發(fā)展以風電和太陽能為主的新能源,是解決化石能源所面臨突出問題的必然趨勢。目前世界各國都在大力推動新能源的發(fā)展。
新能源發(fā)展存在突出的問題
一是隨機性和波動性,光伏發(fā)電和風電高度依賴于天氣和氣候,所以它們上網(wǎng)后對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行影響很大。
二是風電和光伏發(fā)電資源分布的不均勻性,我國規(guī)劃的風電、光伏發(fā)電基地,大部分都在北部或西北,但是用電負荷中心都在中東部地區(qū),所以就存在新能源傳輸和消納的問題。
智能電網(wǎng)技術創(chuàng)新
根據(jù)新能源發(fā)展存在的問題,近年來我國在智能電網(wǎng)技術方面做了大量的創(chuàng)新工作,助力新能源的發(fā)展。
智能電網(wǎng)技術創(chuàng)新主要包括三項技術。
第一項技術是輸電技術,它的作用主要是支持大規(guī)模的新能源開發(fā),將其輸送到負荷中心。
第二項技術是大規(guī)模的新能源接網(wǎng)、并網(wǎng)技術,前兩年出現(xiàn)了風電、光伏發(fā)電并網(wǎng)難的問題,實際上是因為風電、光伏發(fā)電發(fā)展很快,而我們對新能源并網(wǎng)技術研究得不夠,所以這幾年我國加快了研究大規(guī)模風電、光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術,支持新能源的大規(guī)模開發(fā)。
第三項技術是智能配用電技術,因為新能源除了大規(guī)模的集中開發(fā)外,還有分布式的,在新能源分布式并網(wǎng)方面也存在技術上的難題。
1、輸電技術
第一項先進輸電技術包括特高壓輸電技術和柔性輸電技術。目前國家電網(wǎng)公司已經(jīng)建成“三交四直”特高壓工程,正在建設“四交六直”特高壓工程,其中主流輸電等級提升至1100千伏,輸送容量1200萬千瓦?,F(xiàn)在哈密到鄭州的特高壓線路,將哈密的風電、火電打捆送到河南,支持了新能源的大規(guī)模開發(fā)。中國的特高壓技術還走出了國門,國家電網(wǎng)公司中標巴西美麗山水兩期項目,不僅實現(xiàn)技術輸出,還成立聯(lián)合公司負責項目的建設運營,所以說中國在輸電技術方面已位于世界前列。
另一個先進輸電技術是柔性輸電技術。近幾年柔性直流輸電技術發(fā)展迅速,但由于目前直流輸電技術還是端對端、點對點的,存在只能控制關合,靈活性差的問題,未來將利用可關控全面控制技術來解決。國家電網(wǎng)公司正在張家口地區(qū)研發(fā)建設柔性直流電網(wǎng)示范工程,未來張家口將成為新能源集中發(fā)展的要地,整個工程裝機將達到5000萬千瓦,這將是全世界電壓等級最高的柔性直流工程。
2、大規(guī)模的新能源接網(wǎng)、并網(wǎng)技術
第二項先進技術是大規(guī)模新能源并網(wǎng)技術。針對新能源的隨機性,近幾年中國電力科學研究院風能研究所依據(jù)我國1000余個新能源場站三年以上的數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)分析,揭示新能源規(guī)律,提出創(chuàng)新方法,提高新能源預測精度。現(xiàn)在我國在新能源預測精度方面已經(jīng)趕上了國際先進水平。
國家電網(wǎng)公司在研發(fā)新技術的同時還研發(fā)功率預測系統(tǒng),包括風電和光伏功率預測系統(tǒng),對100多個風電場進行了布局。預測好了還要調(diào)度得好,前段時間的棄風棄光程度很高,這種現(xiàn)象不是技術問題,是政策問題,是利益的博弈。國家電網(wǎng)公司為了保障新能源上網(wǎng),進行了優(yōu)化調(diào)度。
另外,由于新能源的波動性,如何讓新能源配合電網(wǎng)穩(wěn)定運行,就要研發(fā)大規(guī)模的儲能技術。以前我國的儲能技術都是進口的,現(xiàn)在實現(xiàn)了全面國產(chǎn)化。國家很重視蓄能技術,目前正在建設8座蓄能電站,可為風光上網(wǎng)提供有力支持。此外,
針對風電、光伏發(fā)電本身存在的缺陷,如抗導能力差、低電壓穿越時容易脫網(wǎng)等問題,國家電網(wǎng)公司還專門研發(fā)了控制技術,就是保證電網(wǎng)故障時能堅持運行一段時間,維護電網(wǎng)安全運行。目前該技術已經(jīng)應用,對電網(wǎng)的安全性有很大的提升。
還有一項技術是虛擬同步技術,它可以使光伏、機電元件產(chǎn)生慣性,在不需要人工調(diào)節(jié)的情況下就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,目前該技術已經(jīng)研發(fā)成功。運用這些技術后,我國增加了130多億度的新能源電力,我國在新能源裝機及技術方面已和國際處于同步水平。
3、智能配用電技術
最后一項技術是智能配用電技術。配電網(wǎng)直接面向用戶,未來配電網(wǎng)將面對分布式接入,電動汽車也將互動起來,電動汽車既是一種負荷,又可以在需要時作為一種電源提供電。根據(jù)現(xiàn)在電網(wǎng)的互動性質(zhì),配電網(wǎng)需要實現(xiàn)智能化。傳統(tǒng)配電網(wǎng)在可靠性方面要實現(xiàn)信息監(jiān)控,在自愈技術方面及快速消化新能源等方面還有很多技術要改革。
用電技術更是與老百姓息息相關,我國在智能用電方面是和國際接軌的,特別是在用電信息采集和電動車的充放電設施及智能樓宇園區(qū)、智能家居方面的創(chuàng)新工作做得很多。國家電網(wǎng)公司在用電信息采集上提前布局,為客戶安裝智能電表,提高互動性。目前,國家能源局已經(jīng)開展了30個光伏示范項目。將來新能源在配網(wǎng)接入后,會直接對用戶有影響,還需要儲能技術相配合。
近年來,我國大規(guī)模發(fā)展輸電技術、新能源并網(wǎng)、智能配用電技術等,智能電網(wǎng)技術對新能源的發(fā)展起到了有力的支持作用。但是由于我國自身特點,發(fā)展上有很多無序和非理性的東西,新能源發(fā)展速度太快,電網(wǎng)和電源發(fā)展規(guī)劃的不協(xié)調(diào)使得棄風棄光現(xiàn)象嚴重。國家“十三五”規(guī)劃對于新能源消納問題正在采取舉措解決。新能源的開發(fā)利用,不僅是技術層面,還需要國家不斷完善激勵政策,推動新能源不斷發(fā)展。