江蘇沿海應(yīng)用能源互聯(lián)技術(shù)的意義分析

胡 楠，賁樹俊，徐曉軼，傅 靖

（國網(wǎng)南通供電公司，江蘇 南通 226000）

能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力促使人們對現(xiàn)有的能源消費模式進行反思，并開始對電、氣、熱等各種形式能源的綜合利用進行研究。尤其是近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，從規(guī)模速度型粗放增長轉(zhuǎn)向質(zhì)量效率型集約增長。電力供需形勢已轉(zhuǎn)變?yōu)橛秒娏康退僭鲩L，電力供應(yīng)能力充足，電力供需由總體偏緊、局地供需矛盾緊張轉(zhuǎn)變?yōu)榭傮w寬松、局地供應(yīng)富余，形勢已發(fā)生深刻變化。同時，我國生態(tài)文明建設(shè)、能源消費革命、新一輪電力體制改革的推進，對能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式電源以及綜合能源服務(wù)均提出了新的要求。

1 能源互聯(lián)是發(fā)展清潔、低碳、安全、高效能源體系的重要途徑

在習(xí)近平總書記提出的“能源革命”宏觀戰(zhàn)略下，我國提出了“互聯(lián)網(wǎng) + ”智慧能源的行動計劃，描繪了未來能源互聯(lián)網(wǎng)愿景，指出充分考慮電、熱、氣等不同形式能源之間的耦合和協(xié)同是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)。我國現(xiàn)階段各種形式的能源是分開規(guī)劃且相對獨立運行的，多種形式能源的綜合管理將改變未來的能源管理形式，實現(xiàn)產(chǎn)能用能的高效性。

能源互聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，因其可綜合調(diào)配冷、熱、電、氣等多種能源形式，提高能源使用的效率和靈活性，妥善解決分布式可再生能源接入以后的系統(tǒng)穩(wěn)定問題，是綜合能源利用研究領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。在“源”側(cè)，清潔能源是能源互聯(lián)網(wǎng)的首要特征；在“網(wǎng)”側(cè)，廣泛互聯(lián)的骨干網(wǎng)架及微能源網(wǎng)兼容互補是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征；在“荷”側(cè)，電動汽車、可中斷負荷等新型負荷的出現(xiàn)及用戶側(cè)需求側(cè)響應(yīng)的深入開展是能源互聯(lián)網(wǎng)的另一特征；在“儲”側(cè)，電儲能、熱儲能、氫儲能等多種形式的儲能是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要支撐及特征。能源互聯(lián)網(wǎng)在組成上既類似于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)擁有“源、網(wǎng)、荷、儲”等所有環(huán)節(jié)，又與電力系統(tǒng)僅包含電能完全不同，因此，能源互聯(lián)技術(shù)需要一套完善科學(xué)的系統(tǒng)規(guī)劃分析、建模仿真理論體系以及性能先進、安全可靠、經(jīng)濟實用的關(guān)鍵設(shè)備。

2 構(gòu)建現(xiàn)代能源體系是江蘇沿海地區(qū)能源發(fā)展的首要任務(wù)

2.1 沿海地區(qū)能源消費總量與結(jié)構(gòu)

“十二五”期間，圍繞江蘇沿海開發(fā)、長三角一體化、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、“一帶一路”等戰(zhàn)略的實施，南通市、鹽城市等江蘇沿海地區(qū)在能源領(lǐng)域取得長足進步。南通市緊緊把握控制總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)、強化約束的導(dǎo)向，始終堅持“節(jié)約優(yōu)先、多元發(fā)展、創(chuàng)新驅(qū)動、綠色發(fā)展”原則，以打造長三角北翼千萬kW 級電力能源基地為目標，切實保障能源供應(yīng)安全，著力調(diào)整優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，合理控制能源消費總量，有效支撐了經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活水平提升。

2015 年，南通市能源消費總量2 660.2 萬t 標煤，同比增長3.8%，比2010年增長37.3%。其中，煤炭消費量2 877 萬t，成品油消費量268.3 萬t，天然氣消費量5.3 億標m。煤炭、成品油、天然氣和非化石能源分別占76.4%、14.2%、2.1%和7.3%，分別比2010 年下降10%和上升1.6%、2.0%、6.4%，能源消費結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。

