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未来电网需满足两个替代的要求
专栏:行业资讯
发布日期:2015-03-26
阅读量:577
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未来电网需满足两个替代的要求

电网是全球能源互联网这一宏伟图景中最重要的支撑平台,未来电网会呈现出怎样的变化?本刊记者采访了国网能源研究院院长张运洲,请他从发展定位、技术创新等角度解读了能源互联图景中的发展态势。在采访中,张运洲多次提到全球能源互联网平等、开放、多元的特征,可以看出,这些属于互联网的 DNA,将滚动在能源的血液中。

  《国家电网》:最近,“能源互联网”已经成为能源界最热门的概念,互联网已经深入到能源领域的方方面面,但将能源互联网上升到全球层面,则是一个既令人兴奋、又具有挑战性的构想,要实现这一构想,电网的定位会发生怎样的改变?

  张运洲:在全球能源互联网理念下,电网在发展定位上将逐步发生改变。

  看电网的发展定位,需要建立在能源发展趋势和规律的基础上,从解决能源可持续发展的问题出发来考虑电网的发展方向和重点。过去千百年来,能源发展历程呈现出三方面的发展趋势,即能源结构从高碳向低碳方向发展,能源利用从低效向高效方向发展,能源配置从局部平衡向大范围优化方向发展,近年来的实践表明这些趋势特征更加明显。

  首先,全球应对气候变化的挑战倒逼能源革命加快步伐。长期以来化石能源的大量开发和利用,导致的全球气候变暖和生态环境破坏问题日益严重,能源低碳化和去碳化发展要求日益迫切,亟需大力发展清洁能源。刚刚过去的 2014年,全球气温再创新高,已经是近 10年第三次创历史记录,在本世纪内将全球气温升高(较工业化前 )控制在 2度内的压力越来越大。

  其次,电能替代是提高能效的重要途径。从一次能源利用效率看,化石能源效率的提升空间已经越来越小,而风能、太阳能等清洁能源发电效率得益于技术创新正在显著提升;从终端能源利用效率看,电能的终端利用效率远高于其他化石能源直接利用效率。电能不仅是清洁能源利用的重要载体,更有助于提高能源整体效率。

  第三,清洁能源高效利用依赖大范围资源配置。清洁能源的主要利用方式是就地转化为电力,而清洁能源富集地区往往远离负荷中心,加快清洁能源发展,必然需要电力的大范围优化配置。近年来可再生能源资源大规模开发,正在改变着就地平衡发展电力的传统观念。

  因此,未来电网必须满足“两个替代”要求,担负起更广阔的资源配置平台作用。电网的发展,应当在考虑本国能源供需、考虑多国区域能源供需、考虑跨洲际全球能源供需格局等多个范围中进行统筹研究,找出以全球能源互联网为发展方向、保障本国电力供应安全与经济性、适应本国经济社会增长需求的发展方式。

  要满足“两个替代”的要求,适应未来能源供应的变化,电网发展将会呈现出怎样的形态?

  张运洲:随着输变电技术的不断进步和电网智能化技术逐渐成熟,电网将通过横向拓展和纵向贯通,逐步形成开放的巨型能源配置平台。

  所谓横向扩展,是指电网面对大规模的可再生能源的接入,需要在大范围内进行平衡消纳。可再生能源发电出力的波动性、随机性特点决定了其大规模开发对电网消纳要求的提升,需要通过坚强特高压骨干网架的构建,实现国内联网、跨国、跨洲联网,使得清洁能源可在全球范围内高效开发和利用。

  纵向贯通是指坚强特高压骨干网架与泛在智能电网有机结合。要既满足泛在的分布式能源就地开发、灵活接入,以及在各电压等级电网中的高效配置和利用,又能适应大规模可再生能源电力的输出或受入需求,通过各级电压网络,高效配置到用户侧,并以不断升级的电网智能化技术为手段,实现各电压等级电网高度融合。

