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传统电网向能源互联网演进的过程中的新思路

北极星输配电网  来源:国家电网报    2020/9/29 8:54:30  我要投稿  

北极星输配电网讯:当下,以电为中心、以新能源大规模开发应用和电动汽车等新型用电设施广泛发展为标志的新一轮能源革命蓬勃兴起,我国亟须走出一条具有中国特色的能源高质量发展之路,确保国家能源安全。

习近平总书记赋予浙江“努力成为新时代全面展示中国特色社会主义制度优越性的重要窗口”的新目标新定位。国家电网有限公司将国网浙江省电力有限公司作为建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略落地实践的示范窗口,在浙江率先建设国际领先的省域能源互联网。9月26日,在由中国能源研究会主办、国网浙江电力协办的能源互联网形态下多元融合高弹性电网高端研讨会上,专家学者齐聚一堂,结合行业现状畅谈能源互联网发展,共谋能源高质量发展之路。

同步实现能源高质量发展“三重目标”,呼唤系统整体的同步解决方案

“当前,我国能源发展中以化石能源为主的能源体系及粗放式发展模式与生态文明建设、经济高质量发展要求不协调问题日益凸显,亟待转变能源发展方式、优化能源结构,构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。”中国工程院院士、西安交通大学电气学院荣誉院长邱爱慈在研讨会上表示。

作为全球能源生产和消费大国,我国坚持以更加绿色、安全、高效的方式解决能源转型发展中面临的能源消费总量大、化石能源占比高、能源利用效率偏低等问题。2014年6月13日,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略;2015年9月26日,习近平主席在联合国发展峰会上,发出了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的“中国倡议”。这为我国探索具有中国特色的能源转型道路提供了根本遵循,也为同步实现保障能源安全、推动低碳发展、降低用能成本“三重目标”指明了方向。

据国际能源署预测,未来30年,煤炭和天然气仍是重要资源形式。但由于新能源发电成本不断降低,以及各种政策的支持,未来新增新能源装机容量将会占新增总装机容量的三分之二,全球新能源发电量占比将在2040年超过40%。“未来,低碳能源中一半以上为风电、光伏发电。这些不可调控的电源大大降低了电网对用电侧峰谷变化的调节与适应能力。如何使电力负荷调控由目前的刚性转为柔性,以适应电源侧大比例的不可调控电源,是今后风电、光伏发电发展的待解难题。”中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿说。

电力作为便捷、清洁和应用最为广泛的二次能源,在推动能源革命、构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系中,承担着转型中心环节的重任。公司顺应时代潮流,发挥责任央企的“大国重器”和“顶梁柱”作用,提出了建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标,全力推动能源安全新战略和能源互联网建设在电网企业落地实践。

然而,传统电网向能源互联网演进的过程中,面临源荷缺乏互动、安全依赖冗余、平衡能力缩水、提效手段匮乏等问题。以“重要窗口”浙江为例。浙江大学电机系主任辛焕海在研讨会上说,浙江一次能源匮乏,是能源净输入省份。浙江电网也是典型的受端电网,外来电占比超35%。近年来,浙江全社会用电量不断增加,电网供电压力增大。同时,特高压交直流混联运行、新能源大规模并网、新型用能设施大量接入等情况使得浙江电网形态越来越复杂,考验着电网的安全性、可靠性。

显然不只浙江电网遇到了这些问题。参与研讨会的诸多专家认为,这些年,我国能源电力发展是在解决安全可靠、清洁低碳、质优价廉的矛盾中前进,但传统模式注重解决其中一对矛盾、实现当期目标。能源转型到今天,电网企业面临的主要挑战已从保障电力供需平稳,转变为既要保障能源安全,又要推动低碳发展,还要降低用能成本的高质量发展矛盾。想要同时满足这“三重目标”,必然需要从全局、长远的角度提供系统整体的同步解决方案。

探索能源互联网形态下的多元融合高弹性电网落地实践,支撑能源转型

当前,我国正处于能源转型期。能源高质量发展既要保障能源安全,又要推进能源绿色发展,以最经济的方式支持能源转型。

这次研讨会在浙江杭州举行。浙江是我国经济最活跃的省份之一。从浙江发展大环境看,经济条件、行政效率、社会治理、市场化程度和信息技术产业发展水平都居国内领先水平,在浙江率先构建国际领先的区域能源互联网具有现实基础。

