智能電網(wǎng)及其在新能源發(fā)電中的應(yīng)用

黃正文

[摘 要]近年來化石燃料日益枯竭、生態(tài)環(huán)境污染問題嚴(yán)重，開發(fā)和使用新能源逐漸引起社會廣泛關(guān)注，成為工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然選擇。針對我國能源國情，政府及管理部門頒布了一系列相關(guān)制度和發(fā)展規(guī)劃，其中《可再生能源長期發(fā)展規(guī)劃》明確指出至2025年可再生能源消耗量將占據(jù)能源總消耗量百分之十五，必須形成自有知識產(chǎn)權(quán)為依托的可再生能源技術(shù)研發(fā)能力。本文從智能電網(wǎng)發(fā)展歷程和與新能源發(fā)電之間關(guān)系進(jìn)行分析，對智能電網(wǎng)在新能源發(fā)電中應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)講解，進(jìn)一步提出智能電網(wǎng)在新能源發(fā)電中應(yīng)用價值，以供參考。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng)；新能源發(fā)電；具體應(yīng)用；研究

中圖分類號：TE197 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）34-0186-01

隨著科學(xué)研發(fā)技術(shù)改革創(chuàng)新，新能源廣泛使用，為電網(wǎng)生產(chǎn)和發(fā)展帶來了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電與風(fēng)能發(fā)電具有隨機(jī)性、不連貫性等特征，無形之中加重了電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制難度和電網(wǎng)運(yùn)行安全風(fēng)險；核電技術(shù)可調(diào)節(jié)能力較弱，需要以穩(wěn)定安全運(yùn)行電網(wǎng)為依托，電網(wǎng)運(yùn)行新問題逐漸顯露出來，為智能電網(wǎng)升級創(chuàng)新創(chuàng)造了機(jī)會和平臺，也為其在新能源發(fā)電中應(yīng)用提供了基礎(chǔ)條件。

1.智能電網(wǎng)發(fā)展歷程概述

電力工業(yè)將一次性能源經(jīng)由發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換為電能，再將電能通過輸系統(tǒng)、變電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)供給用電戶，為制造業(yè)生產(chǎn)和市場經(jīng)濟(jì)提供動力支持，更是能源產(chǎn)業(yè)核心內(nèi)容。目前面對著環(huán)境污染和資源缺陷等問題，使得社會各級與人們開始關(guān)注電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展落實情況。另外，隨著社會現(xiàn)代化進(jìn)程腳步不斷加快，對電力生產(chǎn)質(zhì)量和供電服務(wù)提出更高要求。電網(wǎng)創(chuàng)新升級為國民提供了可靠性強(qiáng)的能源服務(wù)，在對科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。為了滿足社會需求，和實現(xiàn)節(jié)能減排這一目的，智能電網(wǎng)應(yīng)時而生。

生態(tài)環(huán)境問題、資源能源缺乏、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求、科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新以及電網(wǎng)改革創(chuàng)新已經(jīng)成為研發(fā)和建設(shè)智能電網(wǎng)主要內(nèi)容和本質(zhì)目的。由于各國國情不同，在建設(shè)智能電網(wǎng)方面上存在著共同性的同時也各有關(guān)注和側(cè)重因素。

我國社會經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，隨之而來的對電力供應(yīng)和需求也持續(xù)增長。在能源危機(jī)和環(huán)境問題壓力下，使得電網(wǎng)企業(yè)在考慮經(jīng)濟(jì)效益同時開始關(guān)注未來發(fā)展趨向和生態(tài)資源。電力資源和需求存在著較為明顯地區(qū)差異，這對智能電網(wǎng)建設(shè)、新能源開發(fā)使用以及配套電網(wǎng)設(shè)備建設(shè)造成一定程度影響，也對電網(wǎng)資源配置優(yōu)化提出更高標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合電網(wǎng)市場信息，智能電網(wǎng)

