智能電網(wǎng)：新能源發(fā)展突破口 破解并網(wǎng)技術(shù)瓶頸

21ic智能電網(wǎng)：當(dāng)前面對化石能源日益枯竭以及傳統(tǒng)能源開發(fā)利用所帶來的環(huán)境污染、氣候變化等人類共同的難題，大規(guī)模開發(fā)利用新能源，保障能源供應(yīng)與能源安全、降低能源消耗、減少環(huán)境污染、應(yīng)對氣候變化，已成為世界各國的共識。

特別是在我國，截至2011年年底，發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)到10.56億千瓦，比上年增長9.3%，居世界第2位;預(yù)計(jì)到2020年，全國發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到17.8億千瓦，與美國、日本相比，我國能源需求一直保持快速增長的態(tài)勢。因此，開發(fā)利用新能源、節(jié)能減排、發(fā)展智能電網(wǎng)已成為我國能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

近年來，我國新能源發(fā)展迅速。2011年，全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1763.09萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到6236.42萬千瓦，居世界第一位。預(yù)計(jì)到2020年，我國風(fēng)電裝機(jī)容量將至少達(dá)到1.5億千瓦，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬千瓦。2030~2050年，按人均發(fā)電裝機(jī)1.5千瓦計(jì)算，全國電力總裝機(jī)容量將達(dá)到24億千瓦，其中風(fēng)電、太陽能等裝機(jī)容量為7.2億千瓦，約占30%。因此，未來新能源必將由補(bǔ)充能源發(fā)展為替代能源，并最終成為主流能源。

與此同時，大規(guī)模新能源輸出功率的隨機(jī)波動性、難以準(zhǔn)確預(yù)測性以及用于并網(wǎng)的電力電子變換器對電網(wǎng)擾動的敏感性，使電力系統(tǒng)安全面臨新的挑戰(zhàn)。而智能電網(wǎng)的發(fā)展將為新能源安全高效利用提供技術(shù)支撐。智能電網(wǎng)的本質(zhì)特征是以高度的信息化、自動化為手段，大幅度提升電力生產(chǎn)與供應(yīng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、便捷性，以達(dá)到最大限度地接納新能源、提高設(shè)備利用率、改善用戶供電質(zhì)量的目的。規(guī)?；履茉窗踩咝Ю谜侵悄茈娋W(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容和基本目標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模新能源安全高效利用，應(yīng)以智能電網(wǎng)為支撐，依靠基于電源響應(yīng)、電網(wǎng)響應(yīng)的整體解決方案。電源響應(yīng)主要包括先進(jìn)新能源發(fā)電技術(shù)和多元互補(bǔ)與大型火電深度調(diào)峰技術(shù)。提高新能源發(fā)電單元的能量轉(zhuǎn)換效率，發(fā)展靈活的功率控制技術(shù)，適應(yīng)電網(wǎng)安全運(yùn)行要求是電源響應(yīng)的重要組成部分。我國貧油、少氣、富煤的能源結(jié)構(gòu)布局決定了火力發(fā)電在發(fā)電裝機(jī)構(gòu)成中的主導(dǎo)地位，因此我國新能源的規(guī)模化發(fā)展必然主要依賴于火電機(jī)組的快速深度調(diào)峰。應(yīng)進(jìn)一步研究多種能源電源與儲能的互補(bǔ)特性，多元互補(bǔ)控制策略可以在一定程度上突破大規(guī)模新能源并網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)瓶頸，提高電網(wǎng)對大規(guī)模新能源的接納能力。

電網(wǎng)響應(yīng)主要包括新型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及先進(jìn)輸電方式和電網(wǎng)先進(jìn)控制與安全防御兩個方面。多元互補(bǔ)方案的提出必然要以電網(wǎng)為媒介，在全系統(tǒng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種能源類型電源與儲能的優(yōu)化控制，以達(dá)到全系統(tǒng)能量實(shí)時平衡的目的。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與輸送極限是決定電網(wǎng)配置資源能力的兩個重要方面，且二者相互影響。因此，新型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及先進(jìn)輸電方式是提高電網(wǎng)接納能力的必要內(nèi)容。電網(wǎng)先進(jìn)控制與安全防御是決定電網(wǎng)輸送極限的又一重要因素，也是決定系統(tǒng)安全運(yùn)行水平的關(guān)鍵因素。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，電力系統(tǒng)信息化程度顯著提高，各種傳感器的大量應(yīng)用與監(jiān)測平臺的建設(shè)，將為新能源電力系統(tǒng)先進(jìn)控制與安全防御提供有效的數(shù)據(jù)信息支撐。

電力系統(tǒng)中用電側(cè)的友好響應(yīng)也是應(yīng)對新能源隨機(jī)波動的有效途徑之一。負(fù)荷平移能減小峰谷差，提高電網(wǎng)設(shè)備利用率，同時可擔(dān)負(fù)起調(diào)頻的任務(wù)，發(fā)揮旋轉(zhuǎn)儲備的作用，甚至還可用以應(yīng)對大規(guī)模集中式風(fēng)電場的極端天氣事件(如風(fēng)電出力驟降)的影響，保障電網(wǎng)可靠運(yùn)行。系統(tǒng)中原本已存在大量電網(wǎng)友好型的可平移負(fù)荷，輔助以相關(guān)政策、價(jià)格機(jī)制與必要的技術(shù)條件，就能夠發(fā)揮可平移負(fù)荷的作用，利用負(fù)荷響應(yīng)提升接納新能源電力的比例。

更為重要的是，人們長期以來形成了通過開發(fā)利用一次能源滿足便捷舒適生活對用電的需求。隨著大規(guī)模新能源的開發(fā)利用以及智能電網(wǎng)的發(fā)展，將引導(dǎo)人們改變用電方式，形成人與自然和諧互動的用電方式，這對于人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

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