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        今天:2000年7月21日 時間:14:30
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        行業動態 NEWS
        新能源電力系統與能源互聯網

        杰里米.里夫金在其著作《第三次工業革命》中提出,處于能源中心的國家必將引領世界的發展。在第三次工業革命到來前夕,誰能夠在可再生能源的開發利用上占據領導地位,誰就能夠引領人類歷史上新的生產變革。

          隨著化石燃料的日漸枯竭,以及傳統能源開發利用所帶來的環境污染、氣候變化等問題日益嚴重,大規模開發利用可再生能源,提高能源利用效率,減少污染排放,保障能源供應和能源安全是當前我國能源革命的核心內容和必然選擇。新能源電力系統和能源互聯網概念的提出,為解決上述問題提供了一整套完整的技術路線方案。兩者有什么不同,存在什么樣的耦合關系,如何將兩者的功能進行整合,都是當前亟須解決的問題。

          新能源電力系統

          ——新型電力系統架構

          傳統電力系統以煤炭、石油、天然氣、水能等傳統能源作為一次能源,由于其可儲存的特性以及穩定可靠的發電技術,使得電力系統供應側可控可調。隨著可再生能源發電的大規模接入,風能、太陽能等可再生能源作為一次能源具有的不可儲存及波動特性,使得風電等可再生能源發電出力具有較大的不確定性,電力系統供應側可調控性降低,電力系統呈現出較強的供需雙側隨機性。新能源電力系統就是通過電力系統結構、運行方式的根本性變革,使電力系統更夠承受供需雙側不確定性對系統的沖擊,保證可再生能源的安全高效利用。

          新能源電力系統的主要特征有兩點:

          第一,高可再生能源利用比例。高滲透率的可再生能源電力是新能源電力系統的重要特征。由于風能、太陽能等可再生能源較低的能量密度以及我國可再生能源資源主要集中在“三北”地區的分布格局,未來我國的新能源電力系統應該是集中式與分布式可再生電源、遠距離大電網輸送與區域微網就地消納相結合的形式,從而保證系統能夠最大限度地利用可再生能源電力。

          第二,供應側的橫向多能源互補,系統縱向源—網—荷—儲協調互動。安全高效利用可再生能源是新能源電力系統的重要目標。在供應側,一方面,利用可再生能源發電精確預測技術、新型可再生能源發電設備及控制技術,最大程度上做到對風電等可再生能源發電出力的可調可控;另一方面,通過可再生能源與傳統水火電、抽水蓄能電站之間,不同可再生能源之間,集中式與分布式可再生能源之間的協調控制,實現多類型能源電力互補,使得供應側整體呈現出穩定的出力特性,減小可再生能源發電出力波動對系統造成的沖擊。在輸配環節,新型的電網結構、先進的輸配電方式、控制和安全防御系統及儲能設施的建設和應用,使得電網對可再生能源擁有足夠的接納能力,最大限度地避免物理通道對電力資源優化配置的影響。在需求側,一方面,通過AMI及先進的通信系統,使用戶能夠實時掌握自身用電情況與不同層級的系統運行情況,根據價格響應信號,調整自身的用電行為;另一方面,通過先進的控制技術,能夠對用戶的終端用電器做到精確計量與控制,最大程度的利用需求側“暗儲能”潛力。

          綜上所述,新能源電力系統核心特征就是要借助相關的技術手段,實現電力系統中真正意義上的“橫向多源互補,縱向源網荷儲協調”,從而最大限度地利用可再生能源,逐步提高可再生能源在電力一次能源消費中的比例,最終使得可再生能源在我國電力能源結構中占據主導地位。

          能源互聯網

          ——新型能源利用體系

          目前對于能源互聯網還沒有準確的定義,根據杰里米&dot;里夫金對能源互聯網的描述,能源互聯網應該是一種依托于可再生能源技術、通信技術及自動控制技術,以集中式和分布式可再生能源為主要能量單元,能夠實現雙向信息數據的實時高速交互,涵蓋多類型能源網絡與交通運輸網絡的新型能源利用體系。在“能源互聯” 背景下,傳統的以生產順應需求的能源供給模式將被徹底顛覆,處于能源互聯網中的各個參與主體都既是 “生產者”,又是“消費者”,互聯共享的能源互聯網價值觀將逐步形成。