  在开放平台上,电网将成为智能化的能源配置平台,向集中式与分布式等各类电源、各类用户公平开放,使不同主体都可以平等进入市场,平等选择交易对象,实现能源、信息和服务的公平交换和网络资源的开放共享;满足能源生产者和消费者间的双向互动,支持多元化的用电需求,并通过智能终端设备连接,实现电力与其他能源的优化利用。

  总体来看,未来电网将呈现出以特高压技术为主体的骨干网架互联互通格局,各电压等级电网结构清晰、功能明确,系统高度智能可靠、用户平等共享资源,充分发挥清洁能源全球开发、全球利用的全球配置平台作用。

  《国家电网》:全球能源互联网应如何逐步推进?在全球能源互联网的资源配置平台上,能源的生产和消费将呈现出怎样的特点?

  张运洲:构建全球能源互联网是一个前所未有的巨大系统工程,要经历较长的发展过程。受资源、技术、经济、政治条件的影响和约束,全球能源互联网构建需要按照先易后难、由近及远的方式推进。在联网基础条件好、联网需求迫切的区域优先建设,由点到面、由面到网,逐步形成全球电网互联。

  首先是洲内国家之间电网的互联。从目前世界各国电网的发展来看,相邻国家的互联互通,乃至形成洲内各国互联已经成为重要的发展趋势。北美互联电网、欧洲互联电网等已经有多年实践并正在扩大规模,非洲内部、海湾地区、南美洲等地区正在推进电网互联。随着我国“一带一路”战略的实施,我国与周边国家电网的互联互通也将快速推进。未来随着大型清洁能源发电基地的建设与开发,洲内跨国互联电网将加快发展,满足清洁能源消纳范围不断扩大的需求,实现各国不同季节、不同时段、不同类型电力资源的互补和互济,提高能源系统效率和经济性。

  其次是逐步推进跨洲互联。跨洲互联,可以实现更大范围的清洁能源平衡和消纳。同时,跨洲互联,让多类型电力资源互补、时差和季节的效益也更加显著,需要按照先易后难的次序逐步推进跨洲互联。

  在发展跨国、跨洲骨干网络的同时,需要不断完善各国泛在智能电网。国家泛在智能电网是全球能源互联网的基本组成单元,广泛连接国内能源基地、各类分布式电源和负荷中心,是将清洁能源发电送至负荷中心的基本保障。

  另外,全球能源互联网的一个重要特征就是高度智能,智能化发展的建设重点在于全方位提升发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息等各个环节的智能化水平。充分利用泛在智能电网的特点,可实现分布式电源的就地开发、灵活接入,人人都可以是电力的生产者和消费者,最终实现全球能源互联网用户的平等参与。

  《国家电网》:要实现这样一个宏大的、复杂的全球电力系统,需要哪些关键技术的支持?

  张运洲:全球能源互联网构建是一个庞大的系统工程,其中技术部分是其发展和实施的重要基础,需要的技术种类很多,同时也将带来大量的技术创新。总的来看,构建全球能源互联网需要电源、电网、储能、信息通信等领域的关键技术支撑。电源技术方面,核心是清洁发电技术,提高清洁能源的开发效率和经济性;电网技术方面,核心是大容量、远距离输电技术。需要不断提高电网输送能力、配置能力和经济性,主要领域包括特高压交直流输电技术和装备、海底电缆技术和大电网运行控制技术等;储能技术方面,核心是电能存储技术。储能技术可以在电力系统中增加电能存储环节,可以平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性,提高电网运行的安全性、经济性、灵活性。持续提高储能装置的经济性、充放电特性和容量规模是储能技术创新、实现商业化应用的方向;信息通信技术方面,核心是能源与信息融合技术。信息通信技术是实现电网智能化、互动化和大电网运行控制的基础支撑,是全球能源互联网安全高效运行的重要保障。要适应全球能源互联网发展、信息通信容量的快速增长、信息通信范围的大幅拓展,必然对信息通信的安全性、实时性、可靠性提出更加严格要求。
 

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