如何在输配系统中有效使用可再生能源？
线缆114商城 / 2016-08-11
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未来电网
绿色、安全与经济必须考量
资源紧张、环境污染、气候变化，这三大人类共同面对的问题，不断加剧着生存的紧迫感，也推动世界能源生产消费转型的巨轮加速转动。关于能源变革的呼吁由来已久，小到个人的节约行为，大到国家的发展战略，走绿色可持续发展的道路已经达成全球共识。在刚刚开幕的里约奥运会的开幕式上，当寓意森林的绿色五环缓缓从地面“长出”时，我们都能感受到一个国家对于绿色发展的深刻认知和热切呼唤。
会议上，江苏电网今夏负荷屡创新高的消息获得关注。得益于特高压工程，西部的清洁电不断地输送到江苏这个负荷大省。有数据表明，江苏使用的每4度电中，就有1度电是来自西部的清洁电。
“来的是远方清洁电，使本地煤电发电量减少，意味着雾霾也相应减少了四分之一。”听到这个消息，国网电力科学研究院名誉院长、中国工程院院士薛禹胜非常欣喜，“这一切如果没有坚强电网的支撑，不可能实现长距离电能传输。输电线路太重要了，怎样做好维护工作，使它在任何情况下都不会影响民众用电需求，是值得研究的问题。”
毫无疑问，可再生能源已经进入人们的生活。屋顶上的光伏板，海边建起的风电场，当越来越多“不听话”的可再生能源发电接入电网，对未来电网运行的安全稳定性提出了更高的要求。
“随着人口增长、电动汽车和可再生能源的发展，需要建设更具弹性、安全、可靠、高效的电网，以满足社会经济可持续发展的需要。”电气与电子工程师学会电力与能源协会秘书长、美国联邦能源监管会高级顾问卞建华说。
如何在输配系统中有效使用可再生能源？如何更好地实现可再生能源电力的远程输送？如何可靠和高效地管理微网？储能如何为可再生能源的间歇性提供完整的解决方案？配电系统运营商的福利和条件是什么？这些将是未来电网面临的问题。
对未来大电网安全性与经济性的关注，是此次会议的重头戏。专家们介绍了许多前沿技术，用于降低多种电源接入电网后带来的风险。美国工程院院士安然˙博斯从输电、配电、用电三个层面提出为保障电力系统经济可靠运行需执行的相应措施；英国曼彻斯特大学教授弗拉基米尔˙特兹亚分享了英国电力系统大停电的防御对策；德国TUV莱茵集团专家德克˙罗伊夫斯特克分享了德国智能电网通信、信息安全和检测的相关经验……
仿真技术、数据建模、综合防御体系、虚拟同步机等技术支撑让电网更加灵敏和智能，技术的成熟也为可再生能源开发及使用成本的降低奠定了基础。
“应该不断降低成本，使可再生能源发电与煤电价格相比具有同等竞争力。”薛禹胜院士表示，安全性和经济性是必须考量的因素，举例来说，现在美国的光伏发电约4美分1度电，如果价格进一步降低，将给可再生能源带来更大的发展空间。
因地制宜
一揽子解决方案更受欢迎
智能电网概念起源于美国，其重点在于提升电网安全可靠性，欧洲注重可再生能源接入的环保问题，韩国则借用IT技术优势推动“绿色电力IT”项目。相比之下，我国则是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通讯、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化为特征的坚强智能电网。
虽然侧重点不同，但各国都根据本国实际情况，探索最合适的未来电网发展道路。
以巴西为例，与中国一样，巴西也存在着能源中心与负荷中心分布不均衡的状况。巴西里约热内卢联邦大学教授毛里齐奥˙阿雷德斯表示，这种能源资源禀赋决定了大容量远距离交直流输电技术在巴西电网中的必要性，由此带来的电网保护和调度运行控制问题，则是他们重点研究的方向。
在英国，大规模分布式能源接入电网后，电网运营者同样面临着频率管理、电压管理等方面的挑战。英国国家电网公司代表张胜祥分析了未来电网运行框架，提出由调度机构协调全网所有资源来满足电力系统的要求，给出需求侧管理、提高发电灵活性、电网互联等解决方案。