要以特高壓電網(wǎng)建設(shè)為結(jié)構(gòu)框架，各級電網(wǎng)企業(yè)合作發(fā)展為基礎(chǔ)條件，引用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為管理體系，實現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化以及自動化等特征，貫穿電力生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、供電環(huán)節(jié)以及調(diào)度環(huán)節(jié)、滲透整個電網(wǎng)電壓等級，將電力、信息和業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合，打造現(xiàn)代化電網(wǎng)企業(yè)。

2.智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電之間的關(guān)系

2.1 發(fā)展新能源是建設(shè)智能電網(wǎng)動力來源

資源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，國家想要長治久安發(fā)展就要堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，減少對不可再生能源消耗和使用，實現(xiàn)節(jié)能減排，從而達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境?？偟膩碚f，新能源代替化石能源，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求，更是制造企業(yè)發(fā)展必然選擇。智能電網(wǎng)基于未來能源發(fā)展的社會基礎(chǔ)設(shè)施，更是順應(yīng)時代發(fā)展需求。所以，加大對新能源研發(fā)使用力度，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供動力支持。將智能電網(wǎng)和新能源發(fā)電有機(jī)融合，實現(xiàn)發(fā)電穩(wěn)定可靠、供電安全和節(jié)能減排等價值。

2.2 智能電網(wǎng)建設(shè)是新能源發(fā)電基礎(chǔ)條件

智能電網(wǎng)可以強(qiáng)化電網(wǎng)管理中新能源發(fā)電能力和穩(wěn)定程度，主要表現(xiàn)在智能電網(wǎng)對新能源發(fā)電峰谷及時作出反應(yīng)和最大程度上發(fā)揮新能源使用價值兩方面。

因為電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中元件被通信系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)相連接，智能電網(wǎng)可以通過運(yùn)用發(fā)電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對不同區(qū)域間電力循環(huán)和供應(yīng)進(jìn)行管理平衡，與各區(qū)域分布式發(fā)電系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)等手段對新能源間歇性發(fā)電峰谷及時作出反應(yīng)。

智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用，使電力用戶可以根據(jù)用電價格自主選擇電力。所以，新能源發(fā)電通過市場價格控制間歇性供電的缺陷。當(dāng)供電條件不足以符合使用需求時可以調(diào)高電價；當(dāng)供電條件大于使用需求時可以降低電價，在保障滿足電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，實現(xiàn)新能源應(yīng)用最大價值。

3.智能電網(wǎng)在新能源發(fā)電中應(yīng)用

3.1 智能電網(wǎng)使新能源發(fā)電更加穩(wěn)定

電力生產(chǎn)需要持續(xù)不間斷運(yùn)行，發(fā)電、損耗以及負(fù)荷三者之間必須保證穩(wěn)定協(xié)調(diào)，電網(wǎng)用戶對電力供應(yīng)和服務(wù)需求隨著生活質(zhì)量、環(huán)境問題等因素發(fā)生變化。固有電力系統(tǒng)通過可控性發(fā)電機(jī)組中水電、火電出力調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)發(fā)電和負(fù)荷之間平衡關(guān)系。但是由于新能源發(fā)電受到外界因素影響，使得水電、火電出力更加難以控制。新能源發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展條件下，通過在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和太陽能發(fā)電設(shè)備中增加儲能裝置，一定程度上緩解了新能源發(fā)電出力控制難度，采用儲能設(shè)備對發(fā)電機(jī)組出力參數(shù)進(jìn)行整理分析，進(jìn)而對出力曲線調(diào)整，高效降低了出力變化對電網(wǎng)系統(tǒng)影響。

在電力生產(chǎn)充足的情況下，對電能進(jìn)行適量儲存，用以負(fù)荷峰值時釋放電能，發(fā)揮電力削峰填谷、減少電力系統(tǒng)運(yùn)行需求等作用。根據(jù)電力能源轉(zhuǎn)化類型差異角度進(jìn)行分類，當(dāng)前電能儲存主要分為：第一，機(jī)械儲能方式主要包括抽水蓄能、飛輪儲能和空氣壓縮儲能；第二，電化學(xué)儲能方式主要包括鈉硫電池、鉛酸電池、鎳鎘組電池和氧化還原液流電池；第三，電磁儲能方式主要包括超導(dǎo)儲能和雙電層電容器；第四，相變儲能。

