世纪我国智能电网发展脉络(组图).doc

肈羄蚇21世纪我国智能电网的发展脉络(组图)肁螈蚃智能电网是一个新趋势,也是一个新概念。目前,我国的很多科研单位和企业已经开始了智能电网的研究和开发。蒅螃膁面对国内火热的智能电网开发局面,天津大学余贻鑫院士认为,智能电网不是一个单纯的技术问题,它涉及许多基本理念,而国内目前在智能电网认识上的混乱恰恰发生在这些基本理念上。本文试图在基本理念层面厘清我国智能电网发展脉络。膁腿薀智能电网是自动的和广泛分布的能量交换网络,它具有电力和信息双向流动的特点,同时能够监测从发电厂到用户电器之间的所有元件。智能电网将分布式计算和提供实时信息的通信的优越性用于电网,并使之能够维持设备层面上即时的供需平衡。***螅肆目前,以美国为首的西方国家正对智能电网的研究加大投入力度,在我国,相关研究和布局也已经启动。芁蕿蒃但是,智能电网程序性的和技术性的挑战是巨大的。为推进智能电网,需要长期持续的研发,需要出台旨在激励智能电网的法规,并通过开放式的方式建立国家标准和鼓励众多相关产业积极参与。蚅薄芃智能电网的原动力莁羀蚈实施智能电网的原动力主要有五点,其中前四点是电网视角的思考,最后一点是出于国家经济和产业发展视角的思考。莇莃蒆 1)实现大系统的安全稳定运行,降低大规模停电风险。蒁莁膄近年来世界上大面积连锁停电频繁发生,损失巨大。如2003年美国东北地区大停电所造成的经济损失约60亿美元,充分暴露了基于传统电网的脆弱性。一般认为,提高系统的全局可视化程度和预警能力,以及实现自愈,是增强电网的可靠性和避免因事故引起系统崩溃的关键。进而考虑到复杂大电网对自然灾害和人为恶意攻击的脆弱性,未来的电网会成为更鲁棒的——自治的和自适应的基础设施,能够通过自愈的响应减小停电范围和快速恢复供电。袅莆肀 2)分布式电源的大量接入和充分利用。薀蒈肁目前,世界上许多国家已把发展可再生能源技术提升到国家战略的高度。美国总统奥巴马更认为,“引领世界创造清洁能源经济的国家将引领21世纪的全球经济”。薇膅羅分布式发电是靠近负荷端的小规模电力发电技术,它能够降低成本、提高可靠性。在可再生的清洁能源中,太阳能和风能由于其在地理上天然是分布式的,因此分布式的太阳能和风能的发电技术受到广泛的重视。蚀衿羄属于分布式电源的还有小型、微型燃气轮机(如冷热电联产系统,CHP),以及小规模储能和下边将介绍的需求响应等。未来的几万千瓦的微型核电也在视野当中。艿羄膁随着技术的进步,可预见未来的电网会逐渐摆脱过去单一集中式发电的模式,而转向分布式发电辅助集中式发电的模式。如丹麦的电网在上世纪80年代中期还是一个集中式的系统,而今天则成了更为分散的系统。(见图1)蚀芀腿螇蚃虿图1丹麦发电行业在过去二十几年的演变(来源:丹麦能源局)螀蚁蚅当大量的分布式电源集成到大电网中时,多数是直接接入各级配电网,使得电网自上而下都成了支路上潮流可双向流动的电力交换系统,但现时的配电网络是按单向潮流设计,不具备有效集成大量分布式电源的技术潜能。从而难以处理分布式电源的不确定性和间歇性,难以确保电网的可靠性和安全问题。葿螆膃3)峰荷问题和需求侧管理。袀袇芇由于现时还没有经济有效的大容量能量存储手段,致使电的发生和消费必须随时保持平衡。而电力负荷是随时间而变化的,为满足供需平衡,电力设施必须根据全年的峰荷来规划和建造。袆蒄肈但由于系统处于峰荷附近的时间每年很短,所以电力资产利用率低下。美国现实电网资产的利用系数约为55%,而发电资产利用率也不高。其中占整个电网总资产75%的配电网资产的利用率更低,年平均载荷率仅约44%,浪费了大量的固定资产投入。羀芈莅调查表明:我国目前10kV配电资产利用率比美国还低。多数城市10kV配电线路和变压器的年平均载荷率低于30%;在电网出现一个主要元件故障后还可保证安全的条件下,峰荷时的线路载荷率全部在50%以下。解决上述问题的办法之一,是缩小负荷曲线峰谷差。薈芃羀同时为了应对电网偶然事件和电力负荷的不确定性,电力系统必须随时保持(10%~13%)发电容量裕度(又称旋转备用),以确保可靠性和峰荷需求,这也增加了发电成本和对发电容量的需求。莄虿蚀幸运的是,现实系统中存在着大量能与电网友好合作的负荷。如空调、电冰箱、洗衣机等电器在电力负荷高峰(电价高)的时段可以暂停使用,而适当平移到供电不紧张(电价低)的电力负荷的低谷时段再使用,帮助电网实现电力负荷曲线的削峰和填谷。肆芆蒇如图2所示,在美国典型峰荷日的峰荷时刻,居民用电功率占到峰荷的30%,而其中2/3,即20%属于可与电网友好合作的负荷,其值超过占峰荷13%的旋转备用容量。如果能够提供相应的技术支撑,通过电力公司与终端用户的互动(需求响应或用电管理),则可实现电力负荷曲线的削峰填谷。莄肀膅我国城市中居民用电在年典型峰荷日的峰荷时大多占到峰荷的15%~20%,其