智能電網為新能源的安全高效利用提供有力支撐

 當前面對化石能源日益枯竭以及傳統(tǒng)能源開發(fā)利用所帶來的環(huán)境污染、氣候變化等人類共同的難題，大規(guī)模開發(fā)利用新能源，保障能源供應與能源安全、降低能源消耗、減少環(huán)境污染、應對氣候變化，已成為世界各國的共識。特別是在我國，截至2011年年底，發(fā)電裝機總容量已達到10.56億千瓦，比上年增長9.3%，居世界第2位；預計到2020年，全國發(fā)電總裝機容量將達到17.8億千瓦，與美國、日本相比，我國能源需求一直保持快速增長的態(tài)勢。因此，開發(fā)利用新能源、節(jié)能減排、發(fā)展智能電網已成為我國能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

近年來，我國新能源發(fā)展迅速。2011年，全年風力發(fā)電新增裝機達1763.09萬千瓦，累計裝機容量達到6236.42萬千瓦，居世界第一位。預計到2020年，我國風電裝機容量將至少達到1.5億千瓦，太陽能發(fā)電裝機容量將達到2000萬千瓦。2030~2050年，按人均發(fā)電裝機1.5千瓦計算，全國電力總裝機容量將達到24億千瓦，其中風電、太陽能等裝機容量為7.2億千瓦，約占30%。因此，未來新能源必將由補充能源發(fā)展為替代能源，并最終成為主流能源。

與此同時，大規(guī)模新能源輸出功率的隨機波動性、難以準確預測性以及用于并網的電力電子變換器對電網擾動的敏感性，使電力系統(tǒng)安全面臨新的挑戰(zhàn)。而智能電網的發(fā)展將為新能源安全高效利用提供技術支撐。智能電網的本質特征是以高度的信息化、自動化為手段，大幅度提升電力生產與供應的安全性、經濟性、便捷性，以達到最大限度地接納新能源、提高設備利用率、改善用戶供電質量的目的。規(guī)?；履茉窗踩咝Ю谜侵悄茈娋W建設的重要內容和基本目標。
為實現(xiàn)大規(guī)模新能源安全高效利用，應以智能電網為支撐，依靠基于電源響應、電網響應的整體解決方案。電源響應主要包括先進新能源發(fā)電技術和多元互補與大型火電深度調峰技術。提高新能源發(fā)電單元的能量轉換效率，發(fā)展靈活的功率控制技術，適應電網安全運行要求是電源響應的重要組成部分。我國貧油、少氣、富煤的能源結構布局決定了火力發(fā)電在發(fā)電裝機構成中的主導地位，因此我國新能源的規(guī)?；l(fā)展必然主要依賴于火電機組的快速深度調峰。應進一步研究多種能源電源與儲能的互補特性，多元互補控制策略可以在一定程度上突破大規(guī)模新能源并網運行的技術瓶頸，提高電網對大規(guī)模新能源的接納能力。

電網響應主要包括新型電網結構及先進輸電方式和電網先進控制與安全防御兩個方面。多元互補方案的提出必然要以電網為媒介，在全系統(tǒng)范圍內實現(xiàn)多種能源類型電源與儲能的優(yōu)化控制，以達到全系統(tǒng)能量實時平衡的目的。電網結構與輸送極限是決定電網配置資源能力的兩個重要方面，且二者相互影響。因此，新型電網結構及先進輸電方式是提高電網接納能力的必要內容。電網先進控制與安全防御是決定電網輸送極限的又一重要因素，也是決定系統(tǒng)安全運行水平的關鍵因素。隨著智能電網建設的推進，電力系統(tǒng)信息化程度顯著提高，各種傳感器的大量應用與監(jiān)測平臺的建設，將為新能源電力系統(tǒng)先進控制與安全防御提供有效的數據信息支撐。

電力系統(tǒng)中用電側的友好響應也是應對新能源隨機波動的有效途徑之一。負荷平移能減小峰谷差，提高電網設備利用率，同時可擔負起調頻的任務，發(fā)揮旋轉儲備的作用，甚至還可用以應對大規(guī)模集中式風電場的極端天氣事件(如風電出力驟降)的影響，保障電網可靠運行。系統(tǒng)中原本已存在大量電網友好型的可平移負荷，輔助以相關政策、價格機制與必要的技術條件，就能夠發(fā)揮可平移負荷的作用，利用負荷響應提升接納新能源電力的比例。更為重要的是，人們長期以來形成了通過開發(fā)利用一次能源滿足便捷舒適生活對用電的需求。隨著大規(guī)模新能源的開發(fā)利用以及智能電網的發(fā)展，將引導人們改變用電方式，形成人與自然和諧互動的用電方式，這對于人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。