核心提示6月29日到30日,第六届中国国际智能电网建设及分布式能源展览会(CIGEE2016)(以下简称“展会”)在北京举办,来自中国、美国、日本等国的多位专家、学者共同探讨全球能源互联网和智能电网的相关技术创新和发展趋势。在各种观点碰撞交融的过程中,创新与互联的未来能源发展之路越来越明晰。
以科技创新推进全球能源互联
自家屋顶装上了光伏发电,实现家庭电力自发自用;随时可以通过家里的智能电表查询用电多少和剩余电量;电压越来越稳,一年中的停电次数不仅很少而且时间越来越短……这些和普通居民息息相关的用电方式和质量的改变,都是我国智能电网技术发展的缩影。
智能电网对大众来说早已不是一个陌生的名词,近年来,发展智能电网与清洁能源成为应对环境问题、促进可持续发展的重要战略,也是全球经济增长的重要驱动力。如何推动智能电网乃至全球能源互联网的发展,进一步促进国际合作与交流,带动产业升级,成为今年展会最重要的议题。
“2015年,联合国发布了2030年可持续发展议程,包含17条可持续发展的目标,其中第七条就要求应该保证全世界都可以获得可负担的、可靠的和可持续的现代能源。目前可持续发展和能源议题是世界上几乎所有国家都在关注的焦点,也是世界各国之间合作交流的重点。”清华大学能源互联网研究院副院长高峰在展会上表示。
高峰介绍,作为世界上最大的发展中国家,我国也是目前世界上总能耗最高的国家,单位GDP能耗是世界平均水平的两倍左右,但是人均能源资源拥有量却不到世界平均水平的一半。我国要想实现经济、环境和能源的可持续发展,一定要探索出一条可持续的发展路径。
实现可持续发展需要进行能源转型和创新发展,这几乎成为所有参与展会专家的共识。随着近年来经济增长压力、环保压力、工业升级转型压力的日渐突出,我国政府开始重视能源转型,并希望借此获取新的经济增长点。
能源互联网的发展将很大程度地推动我国能源体制的转型,以及智能电网等技术手段的研发速度。为此,我国已经做出了诸多努力。
去年9月,国家主席习近平在联合国发展峰会上发表重要讲话,倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网,是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台,实质就是“特高压电网+智能电网+清洁能源”。
近年来,我国在智能电网和清洁能源方面发展迅猛,已成为世界领先国家,而特高压技术的发展更享誉全球。据国家电网公司副总工程师、中科院院士陈维江介绍,我国经过10余年的协同创新实践,已全面掌握了特高压输电技术,具备了工程自主设计、建设、运行的能力,使得我国的输变电制造业实现全面的升级,同时促进我国能源资源大规模的优化配置,保障了电力安全可靠持续的供应。
如今全球化的脚步已不可阻挡,尤其是在科技创新方面,以创新力量推动全球能源互联网发展,任重而道远。
对此,高峰强调:“要通过新的技术和理念,尤其以互联网为代表,把互联网的技术和理念引入到能源系统里面,通过多能融合、模式创新、能源运营等全方位来实现能源系统变革,实现绿色、持续、经济、高效的能源发展。”
美国国务卿前科技顾问、联合国秘书长科技顾问组现任成员科尔格莱齐尔也表示,科学和技术的创新发展,对于完成联合国17个可持续发展目标发挥着重要的作用,而且中国和美国在这些方面需要加强交流合作。
国际电工委员会智能电网战略组主席理查德认为,无论是发展智能电网还是能源互联网,不光是由尖端的技术创新所驱动,还必须要有相应的商业模式和合适的监管模式,要让这三个关键点形成一个完整的循环。
未来配电网将更主动和智能
作为电网的一个重要组成部分,配电网直接面对的是终端用户,是服务民生的基础设施。我们每个人进行生产生活时的用电感受,直接取决于配电网的智能水平和先进程度。
参加此次展会的多位专家都专注于智能配电网的研究,通过他们的观点和案例分享,可以发现,业界越来越注重配网侧的技术创新研究,而相应的,未来的配电网将因此变得更主动和智能。
我国配电网点多量大面广,各地配电网必须根据相应的发展阶段和空间资源、政策环境等特性,进行一些差异化的规划建设。“十二五”期间,我国配电网取得了不少发展成就。
作为我国最大规模的电网企业,国家电网公司就非常重视配电网的规划建设。国家电网公司发展处处长谷毅介绍,近年来,公司根据国家的统一安排不断加大投入,进行统一规划,加强配电网的装备水平和建设质量。“十二五”期间,国家电网公司非常重视配网智能化水平的提升,包括推广电动汽车、充电站、智能电表等,目前智能电表的数量已达到世界最大规模。
“我们经济虽然发展进入了新常态,但是对配电网的效率和效益也提出了新的要求。信息城镇和农业现代化,包括美丽乡村的建设,以及新能源和多元化负荷的快速发展,都需要我们进一步加强智能配电网建设。”谷毅表示。