          從互聯網觀念出發,能源互聯網的主要特征有以下幾點:

          第一,開放。傳統互聯網之所以能夠實現信息的高速實施傳輸,主要取決于其開放式的體系結構。能源互聯網具有高度的開放性,能夠實現分布式可再生能源發電設備、儲能設備、負載設備及電動汽車的無差別對等接入,以及能量流和信息流的快速流動。

          第二,互聯。能源互聯網能夠實現區域能源網絡內部分布式電源、分布式儲能及需求側資源互聯協調,實現內部能源供需平衡;同時,能源互聯網能夠保證各個局部能源網絡、集中式可再生能源發電及大規模儲能設備之間的互聯互通與協調控制,保證整個系統運行的可靠性和經濟性。

          第三,對等。與傳統電網自上向下的結構相比,能源互聯網呈現出扁平化的組織架構,各參與主體既是“生產者”又是“消費者”,這也就意味著能源互聯網要為各能量自治單元提供對等互聯的服務,從能量交換的角度,能源互聯網中任意節點都是平等的。

          第四,分享。分享是能源互聯網的重要特征。能源互聯網能夠實現各局域網間能量交換與路徑選擇的實時進行。能源互聯網為能源和信息交互提供了一種共享平臺,通過能源流和信息流的雙向流動促進能源高效利用和資源優化配置。

          從能源供應網絡的角度出發,能源互聯網應具有以下特性:

          協調控制特性。能源互聯網自下而上分層的能量協調控制體系,具有很強的協調控制特性。其中,第一層為就地控制,即對分布式可再生電源、分布式儲能及需求側資源的就地控制,通過自動控制設備對分布式可再生電源出力,分布式儲能充放電策略及需求側資源調控策略進行控制;第二層為區域控制,對與主干網連接的區域能源網絡進行局部的優化控制,對區域內所有的分布式電源、儲能及需求側可控資源進行協調控制,保證局部電網內部狀態的穩定;第三層為全局控制,對各局部電網、主干網及集中式大規?稍偕茉窗l電、大規模儲能設備進行協調優化控制,保證在更大范圍內的能源資源優化配置。

          診斷自愈特性。能源互聯網能夠利用其先進的檢測與控制設備實施自動故障檢測,對網絡中突發事件或者緊急情況做出反應,隔離故障器件或者局部網絡,實現網絡的快速重構,以及各個微型能源網絡孤島與并網運行狀態的平滑切換,保證系統內正常的能源電力供應。

          綜上所述,能源互聯網的核心特征就是將互聯網中開放、互聯、對等、分享的價值體系和相關技術,與傳統能源供應體系相融合,構建一個以可再生能源為主要一次能源,能夠實現分層協調控制,能夠保證能量流和信息流實時交互流動,具有高度可靠性和安全性的新型能源利用體系。

          新能源電力系統

          與能源互聯網的對接與整合

          從新能源電力系統和能源互聯網的基本概念和特征中不難看出,兩者雖然在整體布局上有很多的不同,但是在一些核心內容上又有很多的交叉,具體來說:

          核心目標一致。新能源電力系統和能源互聯網的概念都是在當前傳統能源供應緊張,在促進經濟發展的同時越來越重視環境保護的背景下應運而生的,提高可再生能源在電力能源及整個社會能源供應體系中的比例是兩者共同的核心訴求。兩者都為安全高效地利用可再生能源提供了一整套技術解決方案。

          技術層面相互交叉?稍偕茉醋鳛橐淮文茉,只能通過轉化成電能后才能方便被人們利用,電力所具有的高效、快速的傳輸性質,使其能夠很好地承擔未來能源互聯網中各類能源互聯互通的紐帶與接口作用。因此,未來新能源電力系統很可能成為能源互聯網的核心網絡,其具備的可再生能源高效發電技術、靈活先進的輸配電技術、AMI系統、大數據分析技術及先進的通信控制技術,同樣也是能源互聯網建設中的核心技術需求。其中,作為能源互聯網中重要組成元件的能源路由器,與當前新能源電力系統及智能電網研究中所使用的智能變壓器,也有著技術和功能上的傳承性。因此,新能源電力系統與未來能源互聯網在技術層面有很多的交叉。這種交叉使得新能源電力系統的范圍能夠得到外延和發展,電力網絡將會在未來人類能源利用體系中占據更為重要的地位。

