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第三代电力系统来临,风光发电将占上网装机7成

导读: 大幅提高非化石能源占比,形成非化石能源为主的电源结构是新一代电力系统的重要目标,在智能电网发展的基础上构建多能互补的能源互联网是我国新一代电力系统的发展方向。

我国目前正处于新一轮电力改革的关键时期,构建清洁低碳、安全高效的新一代电力系统,已经成为我国能源转型和革命的核心。

大幅提高非化石能源占比,形成非化石能源为主的电源结构是新一代电力系统的重要目标,在智能电网发展的基础上构建多能互补的能源互联网是我国新一代电力系统的发展方向。

在近日的“2018国家能源互联网大会”上,中国科学院院士、中国电科院名誉院长周孝信发表了题为“新一代电力系统与能源互联网”的主旨演讲。

周孝信院士介绍了实现能源转型的核心目标,并概述了我国三代电力系统的发展及阶段特征,并从六个方面介绍了我国新一代电力系统的关键技术。此外他还表示,未来风光发电将占上网装机7成左右。

周孝信院士的演讲数据充实,理念超前,华夏能源网将演讲整理如下(内容有所删减,标题为编者所加),以供大家参考:

回顾电力系统发展的百年历史,可以将其分为三代。第一代是小机组、低电压、小电网、小规模。第二代是大机组、超高压、大电网。第三代是可再生能源、清洁能源,主干电网和区域配网、微网结合的新一代电力系统。

新一代电力系统的四个特征

一、高比例可再生能源电力系统。新一代电力系统定的目标很高,核电要占一部分,可再生能源要占相当大的一部分,但是从现在的实际情况来看,高占比已经在西北、北部一些省份和地区实现。2017年全国并网风电装机达到1.63亿kw,太阳能发电装机突破1亿Kw达到1.3亿Kw,其中分布式光伏2966万Kw。但是其特点是资源的分布非常不均匀,主要的可再生能源包括风能、太阳能、水能集中在西部。

二、高比例电子装备电力系统。首先是风电快速发展,从简单的模型估算结果来看,2050年的太阳能装机占41%,风电占比27%,这些新能源的接入都要依靠电力电子装备,变流器等。此外,特高压直流输电也有较大发展,2010年以来,我国先后投入了12条以上的特高压直流输电,现在就还有准东到皖南这一条没有正式投运。

三、多能互补的综合能源电力系统。电力系统要扩展范围,除了提供电力以外,在多种能源相互互补的情况下,还要做一个综合能源服务商,包括源端基地综合能源电力系统和终端能源电力系统两部分。它们之间,通过能源互联网即互联网+智慧能源,用互联网的思维来指导我们能源系统的发展,实现多能互补。

四、信息物理融合的智能电力系统。这一特征实际上就是能源互联网。

新一代电力系统的关键技术

一、高效、低成本太阳能风能发电技术。除了光伏发电以外还有光热发电,光热发电怎样从技术层面大幅度的降低成本?这就要根据太阳能光复发电的成本下降情况来讲,近10年来我国光伏组建价格从每瓦近50元左右降到2—2.2元左右;光伏逆变器价格从每瓦2元左右降到0.2元;整个光伏系统成本从每瓦60元左右降到5元左右。这主要得益于技术的进步和材料的进步。

二、高效、低成本、长寿命的储能技术。这一点主要得益于技术的发展,包括电池储能的技术发展很快。其中,企业做了大量工作促使成本不断下降,特别是去年下半年和今年上半年的成本下降趋势非常显著。

三、可靠性、低损耗、电力电子设备和信息输电技术。在这方面,期望目前的IGBT能够国产化,大范围应用到可再生能源发电系统。特别是用在高压输电、特高压输电里面的晶门管和IGBT,能够大部分采用国产的设备。此外,我国还在地下管道输电方面取得重大进展,而且我国特高压的线路,从苏州到南通,现在已经贯通了。

四、第一代的柔性直流和超导输电技术。现在大的直流输电,主要靠同步发电机,放出能量来平息波动。而电力电子装备的装置之间也会引起震荡,而且,柔性直流输电接到弱的电网里面也会发生震荡不稳定的现象,为了解决上述问题,在国家电网的支持下,科研人员研究出了新一代的仿真平台——超级计算机,利用物理模型和数字模型混合的仿真系统,可以有效的研究和解决存在的这些问题。

在超导输电技术方面,存在一个新理念,就是让一条管道既能送电又能送气,把天然气和超导结合在一个管子里,超导需要冷却,液化天然气也需要冷却,它们的冷却都在110度左右,是具备配合使用的理论基础的,这个项目目前还在研究阶段,能否落地,让我们拭目以待。

五、氢能生产和储运技术。国内很多单位都想在氢能上有所发展,对搞电力的人来说,怎样算最轻?电解水最轻。用电解水可以把西部地区弃风、弃光丢掉的那些电都能用起来。在未来,假定可再生能源比例非常大,但一旦遇到连续阴天怎么办?这样电力系统就支撑不了,现在的储能很好,只是解决几小时的问题,一天的波动。但是,一星期甚至两个星期的波动就不好办了。所以制氢、制天然气的办法就可以解决遇到特殊情况下的备用。

新一代人工智能技术。电力系统里如何合理利用人工智能,包括:解决哪些问题、底层还是传感、人工智能平台、大数据、机器学习、计算机视觉、自然语言处理,智能机器人等。

新一代电力系统与能源互联网

传统电力系统各类一次能源发电和三联供布局的电源结构,通过大规模互联的输配电网,连接千家万户使用,具有天然的网络化基本特征。传统的电力系统和用户用电早已实现即插即用,电力用户根据需要从上取电,具有分享的互联网特征。

但是传统电网的局限性在于:一是传统电力系统不支持用户电源的即插即用,无法实现用户和电网之间的能源信息的双向流动;二是传统电力系统不适应多种形式的协同互补,提高效率的能力受限,多能互补就管电;三是不能实现市场化运作,服务受限。因此,必须要搞能源互联网。

能源互联网是以可再生能源为优先,电力能源危基础,多种能源协同,共为消费协同,集中式、分布式协同,大众广泛参与的新兴生态化能源系统。其实现了互联网技术和能源深度融合,能实现高效利用,提高可再生能源的比重等等这些功能。

智能电网是信息技术与物理电网高度集成的电力系统;而能源互联网是一个智能的能源系统,特别是多能互补。而且,侧重产业发展,推动产业发展。

现在又有很多企业提到能源物联网,就是世界万物互联,数字信息传送进行处理。其目的是实现全面的感知的基础上实现智能化。

新一代电力系统继承了传统电力系统各类一次能源发电,布局的结构,通过大规模互联的输配电网络连接千家万户,具有天然的网络化基本特征。新一代的电力系统继承了传统电力系统的特点。

新一代电力系统发展了传统终端用户的即插即用,支持分布式用户,实现能源信息双向流动,具有完整的开放分享的互联网特质。

新一代电力系统的提升和开拓还有两点。一点是新一代电力系统在源端支持多种能源的协同互补,有效提升可再生能源的消纳能力。第二点,在智能电网的基础上与信息技术深度融合,形成的能源互联网,为高比例可再生能源接入系统的调度控制,运行优化,市场化运作提供有力支撑,进一步拓展用户综合能源服务的功能。

作者:冯优

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