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張建華:我國應大力發(fā)展微能源網(wǎng) 逐步過渡到能源互聯(lián)網(wǎng)

作者:張建華 發(fā)布時間:2016-11-08   來源:中國經(jīng)濟網(wǎng)

  近日,華北電力大學輸配電系統(tǒng)研究所所長、國家973計劃能源專家咨詢組成員張建華表示,當前,我國以煤為主的能源產(chǎn)業(yè)結構和能源分布不合理等問題亟待解決,因此我國應該大力發(fā)展微能源網(wǎng),并逐步過渡到能源互聯(lián)網(wǎng)。他表示,微能源網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)其中一個最主要的區(qū)別就是微能源網(wǎng)可以對分布式能源進行就地消化、就地平衡,同時也可以和大電網(wǎng)進行能量交換,因此微電網(wǎng)內(nèi)部的控制和相關保護技術,和大電網(wǎng)相比有一些相應的區(qū)別。

  以下是發(fā)言全文:

  各位領導、嘉賓,大家上午好!我占用大家一點時間,簡單匯報一下我們在微電網(wǎng)和綜合能源系統(tǒng)研究方面的一些感受和想法。

  與眾不同的中國能源行業(yè)

  我們分析了一下,我們國家能源和國外能源相比有兩個很重要的特點:

  其中一個特點就是能源的結構,以煤為主,和國外發(fā)達國家相比結構是落后的。我們70%的能源結構水平在歐美和日本的發(fā)達國家是處于上世紀50年代的水平。現(xiàn)在經(jīng)過21世紀初,我們統(tǒng)計,國外特別是歐美發(fā)達國家,煤炭、石油、天然氣占的比例大概是各占1/3,而我們現(xiàn)在國家仍然是以煤為主的結構。這就造成了今天我們看到的霧霾,燃煤排放的二氧化碳水平比燃氣或者其他能源排放得要高,所以這是我們國家能源結構的第一個特點。

  第二個特點就是能源分布不合理,能源分布主要在西部,負荷中心卻在東部。比如說以電為例,煤炭基地在內(nèi)蒙、山西、甘肅、新疆,水電資源在西南、瀾滄江、長江上游、雅魯藏布江、三峽,負荷中心在東部。所以這樣造成一個能源的分布極不合理,造成了西能東送的一個格局。而且從區(qū)域電網(wǎng)的結構來考慮,每一個區(qū)域電網(wǎng)基本上也是西能東送,或者西電東送的布局,這就造成我們要把能源遠距離的輸送送到東部發(fā)電。

  從電力方面我們統(tǒng)計了,大概2/3的負荷是集中在東部地區(qū),而2/3能源在西部地區(qū),有1/3的能源要從西部搬運到東部。正是由于這個原因,我們要考慮能源的就地消納、就地生產(chǎn),所以我們國家發(fā)布了一個規(guī)劃,到2020年分布式能源所占的比例大大提高啊,主要是光伏、小水電、微型天然氣、風電和其他分布式能源。

  如何面對大范圍接入的新能源?

  現(xiàn)在就提出一個問題,就是怎么面對大范圍接入的分布式能源,波動式的太陽能、風能,如何進行控制。

  怎么滿足分布式能源對可靠性的要求,對各種電力服務的要求?其中很重要的一個方面就是微能源網(wǎng),我們從微能源網(wǎng)逐步過渡到微能源網(wǎng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)。微能源網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)其中一個最主要的區(qū)別就是微能源網(wǎng)可以對分布式能源進行就地消化、就地平衡,同時也可以和大電網(wǎng)進行能量交換,因此微電網(wǎng)內(nèi)部的控制和相關保護技術,和大電網(wǎng)相比有一些相應的區(qū)別。

  比如說大電網(wǎng)主要是單向潮流、簡單交互,從發(fā)電廠通過輸電線路到用戶,而微電網(wǎng)是內(nèi)部的循環(huán),所以是雙向操作。用戶和電網(wǎng)之間可以交換能量,是雙向的流動,是主動交互,這是微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)本質的區(qū)別。

  如果微電網(wǎng)控制得好,對大電網(wǎng)有一個比較大的支撐作用。比如說大電網(wǎng)出故障了,微電網(wǎng)可以提供供電可靠性,我們可以更多、更好的消納新能源和可再生能源,有更低的供電成本。微電網(wǎng)內(nèi)部可以提升可再生能源的效率,特別是多種能源互補的時候,對提高可再生能源的效率起到作用??梢詫Υ箅娋W(wǎng)提供相關的輔助服務,比如說調頻、調壓服務,通過微電網(wǎng)內(nèi)部控制措施,可以對相應的指標進行處理。

