智能電網(wǎng)與分布式能源發(fā)展概述

摘要：2013年6月，“第三屆中國國際智能電網(wǎng)建設(shè)、中國國際分布式能源及儲能技術(shù)設(shè)備展覽會暨高峰論壇”在北京國家會議中心舉行，來自世界各地的專家學(xué)者就智能電網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)驗及標準制定、分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀及前景等議題展開討論。文章主要闡述了國內(nèi)外智能電網(wǎng)及分布式能源的發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；分布式能源；國內(nèi)外智能電網(wǎng)

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0141-02

2013年6月16日至18日，第三屆中國國際智能電網(wǎng)建設(shè)、中國國際分布式能源及儲能技術(shù)設(shè)備展覽會暨高峰論壇在北京舉行。大會以“加快智能電網(wǎng)建設(shè)，服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展”、“加快發(fā)展分布式能源，推動儲能技術(shù)新變革”為主題，邀請了19個單位的領(lǐng)導(dǎo)、專家學(xué)者共計五百余人共同出席，就智能電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策與國家能源戰(zhàn)略、智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全、相關(guān)技術(shù)標準、現(xiàn)階段面臨的問題挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施、分布式能源冷熱供、燃氣發(fā)電、頁巖氣、分布式光伏、余熱利用、儲能技術(shù)等方面展開討論及演講。

1 國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外智能電網(wǎng)情況

智能電網(wǎng)代表當今電網(wǎng)發(fā)展變革方向。歐美各國對智能電網(wǎng)的研究開展較早，且已形成強大的研究群體。美國主要關(guān)注電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的升級更新，同時最大限度地利用信息技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)智能化。目前歐美許多國家均在積極規(guī)劃推動智能電網(wǎng)建設(shè)。2006～2007年歐盟就發(fā)布了《歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)平臺：歐洲未來電網(wǎng)的遠景和策略》、《歐洲未來電網(wǎng)的戰(zhàn)略研究議程》和《歐洲未來電網(wǎng)發(fā)展策略》等重要文件，描繪了歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展的路線圖。

日本早稻田大學(xué)教授橫山隆一介紹了日本電力改革與智能電網(wǎng)建設(shè)相關(guān)情況，日本智能電網(wǎng)建設(shè)與電力改革進行了有效的結(jié)合，日本的電力改革將分為三個階段：第一階段：2015年設(shè)立廣域系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)。第二階段：2016年實現(xiàn)零售市場自由化。第三階段：2020年實現(xiàn)輸配電中立化，取消電價限制。

1.2 關(guān)于智能電網(wǎng)國際標準

IEC和IEEE國際標準組織已經(jīng)就智能電網(wǎng)標準的規(guī)劃和制定進行了大量的工作，中國電科院有關(guān)專家參與了相關(guān)工作。IEC的標準化管理委員會（SMB）組織成立了“智能電網(wǎng)國際戰(zhàn)略工作組（SG3）”，由該工作組牽頭開展智能電網(wǎng)技術(shù)標準體系的研究工作。IEEE2011年發(fā)布了《IEEEP2030能源技術(shù)和信息技術(shù)與電力系統(tǒng)（EPS）、最終應(yīng)用及負荷的智能電網(wǎng)互操作性指南》，IEEE2030為智能電網(wǎng)互操作提供了實用工具和基礎(chǔ)知識指南，

1.3 關(guān)于智能變電站

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，北京交通大學(xué)和敬涵教授從時間和空間維度講述了智能變電站的層次化保護功能，論述了基于冗余信息和分布計算的站域協(xié)同保護算法，站域保護將在實現(xiàn)保護冗余化、優(yōu)化后備保護以及安全自動控制方面發(fā)揮重要作用。廣域保護將在精確故障定位、廣域后備保護以及安全穩(wěn)定控制等方面保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定。

