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能源互联网有什么用?这就跟我们说能源有什么用一样,能源革命要干吗用?在新的形势下,未来的电网有可能会是什么样?下文是华北电力大学教授黄永章的一篇采访稿,他针对以上问题直抒己见,希望能对您有所帮助。
黄永章:我就花点时间介绍,我们学校老师说你来讲讲吧,讲什么呀?我就拟了一个题目,把所有热闹的东西都在这题目上,能源互联网,还有新能源,还有电力系统,也就是电网,电网说起来就是电力改革,把题目一写上,更不知道讲什么了。看看能不能把这个事情讲的简单一点,如果讲的不好,你们就把我送到高中去当老师了。
讲点什么呢?我想简单讲这么几个事,第一就是作为一个教授,看看能源互联网是个什么东西,然后再看看新能源接入后,这个电网会有什么事情?介绍我们华北电力大学有一个新能源国家重点实验室,我们这个团队叫智慧能源与先进电力技术团队,我们做了一些工作,跟这个相关的。有些技术,看是不是能把这个技术说的简单一点。
先说能源互联网吧,这个词听的也多了,是个什么东西也不大清楚。我们就从最基本的来说,如果我们说互联,实际上就等于互联网,这个网完全可以省略,这两个字是一个意思。如果习惯上来说,我们说互联网,我们说的是信息互联网,信息这两个字是可以忽略的不要大家都知道什么意思。能源互联就等于能源互联网,也就等于能源信息互联网,一说都明白。虽然都明白,因为这个字太多了,就有不同的定义或者不同的解释,所以就有点乱了。我们可以先看看大家比较知道的,信息的互联网,因为我们都用手机,都知道,信息互联网它就是以光纤或者空间传输为架构,因为我们用wifi,光纤也不用了,局域网是一些小网,手机PC是终端,数据中心是数据中心,信息双向流动,你看网络全部都是。如果我们看电网的话,一看这个电网也是一模一样,其实也没什么区别。它以电网传输为架构,还有配网,有微网,发电厂就是能源,各种各样的终端,我们现在有风电,他们都是在用户端,能量就出现了双向的流动。其实本质上就没什么区别,用简单语言说,相同的网络拓扑,拓扑就是结构,不同的内容,表面上看,现在大家都用手机用的多,觉得能源互联网用的信息互联网的概念,广泛互联、高度智能、开放互动。其实也不是那么回事,信息互联网用了很多电网的概念,我们说云,云这个东西谁也说不清楚,都是商业词汇,云就是服务。电网从第一天开始就是云,我相信在座的每个人不管电从哪来的,我们的电灯,你看电插座都是并联的,我们的数字就是0和1,实际上能源这个网络的概念比我们信息网络的概念要早得多。但是对我们教授来说,上面这都是应用的概念,我们更关心的还是本质的概念,本质是什么呢?就是这么两句话,一个是电能的传输,我们用电,烧煤、用油都不太方便,用电能。还有其他的能源和电能要转化,如果更简单一点,用电网来说,就是两个字,一个是电网,一个是并网。
能源互联网有什么用?这就跟我们说能源有什么用一样,能源革命要干吗用?实际我们从很小的时候开始教科书上都告诉我们,第一能源有破坏作用,所以整个所有的系统要安全可靠,这是第一要务,没有比这更重要的。对环境要有利,要提高能源转换效率,增加能源供给,最终的目的就是一个,要解决我们人类终极的能源使用问题,化石能源总有一天要用完,一定要找到替代能源,如果做不到,我们就回归原始人类了。如果看看能源互联网的表象形式,有这么几个,第一个,国家电网提出来的要以洲际电网为架构的全球能源互联网,还有大家正在着手说的多的,热能也给牵扯到的,就是以园区为边界的微型互联网,现在各个地方的试点项目基本就是这个东西。全球能源互联网,我觉得这个东西,很多人觉得这是不可能的事情,怎么能把全球电网连起来呢?有什么用?我觉得这个东西我们要换一个角度来看,首先第一个,这是会成为中华民族对人类贡献最大的一件事情,我相信这个事情一定会发生,我们一定会做到。我们作为老师、教授,要推动这件事情,形成共识,凝聚智慧。当然没有那么容易,有各种各样的困难,比如说地缘政治、经济利益、市场安全、技术等等,但是我们也不要忘了,有这么一句话,邓小平说的,改革开放77年、78年这句话我们天天挂在嘴皮上的,要用发展的眼光看问题。今天的这些问题,明天可能就没有了。正是因为在这句话下面,才有了现在,有了我们今天中国世界第二的经济体量,有了高铁,我相信还会有全球能源互联网。