近日,華北電力大學輸配電系統(tǒng)研究所所長、國家973計劃能源專家咨詢組成員張建華表示,當前,我國以煤為主的能源產(chǎn)業(yè)結構和能源分布不合理等問題亟待解決,因此我國應該大力發(fā)展微能源網(wǎng),并逐步過渡到能源互聯(lián)網(wǎng)。他表示,微能源網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)其中一個最主要的區(qū)別就是微能源網(wǎng)可以對分布式能源進行就地消化、就地平衡,同時也可以和大電網(wǎng)進行能量交換,因此微電網(wǎng)內(nèi)部的控制和相關保護技術,和大電網(wǎng)相比有一些相應的區(qū)別。

  以下是發(fā)言全文:

  各位領導、嘉賓,大家上午好!我占用大家一點時間,簡單匯報一下我們在微電網(wǎng)和綜合能源系統(tǒng)研究方面的一些感受和想法。

  與眾不同的中國能源行業(yè)

  我們分析了一下,我們國家能源和國外能源相比有兩個很重要的特點:

  其中一個特點就是能源的結構,以煤為主,和國外發(fā)達國家相比結構是落后的。我們70%的能源結構水平在歐美和日本的發(fā)達國家是處于上世紀50年代的水平。現(xiàn)在經(jīng)過21世紀初,我們統(tǒng)計,國外特別是歐美發(fā)達國家,煤炭、石油、天然氣占的比例大概是各占1/3,而我們現(xiàn)在國家仍然是以煤為主的結構。這就造成了今天我們看到的霧霾,燃煤排放的二氧化碳水平比燃氣或者其他能源排放得要高,所以這是我們國家能源結構的第一個特點。

  第二個特點就是能源分布不合理,能源分布主要在西部,負荷中心卻在東部。比如說以電為例,煤炭基地在內(nèi)蒙、山西、甘肅、新疆,水電資源在西南、瀾滄江、長江上游、雅魯藏布江、三峽,負荷中心在東部。所以這樣造成一個能源的分布極不合理,造成了西能東送的一個格局。而且從區(qū)域電網(wǎng)的結構來考慮,每一個區(qū)域電網(wǎng)基本上也是西能東送,或者西電東送的布局,這就造成我們要把能源遠距離的輸送送到東部發(fā)電。

  從電力方面我們統(tǒng)計了,大概2/3的負荷是集中在東部地區(qū),而2/3能源在西部地區(qū),有1/3的能源要從西部搬運到東部。正是由于這個原因,我們要考慮能源的就地消納、就地生產(chǎn),所以我們國家發(fā)布了一個規(guī)劃,到2020年分布式能源所占的比例大大提高啊,主要是光伏、小水電、微型天然氣、風電和其他分布式能源。

  如何面對大范圍接入的新能源?

  現(xiàn)在就提出一個問題,就是怎么面對大范圍接入的分布式能源,波動式的太陽能、風能,如何進行控制。

  怎么滿足分布式能源對可靠性的要求,對各種電力服務的要求?其中很重要的一個方面就是微能源網(wǎng),我們從微能源網(wǎng)逐步過渡到微能源網(wǎng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)。微能源網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)其中一個最主要的區(qū)別就是微能源網(wǎng)可以對分布式能源進行就地消化、就地平衡,同時也可以和大電網(wǎng)進行能量交換,因此微電網(wǎng)內(nèi)部的控制和相關保護技術,和大電網(wǎng)相比有一些相應的區(qū)別。

  比如說大電網(wǎng)主要是單向潮流、簡單交互,從發(fā)電廠通過輸電線路到用戶,而微電網(wǎng)是內(nèi)部的循環(huán),所以是雙向操作。用戶和電網(wǎng)之間可以交換能量,是雙向的流動,是主動交互,這是微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)本質的區(qū)別。

  如果微電網(wǎng)控制得好,對大電網(wǎng)有一個比較大的支撐作用。比如說大電網(wǎng)出故障了,微電網(wǎng)可以提供供電可靠性,我們可以更多、更好的消納新能源和可再生能源,有更低的供電成本。微電網(wǎng)內(nèi)部可以提升可再生能源的效率,特別是多種能源互補的時候,對提高可再生能源的效率起到作用??梢詫Υ箅娋W(wǎng)提供相關的輔助服務,比如說調頻、調壓服務,通過微電網(wǎng)內(nèi)部控制措施,可以對相應的指標進行處理。

  通過專家的研討會,把能源互聯(lián)網(wǎng)給了一個相對比較合理的定義:以互聯(lián)網(wǎng)理念構建的一種新型信息和能源融合的網(wǎng)絡,以智能電網(wǎng)為基礎架構,融合了熱、冷、氣等多種能源形式,形成了一個智慧能源網(wǎng)絡,能夠實現(xiàn)分布式能源的廣泛接入和市場化交易,從而最大程度的利用清潔低碳的可再生能源,實現(xiàn)能源的清潔、高效、便捷可持續(xù)利用,滿足用戶多元化的需求。