放眼国外,美国也同样重视配电网的发展。据美国霍华德工业公司市场营销总监、亚洲区总经理张晓枫介绍,在负荷侧需求响应方面,美国能源部要求,2009年到2019年10年间的高峰负荷的20%要可以通过人工来管理,为此他们正在进行智能配网电压无功优化研究。
但是有关专家表示,随着技术的进步,现在的电网发生了深刻的变化,未来的智能配电网需要具备一些新的特性。
国网福建省电力公司安全总监李天友认为,首先,未来的配电网将会从无源变为有源。现在的配电网基本上没有电源,其电源主要来自于主网,但随着分布式电源和储能的发展,未来配电网侧也会接入电源。
其次,它应该具有高度的自愈能力,主要是对故障的自愈。如今,电网已经实现配电自动化,但在此基础上,今后它的速度需要大幅度的提高。现在配电网的自愈速度是秒级的,但未来必须到快到毫秒级。
再次,未来配电网将是交直流混合的配电网。随着社会经济的发展,直流负荷会越来越多,包括普通居民家里的直流负荷也越来越多了。根据有关研究表明,在未来20年,直流负荷将超过一半以上。只有发展交直流混合的配电网,供电质量才能满足用户的要求。
中国电力科学研究院首席专家马钊则认为,未来我们应发展一种主动配电系统。
“现在我们处在一个信息化大数据的时代,能源的消费模式将在能源流的基础上叠加信息流和数据流,我们面临新的形势,新的挑战,必须要有新的想法,新的服务。跨界融合是大的趋势,只有这样才能使我们的配电网从从前的老旧设备,逐步跨界融合形成云大物移为代表的创新型企业。不光是投资和运营管理,还加上信息和全方位的服务,这是未来我们配电系统大的方向。”他说。
马钊认为,未来能源的开发方式会向着从集中到分散,分散跟集中相结合,集中生产与分布式生产并重的方向转变。可再生能源将逐步成为电网中的主要一次能源,但电能依然是最重要的终端能源,是实现各能源网络有机的互联的连接枢纽,用户也具有双重的角色,既是用户又是发电商。电网运行格局呈现大电网和微电网并存的趋势。此外还有灵活性和可扩性集合的配电系统,能够向用户提供差异化的服务。而为了实现这样的特性,需要在规划和运行、新能源发电技术、需求侧集成技术、储能技术以及智能装备等关键技术方面加强发展。
微电网、储能技术迅猛发展
伴随着智能电网时代的开启,世界各国智能电网建设已经全面启动,中国的智能电网也进入了全面建设阶段,美国欧洲等各主要国家进一步加大智能电网的投资和支持。这一发展过程中,分布式能源和储能系统作为智能电网必要的组成部分,将为可再生能源多点分散接入配电网提供重要的技术支撑,促进能源使用效率的提高,能源集约化发展的实现,并且为相关企业带来前所未有的发展机遇。
在本次展会上,很多专家和企业代表分享了他们关于智能微电网、储能技术的相关研究和探索实践。
智能微网是未来配电网的一项重要内容,很多国内外企业都通过建设小规模的智能微网项目,开展相关探索实践。
日本早稻田大学名誉教授、环境能源技术研究所所长横山隆一就介绍了他们研究的一种面向亚洲智慧社区及岛屿的可扩展及防灾的智能微网。横山隆一表示,基于之前福岛核电站发生的重大事故,目前日本只有两家核电站恢复了运营,所以现在日本面临着电能短缺,必须要节约能源。为此,日本大力发展智能微网和智慧能源管理,比如建立智能房屋,把房屋变成一个集群,让房屋之间可以得到能量的交换。
国电南京自动化股份有限公司副院长包德梅则介绍了该公司关于建设城市智慧能源互联网的方案,包括提供海水源热泵系统,以及船舶岸用电源的解决方案。同时,他们也在北京延庆兴建微电网项目,地上建设海绵城市,同时打造城市地下动脉,建设智慧建筑系统,打造美丽小镇。
作为风电龙头企业的金风科技,则在江苏大丰建设了国内首个商业化并网型工业区微电网,今年还在宁夏落成了商业化运行的兆瓦级风电光伏储能互补型智能微电网。
近年来,储能也是能源行业的一大热点,国内外做了大量研究,也取得了相应进展。随着光伏等可再生能源接入比例的逐步提高,电网的频率将会受到一定的挑战,只有发展好储能技术,才能让电网更稳定。
材料科学家、北京大学教授齐鲁介绍了锂电池储能技术的发展,最近,他们在腾格里沙漠当中拍摄了一组照片,一户牧民家的院子里面堆满了各种各样过去用铅酸电池支持的所谓光电系统,每块电池12伏,各重60公斤,这样的电池他们家有8块,即使这样,发出的电也只能维持照明和冰柜用电。而另一户游牧民家用的微电站,由于锂电池功率特性好,寿命长,低温性能好,体积小、重量轻,所以这户牧民家中所有的家用电器,都可以正常使用。
阳光电源股份有限公司中央研究院总经理顾亦磊则着重介绍了光储技术的发展,一方面光伏和储能的结合有利于智慧微网的构建,另一方面,也要优化能量管理,实现光储微网生命周期里度电成本的最低化。“平价上网是近期的核心目标,系统柔性是基础,能源互联是未来的趋势。要不断降低系统的成本,提高系统的综合效率,提高系统的发电量。”他说。
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