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第三代電力系統(tǒng)來臨,風(fēng)光發(fā)電將占上網(wǎng)裝機7成

我國目前正處于新一輪電力改革的關(guān)鍵時期,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新一代電力系統(tǒng),已經(jīng)成為我國能源轉(zhuǎn)型和革命的核心。

大幅提高非化石能源占比,形成非化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)是新一代電力系統(tǒng)的重要目標(biāo),在智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上構(gòu)建多能互補的能源互聯(lián)網(wǎng)是我國新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。

在近日的“2018國家能源互聯(lián)網(wǎng)大會”上,中國科學(xué)院院士、中國電科院名譽院長周孝信發(fā)表了題為“新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)”的主旨演講。

周孝信院士介紹了實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的核心目標(biāo),并概述了我國三代電力系統(tǒng)的發(fā)展及階段特征,并從六個方面介紹了我國新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。此外他還表示,未來風(fēng)光發(fā)電將占上網(wǎng)裝機7成左右。

周孝信院士的演講數(shù)據(jù)充實,理念超前,華夏能源網(wǎng)將演講整理如下(內(nèi)容有所刪減,標(biāo)題為編者所加),以供大家參考:

回顧電力系統(tǒng)發(fā)展的百年歷史,可以將其分為三代。第一代是小機組、低電壓、小電網(wǎng)、小規(guī)模。第二代是大機組、超高壓、大電網(wǎng)。第三代是可再生能源、清潔能源,主干電網(wǎng)和區(qū)域配網(wǎng)、微網(wǎng)結(jié)合的新一代電力系統(tǒng)。

新一代電力系統(tǒng)的四個特征

一、高比例可再生能源電力系統(tǒng)。新一代電力系統(tǒng)定的目標(biāo)很高,核電要占一部分,可再生能源要占相當(dāng)大的一部分,但是從現(xiàn)在的實際情況來看,高占比已經(jīng)在西北、北部一些省份和地區(qū)實現(xiàn)。2017年全國并網(wǎng)風(fēng)電裝機達到1.63億kw,太陽能發(fā)電裝機突破1億Kw達到1.3億Kw,其中分布式光伏2966萬Kw。但是其特點是資源的分布非常不均勻,主要的可再生能源包括風(fēng)能、太陽能、水能集中在西部。

二、高比例電子裝備電力系統(tǒng)。首先是風(fēng)電快速發(fā)展,從簡單的模型估算結(jié)果來看,2050年的太陽能裝機占41%,風(fēng)電占比27%,這些新能源的接入都要依靠電力電子裝備,變流器等。此外,特高壓直流輸電也有較大發(fā)展,2010年以來,我國先后投入了12條以上的特高壓直流輸電,現(xiàn)在就還有準(zhǔn)東到皖南這一條沒有正式投運。

三、多能互補的綜合能源電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)要擴展范圍,除了提供電力以外,在多種能源相互互補的情況下,還要做一個綜合能源服務(wù)商,包括源端基地綜合能源電力系統(tǒng)和終端能源電力系統(tǒng)兩部分。它們之間,通過能源互聯(lián)網(wǎng)即互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源,用互聯(lián)網(wǎng)的思維來指導(dǎo)我們能源系統(tǒng)的發(fā)展,實現(xiàn)多能互補。

四、信息物理融合的智能電力系統(tǒng)。這一特征實際上就是能源互聯(lián)網(wǎng)。

新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

一、高效、低成本太陽能風(fēng)能發(fā)電技術(shù)。除了光伏發(fā)電以外還有光熱發(fā)電,光熱發(fā)電怎樣從技術(shù)層面大幅度的降低成本?這就要根據(jù)太陽能光復(fù)發(fā)電的成本下降情況來講,近10年來我國光伏組建價格從每瓦近50元左右降到2—2.2元左右;光伏逆變器價格從每瓦2元左右降到0.2元;整個光伏系統(tǒng)成本從每瓦60元左右降到5元左右。這主要得益于技術(shù)的進步和材料的進步。

二、高效、低成本、長壽命的儲能技術(shù)。這一點主要得益于技術(shù)的發(fā)展,包括電池儲能的技術(shù)發(fā)展很快。其中,企業(yè)做了大量工作促使成本不斷下降,特別是去年下半年和今年上半年的成本下降趨勢非常顯著。

三、可靠性、低損耗、電力電子設(shè)備和信息輸電技術(shù)。在這方面,期望目前的IGBT能夠國產(chǎn)化,大范圍應(yīng)用到可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。特別是用在高壓輸電、特高壓輸電里面的晶門管和IGBT,能夠大部分采用國產(chǎn)的設(shè)備。此外,我國還在地下管道輸電方面取得重大進展,而且我國特高壓的線路,從蘇州到南通,現(xiàn)在已經(jīng)貫通了。