  集成了供電、水、氣、冷、熱多元化的能源,同時在消納方面也把商業(yè)、工業(yè)負荷、居民負荷,通過能源護欄網(wǎng)的控制和優(yōu)化控制手段,通過它的信息調控實現(xiàn)了能源交換。

  我們按照能源互聯(lián)網(wǎng)的基層層面分,有基礎設施層,包括管道、傳感器,然后是通訊層,通過通訊最后形成一個數(shù)據(jù)資源。這樣一個數(shù)據(jù)資源最后形成一個互動服務層,這是從層面上形成的這么一個理念,最后是通過政策引導來實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)或者微能源網(wǎng)的高效、可靠、經(jīng)濟的運行。

  這是能源互聯(lián)網(wǎng)基本的架構,從供能側包括了可控、可調的大電網(wǎng)資源,包括可聯(lián)網(wǎng)或者可以孤島運行的小型微能源網(wǎng),在微能源網(wǎng)中包括水、電、氣各種資源的優(yōu)化,通過信息流以及能量流的傳輸,通過這樣的服務來為用戶服務。用能側分多鐘類型的用戶,用戶的特性、曲線、消納特征都不一樣。微能源網(wǎng)在這種消納過程中,就可以提供有效的協(xié)調和控制,使供能側和用能側平衡。

  其中很重要的一個技術手段,就是我們通過綜合能量管理平臺,來管控園區(qū)內(nèi)的能源和負荷的“三流”:能源流、信息流、業(yè)務流,最大限度的開發(fā)和利用可再生能源,提高它的利用效率,制定相關能源互聯(lián)網(wǎng)的一些技術措施的時候的一些做法。

  這樣的信息感知平臺我們分幾大類:

  1.首先把能源互聯(lián)網(wǎng)底層的各種設備和用戶運行的狀態(tài),通過立體信息感知系統(tǒng)采集上來,實現(xiàn)對電、熱、氣、交通、用戶、氣象以及各種生產(chǎn)調度進行全方位的監(jiān)控采集,得到一個完整的園區(qū)、跨園區(qū)微能源網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息,這就要依靠智能采集系統(tǒng)。

  2.智能通信與信息系統(tǒng),尤其在最后一公里的時候通信手段是多元化的,在最后一公里手段是多種多樣的,包括微波、載波、公用網(wǎng)等等構成一個信息系統(tǒng)。

  3.能量和負荷的預測,預測的精度準不準,是能量精確管理和高效利用的很重要的前提。其中我們預測很多方法,包括我們對歷史數(shù)據(jù)的積累,通過不同的預測模型算法得到了一些結果。特別是放開了輸電端市場以后,預測顯得更加重要。大家知道直供,要求預測精度在95%—105%之間,預測誤差不能超過5%。如果預測電量低于5%,比如說95%以下,這個時候市場就有懲罰措施。如果高于105,你就不再享受大用戶直供的政策了,所以預測非常重要,能量及負荷預測以及能源預測。

  4.多能源優(yōu)化調度。除了電還有天然氣、熱力、水,園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的多能互補可以形成優(yōu)化,是這種調度。在園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化調度的過程中,也集成了相關優(yōu)化算法以及管理算法,對分布式能源儲能和負荷形態(tài)進行調控。優(yōu)化調度有各種方法,其中主要是分層和分布式的兩類算法。在多能優(yōu)化調度中,為了保證能安全可靠運行,智能保護和控制也很關鍵。

  5.需求側響應。用戶如何能夠和電源、發(fā)電側進行友好互動?我們要有個需求響應策略和相關的框架。

  6.高級應用服務。就是微能源網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的一些服務,包括高級能效服務,如何幫助用戶節(jié)能,對能耗、污染物排放進行分析,進行能效診斷和相關的統(tǒng)計。還有用戶定制的服務,未來微能源網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)應該是對用戶一對一的定制服務,來實現(xiàn)優(yōu)質的競爭水平。以及電網(wǎng)輔助服務,重要的是調頻、調風服務,電網(wǎng)出現(xiàn)故障的時候要有相應的備用。

  這是整個能源互聯(lián)網(wǎng)管理平臺大致的框架,從智能決策、智能控制以及相關的應用系統(tǒng)來實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化的調控。

  因為時間關系,簡單向大家匯報了我們所做的一些工作,微能源網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)將對國家能源高效消納和平穩(wěn)運行會起到很重要的作用,謝謝大家!

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