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周孝信:新一代能源系统改如何发展

数读市场中国仪表网2015年08月05日 10:08人气:33205

  【中国仪表网 数读市场】在新的发展形势下,如何实现电力系统多能源互联互通,从而更好地解决各类能源问题?中国科学院院士周孝信先生对能源革命下的新一代能源系统的解读,让人耳目一新,深受启发。

  
 
  能源革命的主要目的,是以可再生能源逐步替代化石能源,从而实现可再生能源和核能等清洁能源在一次生产和消费中占更大的份额,从而建立可持续发展的能源系统。
  
  在这一条件下,电网将面临新的使命,或者说电网的任务将发生很大的变化。首先,电网将成为大规模新能源电力传输和分配的网络。其次,电网和分布式的电源、储能装置、能源综合高效利用系统有机融合,成为灵活、高效的智能能源网络。同时,智能电网还将具有极高的供电可靠性或者功能的可靠性,基本排除大面积停电的风险。
  
  1.以电力为中心、以电网为主干
  
  新一代能源系统,是以电力为中心、以电网为主干的各种一次、二次能源的生产、传输、使用、存储和转换装置,以及它们的信息、通信、控制和保护装置直接或间接联接的网络化物理系统。构建新一代能源系统的目标,是最大限度地开发和利用可再生能源,最大幅度地提高能源综合利用效率。而新一代能源系统是新形势下第三代电网向综合能源系统的扩展。与传统能源系统比较,新一代能源系统有四个主要特征:一是实现可再生能源优先、因地制宜的多元能源结构;二是实现集中与分布并举、相互协同的可靠能源生产和供应模式;三是实现各类能源综合利用,以及供需互动、节约高效的用能方式;四是面向全社会,具有平台性、商业性、服务性。
  
  2.构建综合能源解决系统
  
  新一代能源系统还需要包括源端、受端和传输等方面的科学和工程技术进行支撑。源端,特别是我国西部,需要大规模可再生能源的生产、存储、转化、消费整个链条中的系统科学、能源转化储存和综合利用科学及相关工程科学技术。受端,各类分布式能源生产、储存和需求消费中与电网紧密结合,实现高效、互补、综合利用链条中的系统科学和相关工程科学技术。传输,以电网为主干的新型输电、输能方式,以及网络构建的系统科学和新型输电、输能方式的工程科学技术。
  
  3.互联网思维下的电力系统
  
  以互联网思维建设、改造传统电力系统,需要具备三个层次。第一个层次是多能源互联互通,提高一次和二次能源综合利用效率,这也是新一代能源系统的目标。第二个层次是借鉴互联网及其扩展的网络技术,实现即插即用、能源路由器、大数据、云计算等对能源系统特别是分布式可再生能源、微网、用户在能源生产、消费、市场管理和服务的支持。第三个层次,就是催生能源生产、消费、服务的新业态和商业模式。这一层次电力行业过去很少考虑,而互联网的企业很多都是在商业模式上、在服务模式上下工夫,这一点非常值得能源和电力行业学习。新一代能源系统的核心目标是最大限度地开发利用可再生能源,最大幅度地提高能源综合利用效率。新一代能源系统应以电力为中心,以智能电网为主干,并涵盖智能能源网络,与信息技术、互联网进行进一步广泛融合。以互联网思维改造传统电力系统,是构建新一代能源系统的关键步骤。
  
  下面,笔者分享两篇国外的案例
  
  美国:加快研发向成果转化
  
  在智能电网和信息技术的蓬勃发展中,美国不断加大速度和力度,并取得了相当可喜的成果。美国智能电网技术的应用成果主要体现在以下四个方面。首先是通过信息技术的整合来转变和提升电网,即整合分布式电源系统,实现配电自动化,以及实现了分布式电网互联,包括可再生能源发电、电压控制技术、储能、电动汽车和需求侧响应等。其次是发展了驱动分布式电源的软件系统,这包括配电管理、分布式自动化、分布式能源管理系统,以及需求侧响应管理系统等。而高度的分布式自动化,有助于美国缩短在大风暴后的停电时间。再次是通过电压无功控制自动保护和优化,提升了电网的智能化,从而可以节约能源,降低系统的损耗,并提高应对前端的反应,保证了整个系统的可靠性。最后,智能电网在通信技术和网络安全方面也取得了发展。智能电网使用的通信系统包括无线、光纤,必须制定标准和协议,以改善不同系统之间的相互操作,进一步减少信息的延迟,同时加强网络的安全。
  
  韩国:促生绿色增长
  
  韩国是世界第十大能源消费国,韩国的经济发展迅猛的背后,依靠的是大量能源消耗的支撑。然而,韩国本身能源匮乏,仅仅在东部沿海地区有少量石油和天然气储量。作为世界能源消费大国,其96%能源需要进口,且进口额连年持续上升。此外,韩国的能源结构中,化石能源比重过高。2013年97%的发电动力来自于化石能源,而可再生能源只占韩国全部能源结构的2.9%。这一能源现状,不仅引发了韩国经济发展和环境保护之间的对立性矛盾,也对其能源安全构成了威胁。因此,如何降低能源成本、保障能源安全以及保护环境,成为韩国能源界普遍关注的重要话题。要解决这些问题,一方面要在能源供给方面提高可再生能源利用比例,另一方面要在能源需求侧提高能源利用效率。
(本文来源:国家电网杂志 转载请注明出处
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