          兩者都強調“橫向多能源互補,縱向源網荷儲協調”的多元協同控制。無論是新能源電力系統還是能源互聯網,都強調能源供應、輸送、消費一體化協同及不同類型一次能源之間的協調優化控制。

          一方面,新能源電力系統和能源互聯網都將供需雙方信息流與能量流的雙向互動作為供需雙側互動的基礎。需求側資源將成為維持能源供需平衡的有效調控手段,需求側響應將借助新能源電力系統與能源互聯網的技術平臺得到更好的開展。用戶可以通過智能終端更詳細地了解自身用能、分布式可再生電源出力及儲能設備充放電情況,依據市場信號和系統實際運行情況主動調整自身用能行為。

          另一方面,新能源電力系統強調的供應側多源互補,與能源互聯網中各能量單元及各區域能源網絡的互聯互通具有本質上的一致性。利用廣域內不同類型能源電力互補特性,保證供需的實時平衡,減小可再生能源電力不確定性對電力以及能源系統的沖擊。

          但是相比新能源電力系統,能源互聯網具有更為廣泛的內涵與意義。

          第一,能源互聯網描繪的是未來社會中整體的用能體系,不僅包含新型電力系統,還涵蓋各類一次能源網絡及公路、鐵路等交通運輸網。從某種程度上說,新能源電力系統可能只是能源互聯網的核心模塊之一。新型電力系統是能源互聯網中連接各類能源網絡的紐帶,是解決各類型一次能源互聯互通的有效途徑,但能源互聯網絕不僅僅是電力互聯網,而應該是各類型能源網絡的高度整合,是要實現更為廣泛意義上的“橫向多能源互補,縱向源網荷儲協調”。

          第二,能源互聯網強調分布式可再生能源的利用。雖然安全高效利用可再生能源是兩者共同的核心目標,但是能源互聯網更強調對分布式可再生能源的利用,能源互聯網能夠利用廣域內分布式電源時空互補特性、分布式儲能及可控負荷的系統調節潛力,實現上述設備的“即插即發、即插即儲、即插即用”。

          第三,能源互聯網強調參與主體的無差別對等互聯與能源共享;ヂ摼W思維和價值觀的重要體現就是互聯中各參與主體地位的對等與信息的共享,能源互聯網中的核心價值觀就是互聯共享,能量流與信息流能夠在能源互聯網這個技術平臺上自由流動。在這種價值觀體系下,能源互聯網使得能源系統具有高度的開放程度,能源體系中供需雙方的界限將變得模糊,可再生分布式電源及分布式儲能大規模接入,使得處于能源互聯網中各參與主體既是能源“生產者”,又是“消費者”,能源互聯網能夠為各參與主體提供平等接入的入口和信息交互平臺。

          同時,對等互聯和能源共享也意味著能源市場的開放。能源互聯網中各能量單元無論體量大小,都能夠無差別參與能量市場、輔助服務市場及碳交易市場。能源互聯網的建設將使得能源市場的準入門檻降低,參與主體將得到極大的豐富,系統也將擁有更多的可控資源維持動態的供需平衡。

          第四,能源互聯網對能源體系的影響更為深遠。能源互聯網的建設不是基于現有的能源生產、消費模式和能源體制,而是要通過能源互聯網這種能源技術革命,推動能源生產、消費、體制變革和能源結構的調整,通過廣義的“源—網—荷—儲”協調互動,達到最大限度消納利用可再生能源、能源需求與生產供給協調優化及資源優化配置的目的,從而實現整個能源網絡的“清潔替代”與“電能替代”,推動整個能源產業及經濟社會的鏈式變革。

          綜上所述,能源互聯網是對當前整個能源利用體系的顛覆性革命,與新能源電力系統相比較,對能源行業,甚至經濟社會變革和發展具有更為深遠的意義。而電力系統作為能源互聯網的核心模塊,新能源電力系統的相關技術能夠與能源互聯網進行對接與整合。

          當前,應做好我國能源互聯網建設與新能源電力系統的對接與整合工作,從頂層設計、整體規劃到具體的技術實現都要進行相應的銜接,完善和統一相關標準,做到 “標準先行”,從而減少二次升級成本,集中當前有限的資源和時間,通過新能源電力系統與能源互聯網這種技術手段,推動我國能源革命和經濟社會跨越式發展。

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