智能電網(wǎng)下新能源與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)發(fā)展策略分析

熊堅

摘 ? 要：從傳統(tǒng)能源的優(yōu)勢和局限性角度分析新能源發(fā)電的機遇與挑戰(zhàn)，提出了在智能電網(wǎng)下新能源與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)整合建議。我國發(fā)展智能電網(wǎng)具有顯著的優(yōu)勢，信息革命和新能源革命的整合，是我國在智能電網(wǎng)環(huán)境下面臨的重要機遇。智能電網(wǎng)條件下新能源產(chǎn)業(yè)與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)，需要符合科學(xué)發(fā)展觀的內(nèi)涵，確保電網(wǎng)系統(tǒng)之間、電網(wǎng)系統(tǒng)各個要素之間保持一種相互協(xié)同、密切配合的協(xié)作狀態(tài)，確保新能源發(fā)電的持續(xù)供應(yīng)、可控制、靈活運用，同時滿足常規(guī)能源發(fā)電的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) ?新能源 ?常規(guī)能源 ?協(xié)調(diào)整合

中圖分類號：TM421 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0144-03

Abstract： This paper analyzes the opportunities and challenges of new energy generation from the perspective of the advantages and limitations of traditional energy， and puts forward Suggestions on the coordination and integration of new energy and conventional energy under the smart grid. The integration of information revolution and new energy revolution is an important opportunity for China to develop smart power grid. Smart grid under the condition of new energy industry and the coordination of conventional energy need to conform to the connotation of the scientific outlook on development， to ensure that the grid system， power grid system between the elements remain a mutual coordination and close cooperation between state of collaboration， to ensure a continuous supply of new energy power generation， control， flexible use， at the same time satisfy the healthy development of the conventional energy generation.

Key Words： Smart grid; New energy sources; Conventional energy; Coordination

智能電網(wǎng)是將一系列先進技術(shù)與原有的輸配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，智能電網(wǎng)的建設(shè)進一步提高了能源利用效率，減小了電網(wǎng)運行對環(huán)境的影響和電能損耗，不僅能夠提高供電的安全性、可靠性，還能為電力用戶提供增值服務(wù)。智能電網(wǎng)因其具有良好的兼容性，能夠滿足新能源發(fā)電接入的要求，并且改變了原有電網(wǎng)的運行模式。

我國作為全球最大的發(fā)展中國家，近年來一直保持較高的經(jīng)濟增長速度，GDP迅速增長，人民生活水平大幅提升，在這一過程中，傳統(tǒng)能源做出了巨大的貢獻(xiàn)。但隨著礦石類資源的持續(xù)消耗與二氧化碳排放量的不斷增長，對我國社會經(jīng)濟發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，我國節(jié)能減排壓力也越來越大。在新形勢下，實現(xiàn)能源節(jié)約與合理利用、降低能源消耗、提高能源利用率、積極發(fā)展新能源，既是緩解當(dāng)前能源供應(yīng)困局的重要舉措，也是電力經(jīng)濟發(fā)展體質(zhì)增效的重要手段。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，我國必須立足節(jié)能理念對現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，解決新能源與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)發(fā)展問題。

1 ?智能電網(wǎng)下新能源發(fā)電機遇與挑戰(zhàn)共存

1.1 智能電網(wǎng)下新能源發(fā)電的機遇

眾所周知，傳統(tǒng)能源是社會生產(chǎn)生活中常見的煤炭、石油和天然氣等資源。新能源則是相對于傳統(tǒng)能源的一個新概念，指代能夠進行開發(fā)利用的可再生能源，如風(fēng)能、核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮艿取？稍偕切履茉磪^(qū)別于傳統(tǒng)能源的顯著特點。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的社會環(huán)境下，還有一部分的新能源特指借助新技術(shù)實現(xiàn)對常規(guī)能源的創(chuàng)新利用，如潔凈煤、生物質(zhì)能、車載新型燃料等。新能源是一個歷史性的、動態(tài)的概念，伴隨科技的不斷發(fā)展，新能源的內(nèi)涵也會發(fā)生變化。現(xiàn)階段的新能源具有較為明顯的特征，第一是環(huán)境友好性，第二是可再生性，第三是能源儲量較大。如太陽能、氫能等，具有極大的能源儲量，并且來源于大自然，人類可以源源不斷地獲取。