2 國外分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀

分布式能源包括分布式發(fā)電和分布式儲能，在許多國家都得到了迅速發(fā)展。

2.1 美國分布式能源

美國分布式發(fā)電方式包括天然氣多聯(lián)供、中小水能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、垃圾發(fā)電等等。2010年這一類的分布式總裝機容量約為9200萬千瓦，占全國發(fā)電量14%。根據(jù)美國能源部規(guī)劃，2010～2020年將再新增9500萬千瓦裝機容量，占全國發(fā)電裝機容量29%。美國的分布式發(fā)電以天然氣熱電聯(lián)供為主，年發(fā)電量1600億千瓦時，占總發(fā)電量的4.1%。美國能源部積極促進天然氣為燃料的分布式能源系統(tǒng)，利用這些系統(tǒng)先基礎(chǔ)發(fā)展微電網(wǎng)，再將微電網(wǎng)連接發(fā)展成為智能電網(wǎng)。

2.2 日本分布式能源

日本的分布式發(fā)電以熱電聯(lián)產(chǎn)和太陽能光伏發(fā)電為主，總裝機容量約3600萬千瓦，占全國發(fā)電總裝機容量13.4%。其中商業(yè)分布式發(fā)電項目6319個，主要用于醫(yī)院、飯店、公共休閑娛樂設(shè)施等；工業(yè)分布式發(fā)電項目7473個，主要用于化工、制造業(yè)、電力、鋼鐵等行業(yè)。

2.3 丹麥分布式能源

丹麥是世界上能源利用效率最高的國家，在過去20年中，GDP翻了一番，能源消耗卻沒有增加，污染排放反而大幅度下降。其主要的措施就是大力發(fā)展分布式能源，丹麥80%以上的區(qū)域供熱能源采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式產(chǎn)生。丹麥分布式發(fā)電量超過全部發(fā)電量的50%，分散接入低電壓配電網(wǎng)的風(fēng)電總裝機容量有300萬千瓦。

2.4 德國分布式能源

2010年德國分布式發(fā)電裝機容量約20.84吉瓦，占總裝機容量的19.8%。2012年新增光伏發(fā)電裝機容量7.6吉瓦，占歐盟新增光伏發(fā)電裝機容量的44%，新增風(fēng)力發(fā)裝機容量2.4吉瓦，占歐盟新增風(fēng)力發(fā)電裝機容量的20%。此外，德國還有300多個1萬千瓦以下的沼氣和其他生物質(zhì)能發(fā)

電站。

3 分布式電源國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國分布式能源應(yīng)用雖然取得了一定進展，但還處于剛剛起步階段。以分布式光伏和天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)分布式為例，目前的裝機容量分別僅為0.5吉瓦和1.5吉瓦左右，但政規(guī)劃目標是到2020年分別要達到27吉瓦和50吉瓦，因此，分布式能源具有很大的發(fā)展空間。

3.1 分布式能源的示范項目

國網(wǎng)公司先后建立了世界上第一個集“風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的張北風(fēng)光儲輸示范工程，工程一期建設(shè)規(guī)模為風(fēng)電98.5兆瓦、光伏發(fā)電40兆瓦、儲能20兆瓦，并配套建設(shè)220千伏智能變電站一座，總投資約33億元；建立以風(fēng)電研發(fā)、測試為中心的張北風(fēng)電試驗基地，是世界上規(guī)模最大的風(fēng)電試驗基地，是世界上唯一具備開展低電壓穿越試驗，可對風(fēng)電機組進行電網(wǎng)適應(yīng)性檢測的風(fēng)電試驗基地；10兆瓦阿里光伏儲能電站于2012年年底投入運行，本工程是世界海撥最高、容量最大的高滲透率孤網(wǎng)供電系統(tǒng)。系統(tǒng)采用監(jiān)視網(wǎng)與控制網(wǎng)雙網(wǎng)分離的結(jié)構(gòu)，控制網(wǎng)通過定制非冗余的微源信息進行快速信息交互及控制，保證了微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。endprint

