德國100%新能源供能區(qū)域配電網(wǎng)技術(shù)

能源革命的最終目標(biāo)之一是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)100%可再生能源。高比例可再生能源接入的各種場景下，包括集中式并網(wǎng)、分布式并網(wǎng)和微網(wǎng)等，將對(duì)電網(wǎng)帶來巨大挑戰(zhàn)。

高比例可再生能源接入給電網(wǎng)帶來巨大挑戰(zhàn)

圖1：比例可再生能源接入對(duì)電網(wǎng)的挑戰(zhàn)

能源互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源接入的關(guān)鍵，而作為能源互聯(lián)網(wǎng)的骨架，智能電網(wǎng)的發(fā)展外延可分為：智能電網(wǎng)本身、智能市場(電力市場改革)和智能數(shù)據(jù)(大數(shù)據(jù))。三駕馬車的模式在未來新能源大比例接入的場景下將會(huì)起到主導(dǎo)作用。

圖2：智能電網(wǎng)的發(fā)展外延

以新能源供能為主的區(qū)域配電網(wǎng)公司既要消納大量的新能源，又要保障供電可靠性，還要有極具競爭力的上網(wǎng)電價(jià)和銷售價(jià)格，是一件非常不容易的事情，也是一件光靠擴(kuò)建電網(wǎng)做不到的事情，而是得靠以信息和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)，以及激發(fā)市場的力量去解決。

德國建設(shè)高比例可再生能源電力示范區(qū)

作為示范，德國有一個(gè)面積達(dá)2665平方公里的區(qū)域配電網(wǎng)，計(jì)劃四年以后該區(qū)域全年新能源發(fā)電占用電量達(dá)到170%，這是個(gè)驚人的數(shù)字。

圖3：德國西北地區(qū)的高比例可再生能源電力示范區(qū)

此區(qū)域當(dāng)前的情況是，新能源發(fā)用電占比已達(dá)到120%以上，以相對(duì)較低的過網(wǎng)費(fèi)用達(dá)到全年平均停電小時(shí)僅5分鐘(用電可靠性極高，其中大部分地區(qū)是農(nóng)網(wǎng))，成為全歐洲配電網(wǎng)可靠性最高的區(qū)域，完勝德國平均水平、荷蘭、奧地利、法國、英國、意大利、西班牙、葡萄牙、愛爾蘭等國平均水平。

圖4：示范區(qū)的供電可靠率極高

170%滲透率的技術(shù)和政策保障

可再生能源發(fā)電的滲透率要達(dá)到驚人的170%，與技術(shù)和政策方面的強(qiáng)力保障是分不開的。

1、從管理角度，提高新能源并網(wǎng)管理功能(Feed-inmanagement)。在德國法律里已經(jīng)存在相關(guān)條款，從2009年開始進(jìn)入到第三階段，形成自動(dòng)化的并網(wǎng)方案。隨著管理經(jīng)驗(yàn)逐步理論化，還推出頗有影響的5%原則，即新能源在必要條件下可以限發(fā)，但限發(fā)總量不高于年發(fā)電量的5%，這條原則換來擴(kuò)大配電網(wǎng)容量一倍而大大降低配電網(wǎng)投資，議會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)此原則，近期將會(huì)寫到德國有關(guān)法律中去;

2、從規(guī)劃角度，就地控制解決新能源并網(wǎng)后電壓問題;

3、從新技術(shù)的角度，提倡智能化的主動(dòng)配電網(wǎng)方法，以可預(yù)測的配網(wǎng)了解電網(wǎng)在未來24或48小時(shí)在哪有瓶頸，借助智能市場的方案，提高負(fù)荷的靈活性和負(fù)荷追蹤的經(jīng)濟(jì)性，這種技術(shù)并不由輸電公司主導(dǎo)而由配電網(wǎng)公司主導(dǎo)，所以稱為主動(dòng)配電網(wǎng)。

通過這幾種手段，提高了此地區(qū)的新能源消納水平、供電可靠性和過網(wǎng)費(fèi)用的競爭力。

對(duì)中國的啟示和借鑒

德國的該示范項(xiàng)目與我國最近推進(jìn)的能源互聯(lián)網(wǎng)改革方案有很高的吻合度。國家能源局7月下旬發(fā)布的國能科技[2016]200號(hào)《國家能源局關(guān)于組織實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項(xiàng)目的通知》對(duì)城市能源互聯(lián)網(wǎng)綜合試點(diǎn)提出“鼓勵(lì)開展100%可再生能源示范區(qū)的研究規(guī)劃”。這明確地把我國要建設(shè)清潔低碳的現(xiàn)代能源指系的量化目標(biāo)指向了100%可再生能源。據(jù)了解，上海市已經(jīng)提出將崇明島全島建成100%可再生能源發(fā)電的示范區(qū)，并申請(qǐng)國家能源局能源互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)。

為了循序漸進(jìn)地達(dá)到100%可再生能源，文件還鼓勵(lì)“對(duì)可再生能源滲透率、靈活性資源比例等設(shè)置挑戰(zhàn)性目標(biāo)”設(shè)置挑戰(zhàn)性目標(biāo)。

近外，中共中央十八大五中全會(huì)提出要建設(shè)“近零碳排放示范區(qū)工程”，國家發(fā)改委氣候司正在組織試點(diǎn)。顯然，高比例可再生能源發(fā)電將會(huì)是此試點(diǎn)的一個(gè)重要特征。

這些試點(diǎn)工作的推進(jìn)需要技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新。主動(dòng)配電網(wǎng)以及相關(guān)的一系列能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都將必不可缺。良好的源網(wǎng)荷匹配的規(guī)劃和并網(wǎng)管理功能也都需要在試點(diǎn)中探索并逐漸形成規(guī)范。

這是個(gè)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。這是個(gè)有趣而有意義的任務(wù)。