國內(nèi)外發(fā)展智能電網(wǎng)的初衷也許各不相同，但有一個可以確定的共同點就是將新能源涵括到智能電網(wǎng)建設(shè)之中、并將新能源利用作為智能電網(wǎng)發(fā)展的核心部分。在國家電網(wǎng)公司實施的“一特四大”戰(zhàn)略中，明確指出未來國家電網(wǎng)建設(shè)要以特高壓為骨干網(wǎng)架，建設(shè)各地電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)，大力促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的發(fā)展[1]。當(dāng)前在電力產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，常規(guī)能源供應(yīng)不足的矛盾日趨嚴(yán)峻，新能源發(fā)電已是大勢所趨，而智能電網(wǎng)因其良好的兼容性，能夠很好的滿足新能源發(fā)電接入要求，逐漸改變電網(wǎng)運行結(jié)構(gòu)與模式。目前我國的風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電均得到大規(guī)模的開發(fā)和利用，而一次能源發(fā)電的比例逐步降低，可以預(yù)見，未來新能源發(fā)電必將成為電力產(chǎn)業(yè)的主流能源。

1.2 智能電網(wǎng)下新能源發(fā)電的挑戰(zhàn)

在十二五期間，為了促進清潔能源的發(fā)展，我國加大了政策力度，積極發(fā)展水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電，并不斷加強清潔能源開發(fā)利用和發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，增加了對清潔能源的經(jīng)濟投入，不斷提高清潔能源的科技創(chuàng)新能力與清潔能源設(shè)備制造力。在過去的5年間，非化石能源發(fā)展裝機增加至5.3億kW，占比提高至35%。非化石能源發(fā)電量增加至15.2萬億kW·h，占比提高至27.8%[2]。當(dāng)前電力領(lǐng)域水電裝機、核電裝機、風(fēng)電裝機、并網(wǎng)太陽能發(fā)電等發(fā)展迅速。可以說，我國新能源的發(fā)展成績顯著，并逐步邁向快速、高效發(fā)展的新征程。但根據(jù)《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年發(fā)展規(guī)劃綱要》，截至2020年我國非化石能源占一次能源消費總額的比重預(yù)計為15%，單位GDP CO2排放比預(yù)計較2015年下降18%，表明當(dāng)前新能源的發(fā)展面臨著巨大挑戰(zhàn)，且新能源的可持續(xù)發(fā)展仍舊任重道遠(yuǎn)，需要作出更大的犧牲和更多努力。

新能源的特性決定了新能源發(fā)電除了屬于生態(tài)友好的綠色產(chǎn)業(yè)外，還屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，技術(shù)研發(fā)成本較高，新能源所轉(zhuǎn)化的電能成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)能源所轉(zhuǎn)化的電能成本。阻礙我國新能源發(fā)電的根本因素也不只是發(fā)電成本，而是來自于電網(wǎng)。我國新能源資源豐富的地區(qū)大部分用電負(fù)荷較小，大規(guī)模的新能源發(fā)電面臨著區(qū)域電網(wǎng)難以消納的嚴(yán)峻問題。因此新能源發(fā)電需要重點解決的問題是新能源發(fā)電效率不高、并網(wǎng)傳輸難度大等問題。在《新能源產(chǎn)業(yè)振興和發(fā)展規(guī)劃》中指出，到2020年新能源占我國一次能源消費比重將升至15%以上，除水電外的新能源占我國一次能源消費比重有望升至6%[3]。由此可以看出，新能源發(fā)電盡管發(fā)展前景廣闊，但未來一段時間內(nèi)新能源在我國能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比例仍舊較輕，傳統(tǒng)能源在未來數(shù)十年的消費結(jié)構(gòu)中將長期占據(jù)主導(dǎo)地位。實際上新能源發(fā)電與常規(guī)能源發(fā)電看似是兩個相對立概念，但新能源與常規(guī)能源的關(guān)系并不矛盾，也不存在競爭，兩者之間的關(guān)系是相輔相成、相互協(xié)同、優(yōu)勢互補的。

2 ?智能電網(wǎng)下信息革命與新能源革命的整合

智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流趨勢，其核心技術(shù)在于數(shù)字化電網(wǎng)系統(tǒng)、信息化電氣設(shè)備、分布式能源系統(tǒng)。和訊網(wǎng)有報道稱“IT產(chǎn)業(yè)的深度革命與能源革命將成為孿生兄弟，智能電網(wǎng)改革將推動能源革命的深度裂變”。《財富》雜志認(rèn)為，伴隨配電系統(tǒng)進入計算機時代，數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)將使美國能耗整體降低10%，與此同時，減少約25%的溫室氣體排放量、節(jié)省數(shù)百億美元的電廠建設(shè)經(jīng)濟投入。智能電網(wǎng)這一技術(shù)革命，通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將能源資源開發(fā)、輸送、轉(zhuǎn)換、輸配電、供電、售電、電力服務(wù)、蓄能、電力客戶、電氣設(shè)備等連接在一起，充分利用天然氣、風(fēng)能、太陽能、水能、核能、廢棄資源等，借助分布式能源系統(tǒng)、科技化的蓄能和蓄電系統(tǒng)等將能源利用效率與能源供應(yīng)安全提高到全新水平。