2015 年，全市電力裝機中，煤電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電（含垃圾發(fā)電）分別占78.9%、15.9%、3.7%和1.5%，分別比2010年下降8.9%和上升4.8%、3.7%、0.3%，電力裝機結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。全市并網(wǎng)新能源和可再生能源發(fā)電裝機容量達196.1 萬kW，占全市發(fā)電總裝機容量21.1%，年發(fā)電量35.6 億kW·h，約占全市發(fā)電量的8.8%。

2015 年，南通市全社會用電量349.2 億kW·h，較2010 年增長39.8%，約占全省用電量的6.8%，總量和增速分別位居全省第5 位和第3 位。在全市用電中，第一產(chǎn)業(yè)用電量6.7 億kW·h，年均增幅15.9%；第二產(chǎn)業(yè)用電量258.2 億kW·h，其中工業(yè)用電量253.0 億kW·h，年均增幅6.1%；第三產(chǎn)業(yè)用電量37.3 億kW·h，年均增幅11.3%；居民用電47.0 億kW·h，年均增幅7.4%。

2.2 沿海地區(qū)能源發(fā)展方式與任務(wù)

從經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢來看，隨著沿海開發(fā)國家戰(zhàn)略持續(xù)推進和沿海開發(fā)“六大行動”各項措施的落實，在“十三五”以及未來一段時間內(nèi)，南通市經(jīng)濟建設(shè)仍將堅持穩(wěn)中有進的總基調(diào)，擴大總量和提質(zhì)增效并重，全市經(jīng)濟社會仍將保持平穩(wěn)較快發(fā)展，能源增長的剛性需求依然存在。同時，人民生活水平的不斷提高，能源消費需求也將穩(wěn)步增長。

從能源供應(yīng)格局上看，江蘇省南通市及鹽城市沿海地區(qū)的資源對外依存加劇，長期短缺仍然存在。江蘇省92%以上的煤炭、94%以上的原油和99%以上的天然氣依靠省外輸入，各類能源資源儲備能力較為薄弱，能源市場變化對全省能源供應(yīng)安全影響較大。從南通來看，全市煤炭、油品、天然氣基本依靠外部調(diào)入，近年來可再生能源裝機發(fā)展迅速，但其發(fā)電量約占全市電力供應(yīng)量的10%，能源自給率較低，制約因素日益增多，能源保供形勢嚴峻。

因此，轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，著力提高能源效率，發(fā)展清潔能源，優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系，是江蘇沿海地區(qū)能源發(fā)展的首要任務(wù)。

3 大量可再生能源是江蘇省沿海地區(qū)的資源稟賦

3.1 南通地區(qū)可再生能源開發(fā)利用情況

南通地區(qū)風(fēng)能資源較為豐富，風(fēng)電的開發(fā)主要以沿海和海上為主。截至2015 年12 月底，全市累計建成風(fēng)電項目163 萬kW，在建風(fēng)電項目45 萬kW。

2016 — 2020 年，南通市規(guī)劃完成160 萬kW（不含啟東部分）風(fēng)電場的建設(shè)，均為近海風(fēng)電場。各項目規(guī)劃容量10 ～ 30 萬kW，中心點離岸距離19 ～ 50 km。風(fēng)電場按照“分層分片、近期就近分散、遠期相對集中”的原則接入系統(tǒng)。近期開發(fā)的風(fēng)電就近分散接入220 kV 及以下電網(wǎng)，在當?shù)叵{。遠期大容量的風(fēng)電通過開閉站匯集后接入500 kV 電網(wǎng)，在全省范圍內(nèi)消納。

截至2017 年底，南通地區(qū)光伏裝機達到80.26 萬kW，同比增長51.9%，其中分布式光伏裝機達到37.56 萬kW。風(fēng)電裝機達到207.85 萬kW，同比增長13.7%，其中海上風(fēng)電裝機92.85 萬kW。2018 年南通風(fēng)電上網(wǎng)出力兩次突破200 萬kW。預(yù)計到2020 年，光伏裝機達到115 萬kW，風(fēng)電裝機達到348 萬kW。