基于这样的背景和形势,针对浙江电网发展的痛点,国网浙江电力以“节约的能源是最清洁的能源、节省的投资是最高效的投资、唤醒的资源是最优质的资源”为理念先导,为省域层面实现能源高质量发展“三重目标”给出了系统的解决方案——建设能源互联网形态下多元融合高弹性电网,充分发挥电网在连接电力供需、促进多能转换、构建现代能源体系中的枢纽作用,发挥其引领力、辐射力、带动力,打造能源互联新形态,构建能源互联网生态圈。

具体来说,建设高弹性电网,需要以技术支撑、市场推动、政策引导、智能创造、组织创新赋能,多元融合高弹性电网纵向融合源网荷储各环节要素,横向融合能源系统、物理信息、经济社会、自然环境各领域要素,发挥聚合效应,促使电网形态转变,使电网具备高承载、高互动、高自愈、高效能四项能力,实现海量资源被唤醒、源网荷储全交互、安全效率双提升的电网升级。

清华大学能源互联网智库中心主任夏清说:“能源互联网最终的目的是要激活所有沉睡的资源,这些沉睡的资源激活了,参与资源优化配置的可行域变大,电网的弹性就变高了。”他同时提到,未来的电网规划方式不会再是简单被动的,而是要从全局角度、用户参与角度变革规划思路,并且需要把数字和数字经济作为一种生产力,提升整个系统的效率。

华北电力大学副校长王增平分享了他关于电网安全和效率的思考:“国家能源安全和电力体制改革对大电网安全提出要求,要求在确保安全的同时,注重提升电网总体效率。”他认为,建立“三道防线”之间更加协同的联系机制,构建更加完善、更加坚强的电网防御体系是建设多元融合高弹性电网的一个重要指标。

专家学者献言献策,推动能源互联网建设

目前,国网浙江电力初步完成了多元融合高弹性电网的概念设计和框架体系构建,制订了弹性指数、效能指数、互联指数三大维度指数构成的高弹性电网发展指标体系;围绕源网荷储四个电力系统核心环节,通过灵活规划网架坚强、电网引导多能互联、安全承载耐受抗扰、设备挖潜运行高效、各侧资源唤醒集聚、源网荷储弹性平衡、改革机制配套、科创引领数智赋能等八个方面,推进“多元融合”具体落地。

对于如何更好推进多元融合高弹性电网建设,参会专家纷纷建言献策。邱爱慈认为,弹性电力系统建设是保障电力系统安全的重要探索。除了需要兼具正常运行下的灵活性,弹性电力系统还需加强极端事件下的恢复能力,准确识别电力系统应对极端事件面临的最大风险和薄弱环节,从关键节点加固、应急响应和快速恢复等方面开展提升策略研究,从规划层面实现电源结构与布局优化,并结合人工智能等新型技术提升弹性电力系统抵御网络攻击的能力,保障能源转型下的电力安全。

江亿表示,据预测,未来我国建筑年用电量将在2.5万亿千瓦时以上,并将有两亿辆充电式电动汽车,二者所消耗的电力之和将达到全社会用电量的35%以上。设想一下,如果建筑全部成为带有充电桩的柔性建筑,不仅可吸纳接近一半由风电、光伏发电造成的发电侧波动,还能有效解决建筑本身用电变化导致的峰谷差变化。但要达到这样的效果,必须建立光、储、直、柔配电系统。

中国科学院院士、国家电网有限公司一级顾问陈维江在研讨会上分享了他关于柔性低频交流输电的构想。他认为,柔性低频交流输电是工频交流输电与直流输电方式的有益补充,是实现新能源汇集后中远距离输电的有益探索。

台风等自然灾害在浙江较为多发,对电网运行造成一定的影响。西安交通大学党委常委、电气学院院长别朝红谈到,今年防御台风“黑格比”中,通过台风监测预警中心数据应用、“灾害数据指南针”等数字化手段,多元融合高弹性电网在精准防御上迈出了一大步。台风登陆后45小时内,浙江全部受影响配网就实现快速复电,这在国际上也是领先的。

“当前,用户侧和电网侧都发生了巨大变化,用户高品质用电需求、电动汽车快速发展等都呼唤发展高弹性配网,满足高要求安全用电。”四川大学电气工程学院教授刘俊勇建议通过市场化机制,激发社会资本活力,激发用户互动能力。

能源革命是一场深入的革命,电力行业是关键领域。多方观点的融合碰撞为建设多元融合高弹性电网、推动能源互联网发展提供了更多启示。

(黄琳 裘鹏 梅冰笑 张正华 王蕾 王晓 谷纪亭 方愉冬 钱政旭 蒙志全 对此文有贡献)


原标题:建设能源互联网 为美丽中国赋能

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