四、第一代的柔性直流和超導(dǎo)輸電技術(shù)?,F(xiàn)在大的直流輸電,主要靠同步發(fā)電機,放出能量來平息波動。而電力電子裝備的裝置之間也會引起震蕩,而且,柔性直流輸電接到弱的電網(wǎng)里面也會發(fā)生震蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象,為了解決上述問題,在國家電網(wǎng)的支持下,科研人員研究出了新一代的仿真平臺——超級計算機,利用物理模型和數(shù)字模型混合的仿真系統(tǒng),可以有效的研究和解決存在的這些問題。

在超導(dǎo)輸電技術(shù)方面,存在一個新理念,就是讓一條管道既能送電又能送氣,把天然氣和超導(dǎo)結(jié)合在一個管子里,超導(dǎo)需要冷卻,液化天然氣也需要冷卻,它們的冷卻都在110度左右,是具備配合使用的理論基礎(chǔ)的,這個項目目前還在研究階段,能否落地,讓我們拭目以待。

五、氫能生產(chǎn)和儲運技術(shù)。國內(nèi)很多單位都想在氫能上有所發(fā)展,對搞電力的人來說,怎樣算最輕?電解水最輕。用電解水可以把西部地區(qū)棄風(fēng)、棄光丟掉的那些電都能用起來。在未來,假定可再生能源比例非常大,但一旦遇到連續(xù)陰天怎么辦?這樣電力系統(tǒng)就支撐不了,現(xiàn)在的儲能很好,只是解決幾小時的問題,一天的波動。但是,一星期甚至兩個星期的波動就不好辦了。所以制氫、制天然氣的辦法就可以解決遇到特殊情況下的備用。

新一代人工智能技術(shù)。電力系統(tǒng)里如何合理利用人工智能,包括:解決哪些問題、底層還是傳感、人工智能平臺、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、計算機視覺、自然語言處理,智能機器人等。

新一代電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)各類一次能源發(fā)電和三聯(lián)供布局的電源結(jié)構(gòu),通過大規(guī)?;ヂ?lián)的輸配電網(wǎng),連接千家萬戶使用,具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和用戶用電早已實現(xiàn)即插即用,電力用戶根據(jù)需要從上取電,具有分享的互聯(lián)網(wǎng)特征。

但是傳統(tǒng)電網(wǎng)的局限性在于:一是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持用戶電源的即插即用,無法實現(xiàn)用戶和電網(wǎng)之間的能源信息的雙向流動;二是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適應(yīng)多種形式的協(xié)同互補,提高效率的能力受限,多能互補就管電;三是不能實現(xiàn)市場化運作,服務(wù)受限。因此,必須要搞能源互聯(lián)網(wǎng)。

能源互聯(lián)網(wǎng)是以可再生能源為優(yōu)先,電力能源?;A(chǔ),多種能源協(xié)同,共為消費協(xié)同,集中式、分布式協(xié)同,大眾廣泛參與的新興生態(tài)化能源系統(tǒng)。其實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和能源深度融合,能實現(xiàn)高效利用,提高可再生能源的比重等等這些功能。

智能電網(wǎng)是信息技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成的電力系統(tǒng);而能源互聯(lián)網(wǎng)是一個智能的能源系統(tǒng),特別是多能互補。而且,側(cè)重產(chǎn)業(yè)發(fā)展,推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

現(xiàn)在又有很多企業(yè)提到能源物聯(lián)網(wǎng),就是世界萬物互聯(lián),數(shù)字信息傳送進行處理。其目的是實現(xiàn)全面的感知的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能化。

新一代電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)各類一次能源發(fā)電,布局的結(jié)構(gòu),通過大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)絡(luò)連接千家萬戶,具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征。新一代的電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點。

新一代電力系統(tǒng)發(fā)展了傳統(tǒng)終端用戶的即插即用,支持分布式用戶,實現(xiàn)能源信息雙向流動,具有完整的開放分享的互聯(lián)網(wǎng)特質(zhì)。

新一代電力系統(tǒng)的提升和開拓還有兩點。一點是新一代電力系統(tǒng)在源端支持多種能源的協(xié)同互補,有效提升可再生能源的消納能力。第二點,在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上與信息技術(shù)深度融合,形成的能源互聯(lián)網(wǎng),為高比例可再生能源接入系統(tǒng)的調(diào)度控制,運行優(yōu)化,市場化運作提供有力支撐,進一步拓展用戶綜合能源服務(wù)的功能。

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