下面说说新能源,这才是我们最想说的。新能源带来越来越多,带来两个问题,第一个是波动性。这个就是能量平衡,为什么能量平衡?因为新能源要接入电网,这个研究的人有很多,包括企业发电的,包括电池、储能等等,所以我也不去凑这个热闹。我们做什么呢?就是电网的稳定性,怎么来的呢?就是新能源越来越多,把发电机给取代了,惯性下降。为什么有这个问题呢?我们看看德国的电网,横坐标是时间,纵坐标是人为干预,由于新能源的接入,人为干预调节越来越多,本来有自动调节的,现在自动调节作用下降,发生事故,一个短路过来,它就有损失,能源又不平衡了。我们50赫兹,就看你能不能回来,能回来,系统是稳定的,回不来,系统就崩溃了。这个是跟你有没有储能没有关系的,再多的储能也会出现问题,再多的发电机也可能出现这样的问题,我们就是研究这个。
问题的本质是怎么来的呢?就是因为新能源把发电机给替代了,发电机越少,它就越不稳定。核心问题就是功率要平衡,新能源我渗透率越来越高的时候,20%、50%、80%、100%,就是跟我们现在的系统完全不一样的问题了。有什么解决方案?第一就是火电调峰应对波动性,这是我们校长天天鼓吹的,就是火电的调峰应对波动性。很简单,风力波动,火电跟着它波动,最后功率是一样的,就行了,是非常有效的。好不好用?好用,有什么问题?就是你希望它能够调峰,50%运行,当然不容易了,另外即使实现了这个,又带来什么问题呢?本来50%运行了,它的惯性小了,系统更不稳定了,这就是新的问题。新的问题出来,就要想办法解决,这是我们设想的其中一个办法,我们在这个系统里面发现加上一个电动机,电动机接上新能源,发动机动力从哪来?一个是火电机组,一个是新能源带来的电能,这有什么好处?发电机总是在100%新能源的功率工作,惯性就保持住了。好不好用不知道,因为还没有人试过这个东西,从道理上是很好用的。
再进一步,这个大发电机挂在这,太浪费了,我们再进一步,把大的汽油机给取消了,就变成了一个电动机,一个发动机,新能源的并网系统,有什么好处?惯性,把新能源经过能量的变化,新能源就变成了像发电机一样具有惯性的一个电力。好处是什么?第一保持惯性,保持稳定性,这都是工程技术思维。更重要的一句话,保持电网的稳定性和运输经验,这是最大的节约。就像你不想搬家一样,因为很麻烦,道理一样。
在新的形势下,未来电网有可能会是什么样?未来电网发展如何?这是现在的电网,这是发电机,有风能,有太阳能,变成什么样呢?发电机很少了,被取代了,风能跟发电机、发动机并了,新能源提供大量的电力,用不完的电力,新能源一部分直接并网,假如50%,部分新能源通过并网,50%,干什么用?保持惯性,电网互联干什么用?全球互联网,平滑功率过渡,风和太阳在某一个地方是不一样的,在全球来说基本是平稳的。还要一些水电、火电来调峰,电动车或者其他的,这样的话,大概我们的能源问题就可以解决了。这是我们一些实验,这个有点过于技术了,我就不说了。
这里也过于技术,大概说一下,电机对并网的可行性和经济性,效率90%,非常非常高了,这个不说了,可以算一下有多少钱?比如50兆瓦的风电厂,增加5%的投资,换来整个系统的稳定。不说了。我相信我们这些革命性的技术,我们正在建立完整的运行体系,我们期待有远见的发电公司和电网合作。
下面再说一个,某一天风平浪静了,怎么办?要储能,储能好不好做?储能非常不好做,储能是非常困难的事情。我们现在地球经过几十亿年高温高压压出来的,凭我们的能力做储能是非常困难的。虚拟发电机大家都听过,我不说了。我想说的是什么呢?现在所谓的虚拟发电机都是原理的发电机,我们想做的事情,就是要提供一个新的理论来控制这个事情。
最后说一个,这个要说一下,我们的电网,我把它定义成四个,第一个,电网1.0,电网的基础设施,我们现在就是1.0,第二电网2.0,电力市场,第三2.5,新能源,最后一个是能源互联。欧美国家是1.0、2.0、2.5、3.0,有电力市场,才有新能源,才有现在大家看到的能源互联,电力市场相对做起来容易一些。我们现在有了1.0以后,我们在做2.0、2.5、3.0,有可能我们的电力市场还会滞后于我们的新能源,还会滞后于我们的能源互联网,因为这个事情做起来还是一件非常困难的事情,所以我们需要智慧,避免走弯路。
延伸阅读:能源互联网、能源大数据、售电的未来
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