我國以天然氣分布式能源建設(shè)已進入實質(zhì)性開發(fā)實施階段，在北京、上海、廣州等大城市的居民小區(qū)、商城樓宇、大學(xué)城都有一批熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)示范工程投運。如：上海浦東國際機場能源中心4000千瓦燃氣輪機熱電聯(lián)供項目；上海黃埔區(qū)中心醫(yī)院1000千瓦燃氣輪機熱電聯(lián)供項目；廣州大學(xué)城能源站熱電冷三聯(lián)產(chǎn)項目；成都會展中心熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目等。

3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電

國家電網(wǎng)去年10月出臺了《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，簡化了分布式光伏并網(wǎng)流程，促進了光伏行業(yè)發(fā)展。另外，今年3月發(fā)改委下發(fā)對光伏發(fā)電價格的征求意見稿，雖然具體的補貼數(shù)額仍不見定論，但政府對于完善光伏補貼的意愿和嘗試，對于遲疑不決的光伏行業(yè)而言是個不小的鼓舞。在這些利好因素的激勵下，已有多家包括英利、晶科、中電電氣在內(nèi)的光伏生產(chǎn)商推出了一站式的分布式光伏安裝服務(wù)。

目前光伏組件價格已從2010年的7.5元/瓦降到3.7元/瓦左右，光伏系統(tǒng)成本由2010年的20元/瓦降至當前的9元/瓦左右，而成本下降趨勢還將繼續(xù)。照此估算，即使按照發(fā)改委征求意見稿中的0.35元/瓦的補貼計算，在工商業(yè)電業(yè)相對較高的珠三角地區(qū)，有望在未來一兩年內(nèi)實現(xiàn)上網(wǎng)平價。一旦實現(xiàn)，市場積極性將被充分調(diào)動起來，珠三角光伏發(fā)電將會快速發(fā)展。

3.3 分布式天然氣發(fā)電

中國開展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目已有十余年的歷史，但是一直不溫不火，進展緩慢。很多項目或是半途而廢或是功虧一簣再或是完全沒有體現(xiàn)梯級聯(lián)供的優(yōu)勢，僅僅用于發(fā)電或供熱?！笆濉币?guī)劃提出的1000個天然氣分布式能源項目目標似乎也像隨風(fēng)而逝的口號，鮮有聽到實質(zhì)性的項目進展消息。原因主要在于影響天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目的關(guān)鍵因子多且復(fù)雜，加之政策層面缺少全盤考慮綜合規(guī)劃的頂層設(shè)計，因此，盡管天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目可以帶來巨大的節(jié)能減排收益，但真正的項目開發(fā)落地始終是“前途光明、道路漫長”。

3.4 可再生能源發(fā)電預(yù)測

風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電出力易受天氣影響，而且調(diào)節(jié)能力較弱，需要改進天氣預(yù)報的準確性，更加準確地預(yù)測分布式發(fā)電的變化情況，以減少出力波動對電網(wǎng)的影響。中國電力科學(xué)研究院研究建立了數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)。該系統(tǒng)的天氣預(yù)報比氣象臺的天氣預(yù)報區(qū)域更小、時間密度更大，能提供5×5千米范圍內(nèi)、每15分鐘的天氣預(yù)報，預(yù)報時間跨度為72小時。準確的天氣預(yù)報，為大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能發(fā)電提供技術(shù)術(shù)支持。

4 結(jié)語

近年來，面對日趨強化的資源環(huán)境約束，倡導(dǎo)綠色發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的方向。借鑒國外智能電網(wǎng)發(fā)展的先進經(jīng)驗，積極探究適合我國智能電網(wǎng)環(huán)境下的分布式能源具體發(fā)展模式，為我國實現(xiàn)分布式能源的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用，進而徹底解決我國能源緊缺、環(huán)境污染等問題，實現(xiàn)節(jié)能減排的具體目標具有重要的意義。

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作者簡介：林桂輝（1980—），男，廣東珠海人，廣東電網(wǎng)公司珠海供電局工程師，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度運行及電力系統(tǒng)分析。endprint