3.2 智能電網(wǎng)降低新能源發(fā)電成本

近年來新能源分布和發(fā)電負(fù)荷需求逆向分布特點(diǎn)越發(fā)明顯，將新能源發(fā)電電能傳輸?shù)较鄬?yīng)發(fā)電負(fù)荷需求區(qū)域，需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離書電操作。所以，針對新能源發(fā)電情況和特征進(jìn)行耗損少的輸電操作，是當(dāng)前急需解決的問題。

新能源間歇性發(fā)電波動性和隨機(jī)性較大，通過運(yùn)用新能源基地輸電計劃，是緩解當(dāng)前輸電損耗嚴(yán)重有效措施。保障電力系統(tǒng)安全性和可靠性基礎(chǔ)上，適度選擇供電距離和連接電壓等級，將同屬性電源特征的發(fā)電站統(tǒng)一集中外送，有效提高新能源應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合不同新能源和常規(guī)能源配比量，對新能源電能輸送結(jié)構(gòu)和方式進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，降低新能源發(fā)電機(jī)組出力變化，提升電能傳輸利用率和使用率。

3.3 智能電網(wǎng)使新能源發(fā)電調(diào)度更加精準(zhǔn)

3.3.1 新能源發(fā)電調(diào)度預(yù)測技術(shù)

電力系統(tǒng)安全性和可靠性離不開電力生產(chǎn)和電力消耗在運(yùn)行過程中動態(tài)平衡情況，新能源中電力發(fā)電和太陽能發(fā)電具有電力輸出功率隨機(jī)性和波動性大的特點(diǎn)，一旦進(jìn)行大規(guī)模電網(wǎng)并入，將給電力生產(chǎn)系統(tǒng)和電力運(yùn)行系統(tǒng)帶來極大沖擊。

所以，重視對大規(guī)模新能源發(fā)電和功率預(yù)測技術(shù)研究力度，經(jīng)過不斷試驗和計算將太陽能發(fā)電功率和風(fēng)力發(fā)電功率數(shù)據(jù)預(yù)測出來，從本質(zhì)上提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行安全程度和可靠程度，強(qiáng)化新能源發(fā)電并網(wǎng)容量和市場競爭力。

3.3.2 模擬發(fā)電站

模擬發(fā)電站是將分布式發(fā)電和可控性負(fù)荷統(tǒng)一收集，運(yùn)用中央控制系統(tǒng)控制。采用模擬發(fā)電站管理體系和調(diào)度方式，將調(diào)度中心每個分布式發(fā)電資源信息統(tǒng)一監(jiān)控。由模擬發(fā)電站中央控制系統(tǒng)對各環(huán)節(jié)分布式發(fā)電資源進(jìn)行配置優(yōu)化，實現(xiàn)交易中心和模擬發(fā)電廠交易活動。

針對為用電戶供電的電網(wǎng)側(cè)來講，模擬發(fā)電站將大批量分布式發(fā)電資源整合分化，作為傳統(tǒng)發(fā)電站調(diào)度環(huán)節(jié)，有效降低太陽能和風(fēng)能等可再生資源不可控特征，提高發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定度。相對于分布式發(fā)電用戶，要結(jié)合實際情況選擇模擬發(fā)電站的供電量，通過采用模擬發(fā)電站參與市場交易，增加收益。

結(jié)束語

電網(wǎng)運(yùn)行效果要從可靠程度、經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行衡量，智能電網(wǎng)建設(shè)和在新能源發(fā)電中廣泛應(yīng)用，一定程度上緩解了不可再生能源危機(jī)和環(huán)境污染情況。政府及管理部門加大對智能電網(wǎng)建設(shè)力度、新能源發(fā)電全面應(yīng)用力度，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)條件。

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