可再生能源與智能電網(wǎng)構(gòu)建的未來電力系統(tǒng)

蔣鵬儀

（云錫股份有限公司銅業(yè)分公司 云南個(gè)舊 661000）

隨著可再生能源技術(shù)的發(fā)展，許多技術(shù)成熟的國家已經(jīng)開始逐步將可再生能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作。以替代傳統(tǒng)的化石燃料。在其表現(xiàn)出巨大市場潛力的同時(shí)。新能源發(fā)電技術(shù)與現(xiàn)有電網(wǎng)負(fù)荷之間存在的矛盾也逐漸凸顯出來，并制約了其發(fā)展。尋找一種可以調(diào)和兩者間矛盾的辦法已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)迫切需要解決的問題。

1 可再生能源發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)

可再生能源發(fā)電技術(shù)主要包含風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等。可再生能源發(fā)電技術(shù)相比于傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)，具有清潔、無污染或污染小、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。將會(huì)是未來電力系統(tǒng)的重要組成部分。可再生能源發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢與存在的缺陷見表1。

表1 可再生能源發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢與缺陷

2 電網(wǎng)負(fù)荷的變化

電網(wǎng)負(fù)荷通常隨人類的作息時(shí)間呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。但可以分為以下三種:基本負(fù)荷、中間負(fù)荷和高峰負(fù)荷。

基本負(fù)荷占電網(wǎng)負(fù)荷的比重較大，但需求量穩(wěn)定，承擔(dān)這部分負(fù)荷的電廠燃料和運(yùn)營成本相對較低。中間負(fù)荷需要電廠按照電網(wǎng)負(fù)荷的變化進(jìn)行生產(chǎn)，可以根據(jù)歷史負(fù)荷的變化情況進(jìn)行預(yù)測。高峰負(fù)荷則難以預(yù)測，需要電廠在電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到峰值時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)，所以需要電廠具備靈活的操作條件。

圖1[1]為美國加利福尼亞州2009年某一天之內(nèi)電網(wǎng)負(fù)荷的情況。

結(jié)合圖表可以看出，可再生能源發(fā)電技術(shù)普遍存在波動(dòng)性、隨機(jī)性、難以儲(chǔ)存、易受外界環(huán)境變化的影響等缺陷，這給電網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)度造成了一定的困難，制約了可再生能源的推廣和使用。

圖1 美國加利福尼亞州電網(wǎng)負(fù)荷在一天之內(nèi)的變化

3 智能電網(wǎng)技術(shù)

為了調(diào)和現(xiàn)有可再生能源發(fā)電技術(shù)與電網(wǎng)負(fù)荷之間的矛盾，智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。美國電力科學(xué)研究院給出智能電網(wǎng)的定義為：一個(gè)由眾多自動(dòng)化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實(shí)現(xiàn)所有的電網(wǎng)運(yùn)作，具有自愈功能；快速響應(yīng)電力市場和企業(yè)業(yè)務(wù)需求；具有智能化的通信架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)。

因此，智能電網(wǎng)技術(shù)可以根據(jù)各種可再生能源技術(shù)的特點(diǎn)對發(fā)電、輸送、變壓、分配、用電以及儲(chǔ)存各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化的調(diào)度[2]。最大化地利用各種可再生能源。實(shí)現(xiàn)能源的最優(yōu)化配置。

表2[1]列出了針對不同負(fù)荷下可替代現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)的可再生能源發(fā)電技術(shù)。

表2 針對不同負(fù)荷可供選擇的可再生能源發(fā)電技術(shù)

在此背景下，許多國家憑借其在技術(shù)和資金上的優(yōu)勢，已經(jīng)展開了相關(guān)方面的探索和研究：

美國于2003年發(fā)布的“Grid2030”計(jì)劃預(yù)計(jì)將在2030年建成建成全自動(dòng)、高效能、低投資、安全可靠、靈活的輸配電系統(tǒng)；

歐盟在“歐盟能源戰(zhàn)略2020”的框架下，于可再生能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域推出了相應(yīng)的計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)其在2020年前能源消費(fèi)節(jié)約20%的目標(biāo)；

中國國家電網(wǎng)公司在2009年提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念，并計(jì)劃于2020年基本建成中國的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

圖2[3]為美國預(yù)期2050年西部建成智能電網(wǎng)以后的負(fù)荷情況。

圖2 2050 年美國西部智能電網(wǎng)預(yù)期負(fù)荷

從圖中可以看出，未來電力系統(tǒng)中可再生能源將占主要地位，傳統(tǒng)燃料將會(huì)逐步被取代直至淘汰。智能電網(wǎng)的調(diào)節(jié)也會(huì)使電能得到更充分的利用，減少不必要的浪費(fèi)。

4 結(jié)語

得益于可再生能源發(fā)電技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)使未來的環(huán)境、生獲得到極大的改善。兩者相輔相成，未來的電力系統(tǒng)將會(huì)變得更加環(huán)保、安全、高效。相關(guān)的探索和研究將成為今后業(yè)內(nèi)長期而艱巨的任務(wù)。

[1]Craig Turchi，Solar Power and the Electric Grid[J/OL]，NREL Energy Analysis，2010.

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)知識(shí)讀本[M].北京:中國電力出版社，2010.

[3]Paul Denholm,Maureen Hand,Trieu Mai,The Potential Role of Concentrating Solar Power in Enabling High Renew ables Scenarios in the United States[J/OL]，NREL Energy Analysis，2012.