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智能電網與未來能源

2013-11-06 10:25:14 EP電力信息化網  點擊量: 評論 (0)
資源和政治資源。目前以化石能源為主要形式的能源結構將受到能源枯竭和溫室氣體排放的雙重挑戰,今后能源結構將從現在以化石能源為主,逐步轉變為以可再生能源為主,如何實現這一轉變是人類所面臨的重大課
       資源和政治資源。目前以化石能源為主要形式的能源結構將受到能源枯竭和溫室氣體排放的雙重挑戰,今后能源結構將從現在以化石能源為主,逐步轉變為以可再生能源為主,如何實現這一轉變是人類所面臨的重大課題,也是發展智能電網的最終目標。本文從未來能源發展的要求出發,提出了智能電網的目標、使命和社會屬性,闡述了智能電網的基本原理和主要應用,以及信息和通信技術所發揮的作用。

未來能源的發展

        能源是人類生存和發展的重要物質基礎,縱觀人類社會發展歷史,人類文明每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。在過去一百多年里,人類經歷了從傳統可再生能源和薪柴時期、煤炭時期、石油時期三個不同階段,今后將進入新能源與可再生能源利用的新時期。

 

        隨著人類使用能源特別是化石能源越來越多,能源對人類經濟社會發展的制約越發突出,對賴以生存的自然環境的影響也越來越大,礦物質能源最終將消耗殆盡,因此,人們開始對風能、太陽能、海洋能、生物質能、地熱等的開發研究與利用。2004年歐洲聯合研究中心(JRC)根據各種能源技術的發展潛力及其資源量,對未來100年的能源需求總量和結構變化做出預測:可再生能源的比重將不斷上升,2020、2030、2040、2050和2100年將分別達到20%、30%、50%、62%和86%。其中,太陽能在未來能源結構中的比重將越來越大。

 

        在能源發展史上,一種新的能源占能源總供應量的比重由1%上升到50%,替換周期平均需100年。大規模能源系統的建設周期一般需要20—30年,新能源從開始研究到推廣應用的周期則需要30—50年,許多國家和地區將可再生能源作為其能源發展戰略的重要組成部分,已有30多個發達國家和100多個發展中國家制定了全國性的可再生能源發展目標,以推動可再生能源的發展,使之最終代替常規化石燃料。面對這樣一種能源結構和形式的變化,將會引起一系列經濟和社會的變革。因此,解決能源的結構調整和轉型問題必須有長遠的觀點,面向未來能源的發展深入分析傳統電網存在的問題,研究和探討解決問題的方法與途徑。

傳統電網的關鍵難題

        傳統電網(或稱電力系統)是以“發電、輸電、配電和用電”這種單一流向的供電模式,以電能的生產和使用為基本目標,是工業化社會中電力大量生產和大量消費的基礎,也是工業經濟規模效益的具體體現。在電力規劃和設計時,更多地從電力負荷需求和一次能源生產出發,研究和確定電源點、輸電路徑、送電容量和電壓等級,以及網架結構等內容,很少考慮需求側的能源利用問題。在整個能源生產、供給,直到終端用戶消費的過程中,有56.2%的能源被浪費,而僅在電力生產過程中就有平均68.8%的能源損失,電力傳輸和分配過程中還有約5%的能源損失。

 

        在電力生產流程中,生產的電力與用戶消耗的電量需要平衡,與其他工業生產利用供應鏈上的存儲實現供需平衡的方式所不同,電力的供需平衡主要通過電力資產(設備或設施)的備用,以及對發電生產的調度,實現發、供平衡。在傳統電網中,僅為數不多的抽水蓄能電站具有儲能調峰的功能,由于負荷在各時間段的非均衡性,致使大量的發電和電網資產處于非飽滿利用狀態,以北美電網為例,發電與電網資產在95%的時間里,其利用率分別低于75%和90%,也就是說它們在絕大部分時間內不能得到充分利用。

 

        此外,近年來風力發電和太陽能發電快速發展,特別是風電的發展勢頭迅猛,遍布全國各地,陸基、海基風電齊頭并進,按照我國新能源振興規劃提出的目標,預計到2020年風電裝機容量將達到1.5億千瓦


        大量間歇式電源的并網對電網形成了新的挑戰,有些地方風電場已經建成,由于電網不配套或難于調控,只好停機或部分停機,風能資源白白流失。據不完全統計,全國各主要風力發電企業2009年丟失的電量超過15億千瓦時,約占風電總發電量的12%。宏觀上來看,電網地規劃建設從大的方面,已考慮了我國煤、油、氣、水能等資源儲備的分布與開發情況,但是沒有充分考慮風能資源的分布和接入情況,影響了風電場項目預期的經濟和社會效益。

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責任編輯:何健

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