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相辅相成:智能电网如何推动光伏风电消纳

来源:吉利通资讯网
  

  毋庸置疑,未来的能源体系肯定是可再生能源主导的。届时,可再生能源发电是主要模式,电能在终端能源中的比重将上升。

  中国科学院电工研究所所长肖立业在第十二届中国电气工业发展高峰论坛上对记者表示,理想的电网能够将广域范围的各种变幻莫测的电力资源转变成满足变幻莫测的电力需求所需要的资源,并保障电网安全可靠。因此,可以把智能电网看成是一个“能源计算网络”,用户从能源计算网络中获取可靠的电力。

  肖立业认为,未来,智能电网关键技术的发展方向是可再生能源时空互补性、直流电网技术、超导与新材料技术的应用、信息技术的运用与智能微网技术。

  整合时空互补性

  时下,能源互联网是一个火热的议题。

  而智能电网与能源互联网主要是可再生能源与信息的融合,即通过可再生能源发电及电网和信息的融合,通过热转化及热力网方式与信息的融合,通过转化成氢、合成燃料等与电网、热力网及信息的融合,通过市场与信息融合。

  众所周知,可再生能源输出功率依赖于天气,随机性强,具有间隙性和波动性。而电力系统是一个复杂的动态过程,需维持供电和用电的实时平衡,保证系统的安全稳定性。这就形成了一对矛盾。

  目前,我国智能电网面临的挑战之一是有功功率实时平衡,挑战之二是发电资源和负荷地理分布不均衡。因此,构建广域电网仍将是我国智能电网发展的必然趋势。

  合理利用广域可再生能源时空互补性可以实现能源网跨地理区域资源优化配置,同时能有助于改善电网有功功率的瞬态平衡问题,提高电网运行经济性和稳定性。

  例如,中国科学院电工研究所此前开展的“我国广域风能时空互补性调查研究”结果显示,较单个站点,广域风能时空互补后,功率满发或为零的情况较少,总输出功率波动明显减缓。所有区域互补后,广域风能输出功率呈现“日高夜低”的波动特性,发电功率峰值出现在下午15:00左右,与负荷波动曲线呈一定相似性。在夏季,其功率与华东电网负荷的相关系数达0.601。

  各区域内风能互补后,其1分钟时间尺度输出功率波动率相比单个站点下降48.8%、74.7%,10分钟尺度风电功率波动下降56.6%、69.1%,已满足或非常接近国家电网对接入风电波动率的要求。广域风能时空互补后,无需配置或者配置很少容量的储能便能满足现行我国风电的并网要求。

  时空互补对未来可再生能源规模化利用将产生重大影响。如,节约区域线路传输容量,解决风电远送;同一电网,可再生能源可渗透率增大;电网内旋转备用容量需求减少;解决“三北”电网调峰难、弃风过多的现象;功率输出更加稳定、预测精度提高。

  未来,广域可再生能源的时空互补技术的发展方向包括:未来可再生能源输电网结构的构建;包含可再生能源电网的运行方式;大电网不同时间尺度下储能需求评估,跨区域多端直流输电线路容量优化。风光互补、风水互补解决“三北地区”弃风过多的问题。风光、风水、风光水打捆直流外送电力。多层次直流环网。

  未来配电网应能有效整合各种资源的时空互补性,可再生能源燃料、生物质能、水电均是可调度能源,规模较大。因此,肖立业认为,完善的输配电网也许并不需要大规模储能系统,储能系统将可能仅限于微网层面以保障用户供电可靠性和实现需求侧响应。

  电气设备的重要意义

  肖立业指出:“改变电网的结构和运行模式、提升电气设备的性能和研制新型电气设备,对于解决电网的问题非常关键。特别是,基于新材料的新型电气设备和具有自适应功能的电气设备,对于未来电网发展具有重要意义。”

  在肖立业看来,未来,电网运行模式将逐步向直流转变。因为直流输电网不存在交流输电网的稳定性问题,适合于构建超大规模电力网络,特别适合于不稳间歇性、不稳定性电源的规模化接入,电网的运行与电源动态特性无关,可更加方便接入不同类型的电源。直流输电距离远,单位输送功率造价低,网络损耗相对小,另一极发生故障时可单极运行,对环境无电磁干扰,控制灵活等。


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