智能電網(wǎng)通過電力網(wǎng)建立了通信系統(tǒng)，改變了當(dāng)前電氣設(shè)備與信息產(chǎn)品的基本概念，面向智能電網(wǎng)，人類需要面向現(xiàn)代化信息技術(shù)重新定位電器產(chǎn)品，開展信息化家電的設(shè)計與制造，在這一過程中需要通過整合各種信息網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交互，通過優(yōu)化電力需求實現(xiàn)能源利用率、設(shè)備利用率、投資收益的大幅度提升。一方面降低電網(wǎng)運行煤耗，一方面提高發(fā)電設(shè)備的利用效率與安全性，通過多維度的技術(shù)整合，實現(xiàn)新能源開發(fā)、節(jié)能減排、資源綜合利用、電力需求側(cè)管理、綠色配額交易的一體化建設(shè)。

信息技術(shù)使智能電網(wǎng)建設(shè)成為可能，在智能電網(wǎng)建設(shè)的前提下，信息技術(shù)與新能源的整合將會帶來各式各樣的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新服務(wù)等。我國發(fā)展智能電網(wǎng)具有顯著的優(yōu)勢，如果能夠緊緊把握住智能電網(wǎng)建設(shè)的脈搏，堅持改革開放的心態(tài)、堅持優(yōu)化發(fā)展的戰(zhàn)略，很可能成為智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的佼佼者，參與到智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定之中。信息革命與新能源革命的整合需要多項技術(shù)與多種產(chǎn)品的協(xié)同配合，智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的齊頭并進如果缺少電力公司和電氣制造廠商的配合，則難以形成實用性強、節(jié)能性好的產(chǎn)品。如果電氣制造企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)能夠結(jié)合需求側(cè)管理開發(fā)有價值的實用智能電器，我國必將在終端產(chǎn)品市場上占據(jù)制高點。

信息革命和新能源革命的整合，是我國在智能電網(wǎng)環(huán)境下面臨的重要機遇，也是一項重大的挑戰(zhàn)。在機遇與挑戰(zhàn)并重的背景下，電網(wǎng)企業(yè)可以搶占先機，大力發(fā)展分布式能源、電網(wǎng)信息技術(shù)、常溫超導(dǎo)輸電技術(shù)，使智能電網(wǎng)成為新的網(wǎng)絡(luò)信息渠道，并作為電力需求側(cè)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。我國電網(wǎng)企業(yè)具有極強的執(zhí)行力，在發(fā)展特高壓電網(wǎng)、應(yīng)對冰雪災(zāi)害和地震災(zāi)害方面取得的成就有目共睹。面臨信息革命與新能源革命的整合，我國電網(wǎng)企業(yè)有望成為未來新技術(shù)的領(lǐng)跑者，主導(dǎo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與通信協(xié)議的制定，積極開發(fā)智能化電器，智能電網(wǎng)引導(dǎo)的新技術(shù)也必將引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)振興，促進電力經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

3 ?面向智能電網(wǎng)環(huán)境協(xié)調(diào)新能源與常規(guī)能源的方式

智能電網(wǎng)的特征包括能夠自愈、自動抵御攻擊、最大限度滿足客戶用電需求;智能電網(wǎng)對不同發(fā)電形式接入時的兼容性更強，能夠保證電網(wǎng)持續(xù)處于高效穩(wěn)定運行狀態(tài)。智能電網(wǎng)支持新能源發(fā)電的正確、合理接入，同時也能夠適應(yīng)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的接入，既能夠滿足電力需求側(cè)管理功能，也能實現(xiàn)用戶高效互動，更好的滿足用戶電力需求。新能源發(fā)電的優(yōu)勢在于可再生、可屬地化開發(fā)、可分散式利用，其最為突出的優(yōu)點是環(huán)保，但缺點也十分明顯，如能量密度低、具有波動性、具有不穩(wěn)定性和間隙性[5]。新能源發(fā)電明顯區(qū)別于常規(guī)能源，給電網(wǎng)運行帶來的巨大困難。要實現(xiàn)智能電網(wǎng)條件下新能源產(chǎn)業(yè)與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)，需要符合科學(xué)發(fā)展觀的內(nèi)涵，確保電網(wǎng)系統(tǒng)之間、電網(wǎng)系統(tǒng)各個要素之間保持一種理想狀態(tài)，相互協(xié)同、良好搭配、緊密協(xié)作。新能源與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)作為一個演化過程，是一個由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的良性發(fā)展過程，無論是新能源發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展還是常規(guī)能源發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化，都要考慮系統(tǒng)和系統(tǒng)各要素之間的協(xié)同關(guān)系，堅決不損壞其他系統(tǒng)和系統(tǒng)要素，不單一追求某一方面的發(fā)展、進步，也不受到某個單一系統(tǒng)或系統(tǒng)要素的制約，更多追求整體系統(tǒng)或要素整體的全局發(fā)展，做到綜合性、整體化、均衡性的發(fā)展。