在中国，国家电网公司在可再生能源技术方面的实践，给国际电工委员会前副主席恩诺˙里斯留下了深刻印象。“国家风光储输示范工程中，各种不同的储能系统安装在实验室里，通过对比分析确定其适合发展的领域，这确实令人印象深刻。”
随着智能电网技术实践逐步落地，人们充分认识到，这将是未来解决能源问题的关键点，它将以最小的环境和资源成本，更加高效、便捷地满足日益增长的电力需求。同时，智能电网是环环相扣的复杂整体，只有多种技术共同发展，不断探究各种可能性，才能更好地适应未来变化。
“在我看来，储能是未来电网非常重要的一门技术，不知道这个问题您怎么看？”会议上，面对观众的提问，美国国家可再生能源实验室电力系统工程中心主任本˙克罗伯斯基传递了这样一个理念，他认为储能的确是未来电网解决方案中的一种，但却不是唯一的解决方案。作为研究人员，应全面考量各种可能性，选出最合适的电网解决方案。这与薛禹胜院士的观点不谋而合。
“解决能源问题不是单靠某种解决方案就能实现的。”薛禹胜院士在接受采访时表示，当前电网发展面临诸多挑战，比如多种电源出力平衡与互补的问题，提升负荷预测能力的问题及电动汽车如何更加智能化、双向互动的问题。他表示，未来电网的变革性发展，必须形成一个全面的解决方案，将所有可能应用的技术充分融合，同时用尽可能小的经济成本，发掘电网发展的更多可能性。
创新探索
让智能电网走在世界前列
当前，中国全面实施创新发展战略，提出建设世界科技强国的目标，中国倡导推动构建全球能源互联网，在世界范围引起广泛关注，形成重要共识。能源互联的大趋势，为清洁能源快速发展带来机遇，也促进相关技术研究和国际交流的广泛开展。
“在大电网运行控制方面，中国已经走在世界前列。”南瑞集团负责人在接受采访时自信满满。这源于技术创新的底气。本次会议依托的南瑞集团国家重点实验室是我国第一个智能电网保护与运行控制方面的重点实验室，围绕继电保护、安全稳定、智能调度和变电站自动化等四个方向，攻克了智能电网诸多关键技术和运行中的重大技术难题。
今年7月，由南瑞集团承担的我国首个系统保护试点工程——“华东电网频率紧急协调控制系统”投入运行，有效保障了华东电网汛期西南清洁能源大送电期间的安全稳定运行。以该项目在江苏实施的国内首套大规模源网荷友好互动系统为例，将大电网的事故应急处理时间从原先的分钟级提升至国际领先的毫秒级，传统电网紧急事故情况下“一刀切”停电的时代一去不复返。
技术创新让电网更加安全与智能。近年来，国家电网公司大力推动全球能源互联网构建，持续开展全球能源互联网核心技术研究，电网安全稳定控制、大电网运行状态感知和故障诊断等技术取得重大进展。实现电网实时监测从稳态到动态、电网分析从离线到在线、电网控制从单独到协同、电网调度从局部到全局的重要技术进步。
同时，在长距离大容量输电技术上，中国也处于世界领先水平。“超高压和特高压直流输电在中国的长距离输电中已经广泛应用，最高电压等级已达1100千伏。”国家“千人计划”专家曹均正表示，中国已经掌握了特高压直流和VSC直流大部分应用和测试技术，中国提出的全球和洲际能源互联也已展开工作。
技术创新的丰硕成果，是国际交流合作繁荣局面的保证。在IEC标准制定方面，中国身影非常活跃。国际电工委员会前副主席恩诺˙里斯在演讲中提到的数字令人记忆犹新，迄今约有400位中国专家参与了IEC标准化工作。
未来的电网究竟什么样，在技术蓬勃发展的今天，任何可能性都存在。传统电网的蜕变，需要一个过程。但我们相信，通过各方努力，未来电网终将以安全、清洁、高效、智能的姿态，为人们送上更加便捷贴心的服务，引领人类在可持续发展的绿色道路上不断前行。
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