3.2 鹽城地區(qū)可再生能源開發(fā)利用情況

鹽城市是江蘇省土地面積最大、海岸線最長的地級市，擁有豐富的風(fēng)能、太陽能等新能源資源，以及土地、海洋、灘涂資源。轄區(qū)內(nèi)風(fēng)速條件較好，風(fēng)電可開發(fā)容量占全省的2/3以上；光照條件優(yōu)越，有建設(shè)大規(guī)模光伏電站的潛力；沿海港口區(qū)位優(yōu)勢突出，有大規(guī)模引進海外天然氣資源的條件。鹽城市發(fā)展清潔能源有著得天獨厚的資源稟賦優(yōu)勢，清潔能源發(fā)展?jié)摿^大。根據(jù)鹽城市“十三五”清潔能源規(guī)劃，到2020年，清潔能源裝機容量1 190 萬kW，其中：風(fēng)電裝機容量600 萬kW（海上風(fēng)電250 萬kW、陸上風(fēng)電350 萬kW），光伏裝機容量300 萬kW（分布式光伏60 萬kW、集中式光伏240 萬kW），生物質(zhì)發(fā)電裝機容量30 萬kW，燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝機容量250 萬kW，天然氣分布式能源裝機容量10 萬kW，天然氣消費量20 億m。

此外，江蘇省處于中國東部沿海高熱流地?zé)岙惓?，其特殊?gòu)造位置造就了江蘇地區(qū)豐富的地?zé)豳Y源，屬于全國范圍內(nèi)地?zé)豳Y源開發(fā)利用最有遠景的地區(qū)之一。地?zé)豳Y源的開發(fā)利用將成為江蘇沿海地區(qū)重要的供熱、冷方式。

因此，南通市與鹽城市沿海地區(qū)豐富的風(fēng)力、光伏、地?zé)岬瓤稍偕茉?，是滿足地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、減少外來能源依賴的重要資源稟賦，是能源互聯(lián)技術(shù)利用的重要資源支撐。

4 提高分布式能源比例是江蘇沿海地區(qū)可再生能源利用的最佳方式

4.1 分布式電源政策與區(qū)域發(fā)展

2018 年是國內(nèi)分散式風(fēng)電啟動元年，《分散式風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)暫行管理辦法》是分散式風(fēng)電項目啟動的發(fā)號令，風(fēng)電進入集中與分散式并重發(fā)展的新階段?！氨镜仄胶狻⒕徒{”是分散式風(fēng)電最重要的特征，其試點、成長、擴張的路徑將與傳統(tǒng)大型風(fēng)電基地截然相反。從能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)看，分散式風(fēng)電是國內(nèi)風(fēng)電發(fā)展到一定規(guī)模、電力系統(tǒng)需要重新建立新秩序、開發(fā)企業(yè)尋求新的利潤增長點、政策引導(dǎo)行業(yè)建立新均衡的結(jié)果。與集中式不同，分散式風(fēng)電在低壓側(cè)接入，擁有較高的發(fā)電利用小時數(shù)，就地消納是解決棄風(fēng)限電的主要方式。近期，分散式風(fēng)電接入南通電網(wǎng)主網(wǎng)的需求顯著增加。

分布式光伏在南通的裝機規(guī)模一直平穩(wěn)增長，以南通沿海距離通州灣增量配電網(wǎng)區(qū)域最近的110 kV 東安變電站為例，其通過10 kV 線路并網(wǎng)的光伏電站共裝機35 MVA，裝機比例接近變電站容量的50%。

4.2 分布式電源與沿海地區(qū)配電網(wǎng)供需現(xiàn)狀匹配度

南通通州灣增量配電網(wǎng)此類沿海區(qū)域，土地開發(fā)面積還在不斷圍墾吹填，區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)架較為薄弱與滯后，供電可靠性與供電質(zhì)量難以滿足園區(qū)內(nèi)用戶對用電品質(zhì)的需求。園區(qū)內(nèi)部工商業(yè)負荷分布較為分散，更適合充分利用風(fēng)、光、地?zé)徇@些可再生能源，不斷增加其分布式電源的開發(fā)利用比例，分階段滿足新開發(fā)區(qū)域用戶大量分散電、熱、冷負荷的綜合用能需求，延緩電網(wǎng)在區(qū)域內(nèi)大規(guī)模建設(shè)的投資，提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率。

