)提供了良好的技術保障。

2 智能電網(wǎng)中并網(wǎng)技術的重要性

當前，在應對國際金融危機的過程中，為搶占未來經(jīng)濟、科技發(fā)展制高點，發(fā)達國家普遍加快了新能源、新材料、信息網(wǎng)絡技術、節(jié)能環(huán)保等高新技術產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從能源供應的重要環(huán)節(jié)———電網(wǎng)的發(fā)展來說，大力推進智能電網(wǎng)建設，已成為世界電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢  。

2.1 能有效減小輸送時所耗費的能量

我國最重要的煤炭資源位于山西、內蒙古、陜西、新疆等北部和西部地區(qū)，但是煤炭消耗比較大的地區(qū)主要分布在中東部地區(qū)。隨著我國能源開發(fā)的加快前行，往西和往北移已經(jīng)是大勢所趨，如此一來就直接導致了大型煤炭能源基地與能源消費地之間的輸送距離越來越遠。東部地區(qū)受土地、環(huán)保、運輸?shù)纫蛩氐闹萍s，已不適宜大規(guī)模發(fā)展燃煤電廠。要滿足未來持續(xù)增長的電力需求，從根本上解決煤電運輸緊張頻繁反復出現(xiàn)等問題，促進大型煤炭能源基地的集約化開發(fā)，就必須采取智能并網(wǎng)技術，發(fā)展特高壓電網(wǎng)，實施電力的大規(guī)模、遠距離、高效率輸送，與大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā)和利用一起，形成全國范圍的資源優(yōu)化配置格局。只有如此，才能夠顯著提高電網(wǎng)的輸送能力和運行控制的靈活性，最大限度發(fā)揮電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的作用;能夠顯著提高發(fā)電設備的綜合利用效率，提高能源使用效率，促進節(jié)能減排。

2.2 新能源并網(wǎng)技術能有效節(jié)能降耗

大力開發(fā)和利用新型清潔能源，減少大氣污染和溫室效應，已成為衡量一個國家可持續(xù)發(fā)展的重要指標。當前，我國也順應時代的變化，適時提出了建設信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的統(tǒng)一智能電網(wǎng)，其重要意義和目的在于提高電網(wǎng)的運行安全和效益。智能電網(wǎng)可以使新能源發(fā)電更方便地接入。大型的集中型并網(wǎng)電站，其系統(tǒng)設計、維護和監(jiān)控管理等較為完善，電網(wǎng)可以實現(xiàn)與并網(wǎng)電站系統(tǒng)間的信息交換和調度管理，已具備智能電網(wǎng)的一些特征和基本要求。新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以大量分散應用于配電網(wǎng)的終端用戶。同時，啟動新能源發(fā)電與智能電網(wǎng)并網(wǎng)，無疑將極大地推動太陽能光伏發(fā)電的商業(yè)化運作，對于我國的節(jié)能降耗有著深遠意義;同時還可以加快光伏企業(yè)的技術創(chuàng)新、降低光伏發(fā)電成本，進而推動整個太陽能光伏行業(yè)的發(fā)展 。

2.3 促進實時電力市場建設與完善，提高電力市場效率

實時電力市場是實現(xiàn)智能電網(wǎng)并網(wǎng)愿望的必要條件之一;同時，智能電網(wǎng)將為實時電力市場提供完善的技術條件，必將促進實時電力市場的建設和完善。此外，智能電網(wǎng)中將采用超導、遠距離多落點直流輸電、自動控制等先進技術和設備，不僅最大限度地降低網(wǎng)損，而且可提高輸電網(wǎng)運行的靈活性，減少阻塞成本和其他交易成本;信息和網(wǎng)絡技術以及智能電表的發(fā)展和應用，使得發(fā)電商與電力用戶能夠實時獲取電力市場的經(jīng)濟信息，發(fā)電商與電力用戶的互動性和響應的時效性增強，電力市場流動性和透明度將更高，效率也將更高。