智能電網(wǎng)下新能源與常規(guī)能源的相互促進、相互協(xié)調(diào)要求兩者發(fā)展速度同步、技術(shù)相互適應(yīng)、發(fā)展規(guī)模均衡、技術(shù)發(fā)展與政策法規(guī)配套。立足新能源發(fā)電，在智能電網(wǎng)條件下，確保新能源發(fā)電的持續(xù)供應(yīng)、可控制、靈活運用，同時滿足常規(guī)能源發(fā)電的健康發(fā)展。一方面提高智能電網(wǎng)接納新能源發(fā)電的能力，滿足新能源發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的需求;另一方面實現(xiàn)整個電網(wǎng)系統(tǒng)的科學(xué)整合，為新能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)提供便利條件。就我國電力發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國化石能源裝機占總數(shù)50%以上，預(yù)計到2020年，我國煤電占比約為55%，水電占比約為18%，風(fēng)電占比約為10%，氣電占比約為5%，核電占比約為3%，太陽能發(fā)電占比約為5%，生物質(zhì)發(fā)電占比約為5%[6]。我國電力產(chǎn)業(yè)格局受電源與負(fù)荷的影響較大，因煤炭資源主要集中分布于西部、北部和中東部，故當(dāng)前“西電東送”、“北電南送”的電力格局短期內(nèi)不會轉(zhuǎn)變。基于智能電網(wǎng)環(huán)境實現(xiàn)新能源與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)，近期目標(biāo)主要是由火力發(fā)電、水力發(fā)電主導(dǎo)的發(fā)電逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛痣姟⑺娕c新能源發(fā)電并重的共同發(fā)展新格局。

能源資源與電力負(fù)荷需求之間的矛盾日益加深，智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)備受重視，也勢在必行。伴隨節(jié)能減排的深入發(fā)展與電力供求關(guān)系的緩和，我國逐步開始加大力度調(diào)整電力行業(yè)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，逐步清除常規(guī)能源發(fā)電行業(yè)的弊端，在新能源發(fā)電日漸成熟的過程中逐漸“關(guān)小”常規(guī)能源的步伐，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有電力工業(yè)結(jié)構(gòu)。在十三五期間，新能源與常規(guī)能源的協(xié)調(diào)重點在于深入改革火力發(fā)電主導(dǎo)的電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，深化調(diào)整火力發(fā)電電源建設(shè)，以智能電網(wǎng)綜合優(yōu)化能源配置的優(yōu)勢，實現(xiàn)電力工業(yè)能源結(jié)構(gòu)的合理配置，不斷優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)布局。

面向智能電網(wǎng)實現(xiàn)新能源與常規(guī)能源的有效協(xié)調(diào)，需要結(jié)合新能源與常規(guī)能源各自不同的特點，綜合運用新思維合理規(guī)劃配置能源結(jié)構(gòu)，使新能源與常規(guī)能源的優(yōu)勢最大限度的發(fā)揮出來，完成電網(wǎng)運行的新使命。第一，能夠接受大規(guī)模集中式、分布式的新能源發(fā)電，使智能電網(wǎng)成為新能源電力的輸配電網(wǎng)絡(luò)。第二，將分布式電源、能源綜合高效利用系統(tǒng)、科學(xué)規(guī)范儲能裝置與電網(wǎng)融合起來，打造高效率、靈活性好的電網(wǎng)。第三，依托智能電網(wǎng)提升供電可靠性，建設(shè)合理、安全、高效的電力供應(yīng)系統(tǒng)和能源分配系統(tǒng)。第四，整合信息資源與能源資源、信息資源，打造電網(wǎng)系統(tǒng)綜合服務(wù)體系。

4 ?結(jié)語

基于智能電網(wǎng)建設(shè)的大環(huán)境，我國積極在風(fēng)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等新能源板塊均衡發(fā)展，這種多元化發(fā)電模式不但滿足了社會和經(jīng)濟發(fā)展對電能的需求，同時也優(yōu)化了電力能源結(jié)構(gòu)。以往發(fā)展常規(guī)能源所積累的經(jīng)驗與技術(shù)，可以促進常規(guī)能源的清潔、高效利用，可以使新能源更加有效、實用，并催生各種清潔能源技術(shù)。以科學(xué)、創(chuàng)新的思維合理規(guī)劃配置新能源和常規(guī)能源，可實現(xiàn)取長補短，為建設(shè)新能源電力輸送和分配網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)高效靈活智能能源網(wǎng)絡(luò)、提高供電可靠性、形成綜合服務(wù)體系提供保障。

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