分布式新能源發(fā)電具有的隨機性、間歇性、波動性，難以完全匹配電力供需，并對配電網(wǎng)運行造成極大挑戰(zhàn)，用戶對用能的質(zhì)量、多樣性有了新的需求，儲能、電動汽車等雙向潮流設(shè)備合理化配置運行迎來了新的難題。因此，合理搭配用戶側(cè)儲能、實現(xiàn)供需互動、智能調(diào)配多能源產(chǎn)用分布等新的手段成為解決分布式電源為主要供應(yīng)區(qū)域能源效率及穩(wěn)定性的匹配方案。

5 加強能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是江蘇沿海區(qū)域增量配電網(wǎng)的重要技術(shù)路徑

為貫徹落實《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)〔2015〕9 號文）精神，鼓勵和引導(dǎo)社會資本投資增量配電業(yè)務(wù)，按照《有序放開配電網(wǎng)業(yè)務(wù)管理辦法》有關(guān)要求，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局下發(fā)《關(guān)于規(guī)范開展增量配電業(yè)務(wù)改革試點的通知》（發(fā)改經(jīng)體〔2016〕2480 號），南通通州灣增量配電業(yè)務(wù)區(qū)被確定為國家第一批增量配電業(yè)務(wù)試點項目。

根據(jù)《南通港口發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，南通市抓住將通州灣建設(shè)成為江蘇出海新通道的重大戰(zhàn)略機遇，全力打造通州灣“江海聯(lián)運現(xiàn)代物流集聚區(qū)、港產(chǎn)城融合發(fā)展示范區(qū)、一體化改革發(fā)展先導(dǎo)區(qū)”。研究制定并推進江蘇南通通州灣增量配電業(yè)務(wù)試點項目，將有助于提高通州灣江海聯(lián)動開發(fā)示范區(qū)電力供需協(xié)調(diào)能力，構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效的現(xiàn)代化電力體系。同時將有效促進區(qū)域能源的協(xié)調(diào)發(fā)展和高效利用，建立一種將能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費緊密聯(lián)系在一起的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式，推動能源使用朝著設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、交易開放的方向發(fā)展，激活能源供給端和消費端潛力，形成新型的能源生產(chǎn)消費體系和管控體制。

同時，鹽城市鹽都智能終端產(chǎn)業(yè)園位于鹽城國家級高新技術(shù)開發(fā)南部，東臨高新區(qū)中軸線鹽靖高速，西臨岡溝河，北至智融路，南至鹽徐高速，規(guī)劃面積約5 km，是江蘇省唯一的專業(yè)性智能終端產(chǎn)業(yè)園。國家電網(wǎng)總部科技項目也擬在江蘇省鹽城市鹽都智能終端產(chǎn)業(yè)園區(qū)進行能源互聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用。

6 結(jié)論和建議

綜上所述，本文以高比例分布式電源接入江蘇沿海地區(qū)擬建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程為研究背景，面向沿海地區(qū)海風(fēng)和光伏潛在市場，進行了江蘇沿海地區(qū)應(yīng)用能源互聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)意義的分析研究，旨在通過應(yīng)用這類技術(shù)提高風(fēng)光利用率，充分利用分布式發(fā)電投資費用低、風(fēng)險小等優(yōu)點，解決集中式電力系統(tǒng)存在的問題與現(xiàn)代工業(yè)社會對能源與電力供應(yīng)越來越高的要求之間的矛盾。

通過本文分析，后續(xù)建議江蘇沿海地區(qū)通過開展高比例分布式電源區(qū)域電網(wǎng)能源互聯(lián)技術(shù)需求分析、提出高比例分布式電源區(qū)域電網(wǎng)能源互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及方案，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與突破，并且開展含多類型分布式能源等的系統(tǒng)仿真，研制能源樞紐等核心技術(shù)裝備，掌握高比例分布式電源接入沿海地區(qū)的能源互聯(lián)技術(shù)，為未來的示范工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，并儲備關(guān)鍵技術(shù)。