3 如何發(fā)揮好智能電網(wǎng)中的并網(wǎng)技術 3.1 清潔電源的接入標準和規(guī)劃方案

“電網(wǎng)接入”一直是新能源發(fā)展中的掣肘。目前，我國仍有1/ 3 的風電裝機并網(wǎng)項目處于空轉狀態(tài)，其主要原因是由于風電等清潔能源間歇性的特點，必須通過實時、精確的發(fā)電和負荷預報，需要一些特殊的協(xié)調控制方式才可能使其滿足并網(wǎng)運行條件。因此，必須合理規(guī)劃和設計清潔電源的安裝地點和容量， 分析風電、光電、火電、水電等互相配合“捆綁輸出”，有效利用清潔能源和提高供電可靠性。同時，加快制訂各類清潔電源并網(wǎng)技術標準，確保新能源發(fā)電及時上網(wǎng) 。

3.2 發(fā)展光伏并網(wǎng)技術

光伏并網(wǎng)發(fā)電的一個主要優(yōu)勢是可替代礦物燃料的消耗。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電增加了發(fā)電廠旋轉發(fā)電機的旋轉備用或者是熱備用，因此，光伏并網(wǎng)發(fā)電的實際降耗比率應該扣除旋轉備用或熱備用損失的能量。由于電力系統(tǒng)是作為一個整體來運行的，光伏并網(wǎng)發(fā)電向電網(wǎng)輸送電力將侵害其他發(fā)電商的利益，這也是作為政策制定者需要考慮的問題。光伏發(fā)電帶來的減排效果是否應該只考慮火電排放的二氧化硫和二氧化碳還有待研究，因為當光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時，電網(wǎng)公司也在考慮電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟，所以往往減少出力的不僅僅是火電廠，尤其是考慮旋轉備用時，也不僅僅是水電廠來承擔旋轉備用的任務。

并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)一般由光伏陣列、變換器和控制器組成，其中變換器可將光伏電池發(fā)出的電能逆變成正弦電流并入電網(wǎng)，控制器主要控制光伏電池最大功率點的跟蹤、以及逆變器并網(wǎng)電流的波形和功率，以便向電網(wǎng)轉送的功率與光伏陣列所發(fā)的最大功率電能相匹配。

其中，太陽能光伏發(fā)電是新能源和可再生能源中最具有發(fā)展前途的方式之一，它可將光伏電池組件轉換的直流電經(jīng)逆變器逆變后向電網(wǎng)輸送能量，可在一定程度上能緩解能源緊張的問題，對環(huán)境不會造成任何污染。太陽能并網(wǎng)電站的建設是一項系統(tǒng)而復雜的工程，從設計到建成，從產(chǎn)品采購到調試運行涉及光學、電氣、電子、通信、力學及材料等多個專業(yè)，同時也需要多部門間很好的協(xié)調與配合。

3.3 研究大容量儲能技術

中國正在大力發(fā)展風能、太陽能等清潔能源，但是這些新能源都是不連續(xù)或間歇式的，小水電也受氣候的影響，雨天大發(fā)而旱天不發(fā)。這些電源都需要有儲能裝置與其配套。對于容量小的間歇式電源可以用蓄電池等裝置來存儲，但對于大的間歇式電源就需要研制大型的儲能裝置。一種可能的方案是利用富余電能電解水產(chǎn)生氫和氧，當需要能量時再通過燃料電池把氫和氧轉變成電能。目前，工業(yè)用的水電解器的效率在60 %～80 %之間，通過燃料電池產(chǎn)生電能的效率約在 45 %～65 %之間。燃料電池的技術目前還處于試驗階段，所以還需要對這種方案作大量研究。

3.4 分布式電源并網(wǎng)保護

分布式電源的一次能源一般是氣體燃料，各種可再生能源;二次能源是分布在用戶側的冷、熱、電等。它將電力、熱力、制冷和蓄能技術相結合，直接滿足用戶對能量的需求，實現(xiàn)能源的梯級利用，以提高能源的利用率，節(jié)約能源，保護環(huán)境。分布式電源以內燃機為前端部分的冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng);以燃氣輪機或微型燃氣輪機為前端部分，以煙氣型溴化鋰吸收式制冷機組為后端部分的分布式電源;以燃氣輪機為前端部分，以余熱鍋爐、熱水型溴化鋰吸收式制冷機組為后端部分的分布式電源;以燃料電池或生物質能為前端部分的三聯(lián)供系統(tǒng)。分布式電源的構造形式能提高熱電機組的利用率;發(fā)展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術，提高熱能綜合利用率。