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论可再生能源与智能电网的关系

2014-04-15 09:50
孤身万里游
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  在发展可再生能源已成趋势的今日,中国能源领域谈论最热门的话题,就是足以推动可再生能源持续健康发展的国家智能电网建设。无论是太阳能和风能的转化与贮存,还是新能源汽车的电池,都需要动力电池的转换。正因如此,智能电网的接入和并网才受到了行业内外前所未有的关注。

  所谓可再生能源,即包括太阳能、风能、水能、地热、潮汐、生物质能以及各种热泵技术。而智能电网的发展前景,则很大程度上取决于清洁能源、可再生能源利用的充分程度。当前,能源利用效率问题是全世界无法回避的共同课题。世界各国对于可再生能源利用的平均水平不足1%,即便在欧盟等发达地区,也不足10%。众所周知,我国长期采用较为粗放的经济发展模式,与美国、欧盟相比,我国创造相同的GDP,还要多消耗5至7倍的能源。对此,国家电网公司近年来一直在致力于破解这一困局,为智能电网的普及应用探索出一条新路。

  那么,可再生能源与智能电网究竟是什么样的关系?

  智能电网,是以物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。当今世界各国因经济水平和发展战略不同,智能电网建设的水平和侧重目标亦不相同。美国侧重于利用可再生能源发电,以解决电网老化和设备更新升级等问题。欧盟扩大可再生资源利用,则将目标指向减少温室气体排放,提高能源利用效率。中国当前的目标,则是建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网。

  举例而言,位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界风库”之称。甘肃省近年来在此建设了我国首个千万千瓦级风电基地——甘肃酒泉千万千瓦级风电场,2010年底实现装机容量550.45万千瓦,风电发电量突破20亿千瓦时,接近了三峡电站的发电量。但是风电的外送和并网问题一直是困扰风电发展的大难题,只有通过加快建设特高压智能电网,才能提升对可再生能源的接纳能力,为可再生能源的发展提供高效的发展平台。

  风力发电机虽然直接产生三相交流电,但是频率会随风速变化。若把风电输进电网,第一步是把它整流成为直流电。在两种情况下,都需要用变流器把直流电变成与电网频率上严格同步、相位上准确匹配的交流电。这不但需要昂贵的设备,而且导致变流时能量损耗。由于风能的间歇性,特别风能的高峰时间与用电的高峰时间在大部分情况下不吻合,如果要使风能成为主要的能源,能量储存是不可缺少的。一般来讲,可再生能源发电的分布式供能具有不稳定和不连续的特点,当并网的分布式能源的系统数量越多时,对电网的冲击越大。而智能电网恰恰在这方面有着不可替代的优势,它实现了规模电能储存,做到了稳定、连续供电,其规模储能单元起到了“电能银行”的作用。

  从上述稍显晦涩的描述中,我们可以大致想象出一个画面——以往城市中的锅炉、烟筒将不复存在,冬季取暖的热能和夏季空调的供电将绝大部分来自于太阳能、风能、地热等可再生能源,甚至屋顶的自然光也可以通过导管导入地下车库用来照明。人们将在智能电网的帮助下分享可再生能源对人类的厚爱。

  恰如国际大电网组织秘书长科瓦尔在接受CBN记者采访时所说,可再生电源的发展和提高能效,被看作是智能电网发展的主要因素。目前,中国已经拥有世界上最先进的电网设备,需要探索的只是如何将可再生能源并入电网,并安全使用电网的问题,即以清洁、高效、分布式为推进核心。只有在引进消化最新智能电网技术的同时,创新推广最新智能电网产品,才是服务于未来、让中国站在世界智能电网发展最前沿的终极路径。

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