唐元:发展智能电网是大势所趋——智能电网调研报告

选择字号:   本文共阅读 50 次 更新时间:2021-01-25 11:16:38

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唐元 (进入专栏)  


我国发展智能电网的状况及存在的问题

——智能电网调研报告之一

  

   智能电网是世界电力工业的发展方向,主要是利用现代网络和通讯技术对现有电网网架结构、技术装备升级改造,提升电网技术水平,提高电网对新能源上网的接纳能力,增强电力供给可靠性、安全性和稳定性。发展智能电网对于优化能源资源配置、促进能源清洁高效利用、保障能源安全供给、积极应对全球气候变化和提高民众生活品质,都具有重要的战略意义。加快发展智能电网,是我国全面建设小康社会、应对国际挑战和实施新形势下能源战略的必然选择,应当引起高度重视。

  

一、智能电网内涵特征及各国发展简况


   (一)智能电网的内涵。智能电网以坚强柔性、高度可靠电网为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节,涵盖各种电压等级,能够整合电力发输变配用各环节行为和行动,适应大规模新能源和大范围小型分布式能源并网运行,实现“电力流、信息流、业务流”高度融合,以建设坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动电网为目标。

   (二)智能电网的特征。信息化、自动化、互动化是智能电网的基本特征。信息化是指电力发输配用各个环节,实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用,是智能电网的实施基础。自动化是指依靠先进自动控制策略,实现电网运行控制自动化水平的全面提高与管理水平的全面提升,是智能电网的重要实现手段。互动化是指实现电源、电网和用户资源的友好互动和相互协调,是智能电网的内在要求。

   (三)智能电网的内容。智能电网贯穿电力生产传输消费各个环节。智能电网通过构建智能化坚强柔性网架结构和输变电体系,形成强大、稳定的电力输送能力,提高电网运行和输送效率,降低电力传输成本,增强电网安全性、经济性和可靠性。智能电网通过实行统一调度、集中监控、调控一体的智能化调度,友好兼容各类电源接入,有利于分布式能源发展,充分满足风电、太阳能发电等可再生能源上网需求,实现电力资源全国范围互补调剂、优化配置,提高能源资源和电力资产的利用效率,促进清洁能源开发利用。智能电网通过实现电网、电源和用户信息透明共享、双向互动,为各类电力用户节能、舒适、灵活用电创造条件,充分满足各类电力用户多元化需求,极大地提升群众生活品质。

   各种迹象表明,智能电网不仅是电力领域的一场技术革命,代表着未来全球能源发展大趋势,也是世界各国新一轮竞争的重要舞台。近年来,欧、美、日、韩等发达国家和地区竞相推出智能电网发展战略,将建设智能电网作为解决能源安全与环保问题、应对全球气候变化、抢占战略性新兴产业制高点以及拉动经济增长的重要途径。美国2007年12月颁布了《能源独立与安全法案》,用法律形式确立了智能电网的国家战略地位,2009年10月奥巴马总统宣布要加快改造现有电网系统,使其“更智能、更坚强、更安全”,并将智能电网同上个世纪初建设高速公路网相比,称其为美国新能源经济的重大举措。英国将发展智能电网作为实施《英国可再生能源发展战略》和《英国低碳转型计划》的重要途径,计划在5年内政府投资建设4个“智能电网示范城市”。日本2009年7月表示将全面建设“日本版智能电网”,经济产业省已启动日本智能电网工程,在九州和冲绳等地建设试点工程。韩国将于近期出台智能电网促进法,大力推动智能电网建设,规划2030年全面建成智能电网,现已启动济州岛试点工程建设。

  

二、发展智能电网是我国未来的战略选择


   我国是发展中大国,当前和今后一个时期经济仍将处于较快发展过程中。工业化、城镇化、现代化对能源的需求将随之持续较快增长,以煤为主的能源供给结构、日益恶化的生态环境和应对气候变化的国际压力,决定了我国必须走绿色能源发展道路。走加快清洁能源发展、促进化石能源清洁化利用的绿色能源发展道路离不开智能电网的发展,人民群众生活水平日益提高对电力智能化利用的强大需求,决定了加快智能电网发展是我国未来刻不容缓的战略选择。

   (一)发展智能电网有利于我国加快能源布局结构调整。我国能源资源与需求逆向分布,煤炭、水能、风能、太阳能等能源资源主要分布在西部北方地区,而能源需求主要分布在东中部地区,煤炭资源绝大部分靠铁路、公路长距离运输,消耗大量高级能源运输低级能源。同时,由于跨区域输电能力太弱,西部北方地区风电、太阳能发电难以尽快发展。我国规划和正在建设的大型煤电、水电、风电、太阳能发电等能源基地主要集中在西部偏远地区,与东中部负荷中心的距离一般都在1000公里以上,远的甚至达到3000公里以上。建设以交直流特高压输电网络为主干网架,形成具有特高压大区强联电网、先进配电网自动化及微电网等功能的坚强柔性智能电网,可以大幅度提高电网供电能力、供电可靠性和安全性,实现电力大规模、远距离、低损耗传输,变输煤为输电,最大限度地发挥电网优化资源配置的作用,有力支撑我国能源布局结构优化调整。

   (二)发展智能电网有利于加快我国新能源发展。近年来,我国可再生能源呈现高速发展态势,但风电、太阳能发电的间歇性和不可控性降低了电网运行的安全性、稳定性和可靠性。智能电网通过特高压远距离输电、大区强联电网、智能调度及控制和利用储能系统等手段,为安全灵活接纳清洁一次能源提供支持,也为在负荷地区加快冷热联供天然气发电等分布式能源发展创造条件。因此,发展智能电网,是提高电网接纳可再生能源发电能力,加快风电、太阳能发电和分布式能源快速发展的必要条件。据测算,通过发展智能电网,我国未来可再生能源能够得到更快发展,到2020年我国并网的清洁能源发电可替代的化石能源总量将达到7.4亿吨标煤, 2010-2020年期间可减少煤电装机约6300万千瓦,终端用户可节约用电量约445亿千瓦时,每年可多减排二氧化碳约2.3亿吨。

   (三)发展智能电网有利于提高人民群众生活品质。智能电网凭借先进的电力通信网络,具备为供水、供气、供热系统提供通信网络及信息化服务的能力,为智能水表、智能气表、智能热力表的远程抄收、管线在线监测、智能调度以及与用户的双向互动提供经济、可靠和灵活的支持。同时,随着智能电网建设,各种智能终端将迅速普及,如家庭及企业智能用电终端、智能电器、智能家居等,并最终形成覆盖所有用电终端的“物联网”,使用电终端网络进一步扩展和延伸,而电网信息化将沿着用电网络渗透到人民生活各个角落,显著提升人民群众生活水平。

   (四)发展智能电网有利于加快电动汽车、三网融合等新兴产业发展。智能电网是电动汽车推广应用的基础保障。一方面,智能电网通过建设电动汽车充电设施,直接推动电动汽车的规划布局和规模化推广应用;另一方面,电动汽车可以在智能电网合理控制和调度下,通过电池充放电为电网提供削峰填谷等服务,增强电力保障能力。智能电网在三网融合中也大有可为,智能电网充分发挥电力网络覆盖广、管线资源丰富、建网排管费用小的优势,通过电力光纤到户工程,将有线电视网、通讯网、互联网与电力网集成铺设,构建覆盖居民小区的通信网络,为“三网融合”提供技术和传输通道支持,实现用电信息采集业务、智能家居业务、双向互动服务业务等,建立智能用电模式,实现安全舒适、便利快捷的优质供用电服务。

   (五)发展智能电网有利于增强我国经济竞争力。智能电网是一项跨领域、跨行业的系统性创新工程。智能电网与新能源、新材料、节能环保等战略性新兴产业有着密不可分的内在联系。发展智能电网装备产业及核心技术,包括特高压装备、智能配电网装备、智能用电装备、分布式电源、智能家居及多网融合装备,可促进我国先进装备制造和信息通信等相关行业的技术升级,带动经济发展;可促进新产品开发和新服务市场的形成,拉动就业;可在全球形成智能电网技术、产品、装备制造能力等方面的新的竞争优势,在未来竞争中赢得主动。


我国发展智能电网的状况及存在的问题

——智能电网调研报告之二

  

   我国智能电网发展与国外几乎同时起步,在国家电网公司等企业大力推动下,我国智能电网前期工作取得了令人瞩目的成绩,重大战略研究取得重要成果,关键技术和设备研发取得新的突破,技术标准体系初步建立,示范试点工作全面推进。与此同时,经济社会发展和人民群众日常生活与智能电网的关系越来越紧密,智能电网发展的市场需求越来越强烈,表明我国发展智能电网的条件已经具备、时机已经成熟。但是,智能电网发展也面临许多不容忽视的问题,应当予以关注。

  

一、发展智能电网的条件具备、时机成熟


   智能电网建设涉及电力系统的发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节和通信信息支撑平台等,我国目前发展智能电网所有环节的技术研发和试点示范全面推进,效果较好,能够为全面推进智能电网建设提供强有力的技术支撑。

   (一)新能源并网技术基本成熟。能够友好兼容各类电源接入,是智能电网发电环节的重要目标。目前,火电、水电、核电等电源上网拥有成熟的自动化控制技术,但风能、太阳能等可再生能源和分布式能源发电上网还存在一些问题,国家电网公司和相关单位制定了风电场、光伏电站接入电网技术规定等,在风电机组低电压穿越及风电功率预测等关键技术研究、大容量储能装置研发等方面取得了一批成果,并在上海东海大桥海上风电场及甘肃、吉林等风电基地开展了试点,显著提高了电网对风电的接纳能力,保持了电网安全稳定运行,表明我国风电、光伏发电等新能源上网能力已经具备。

(二)特高压输电等支撑智能电网发展的输电技术已经成熟。构建跨区域强联输电网与灵活可靠配电网相结合的智能化坚强柔性电网结构,满足大型煤电、水电、核电和可再生能源基地的电力送出,是由我国国情决定的发展智能电网的重要目的,也是发展智能电网的基本条件。目前,我国特高压输电技术取得了举世瞩目的成就,1000千伏晋东南~南阳~荆门特高压交流试验示范工程和向家坝~上海±800千伏特高压直流示范工程相继投入运行,表明我国已全面掌握了特高压交、直流输电核心技术并达到国际领先水平,为我国智能电网建设奠定了坚实基础。同时,针对我国电网容易受到冰雪、雷电及台风等恶劣天气影响等情况,(点击此处阅读下一页)

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