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余贻鑫院士:离开分布式谈智能电网不可取

日期:2019-07-17    来源:中国能源报  作者:李玲 朱妍

国际电力网

2019
07/17
08:46

关键词: 余贻鑫 分布式能源 智能电网 能源互联网

  数以亿计的用户,在家庭、办公室和工厂自行利用可再生能源发电,由此产生的绿色能源通过“能源互联网”彼此分享,就像在线创造和分享信息一样——这是2011年美国学者杰里米·里夫金在其所著的《第三次工业革命》中描述的愿景,也是中国工程院院士、天津大学教授余贻鑫多次提及的发展构想。如今,随着能源互联网产业加速推进,上述构想正在走向现实。
 
  “为适应能源转型,我们需要一个功能合理的现代电网来集成各相关方,并提高能源脱碳、转化与利用过程的效率。这个电网就是带有颠覆性的智能电网,以智能电网为核心的综合能源系统也将成为能源互联网的物理载体,乃至核心。”近日在接受记者采访时,余贻鑫进一步解释称。
 
  那么,能源互联网产业如何推动智能电网的建设?反过来,智能电网发展又将如何助力能源转型?
 
  可实现用户想用电就用电、想卖电就卖电
 
  近年来,电网智能化工作在我国持续推进。但余贻鑫认为,其进程依然偏慢。“我从2006年开始提出智能电网概念,目前已有13年时间。然而,我国对智能电网,特别是分布式电源的认识长期不深入,因此吃了一些亏。”
 
  余贻鑫口中的“智能电网”,是指电网的第二次智能化进程。他介绍,第一次智能化始于可靠性、安全性等诉求。“以纽约大停电为契机,美国政府提出把计算机技术充分用起来,在22万伏以上的变电站装上大量的远方终端单元,并通过系统收集实时数据,建立能量管理系统。“这套管理模式已发展了几十年,只是由于当时的信息技术成本过高,制约了其进一步的推广。”
 
  而今,通讯、信息技术快速发展、成本降低,让电网应用成为可能,且具有非常明显的效益优势。“第二次智能化重点在于11万伏及以下的电网。”余贻鑫解释,与传统电网相比,智能电网通过电力和信息的双向流动,建立起高度自动化和广泛分布的能量交换网络,终端用户由此可参与电网优化运行,容纳全部发电和储能选择;同时,智能电网可使得新产品、新服务和新市场成为可能,为数字经济提供电能质量,并实现优化资产利用和高效运行,对系统干扰、自然灾害等破坏可作出迅速反应,使其恢复运行。
 
  换言之,现在的智能电网更强调用户参与。“就像计算机上网一样,希望实现一般用户想用电就用电、想卖电就卖电,不需要向谁请示。这样一来,电网末梢就多出很多电源,好比原来是从树根向树叶输送,现在树叶端就已具备电源,整体运行方式将发生革命性变化。”余贻鑫称。
 
  高比例分布式可再生能源需要智能电网
 
  “对智能电网发展的重视程度,我认为再怎么强调也不为过。”余贻鑫进一步表示,电网的第二次智能化,更是在能源转型中扮演重要角色。
 
  余贻鑫指出,能源革命进程加速,对风光等可再生能源的利用提出更高要求。按照国家发改委能源研究所预测,到2035年,我国风光发电占总电量的比重将达到25%左右;到2050年,该比例将进一步提升至50%左右。
 
  “我国拥有丰富的风光资源,现已证实可满足远景开发需求。但未来,高比例风光利用也给电网稳定带来挑战。”余贻鑫表示,由于风光资源的间歇性、波动性及不确定性,与之相匹配的灵活电源必不可少。
 
  在我国电力系统中,灵活电源的比重现仅为5.6%,约相当于美国的1/8、德国的1/4。也就是说,面对大规模、远距离输送模式的送端系统,火电电量至少占到打捆电量的69%,每产生1千瓦时的可再生能源电量至少产生2千瓦时的火电,受电端可再生能源电量渗透率仅为11.52%,与高比例可再生资源发展目标相悖。“相比之下,就地开发与利用模式更可取。”余贻鑫称。
 
  “就地利用的风电形成一个个分区,电网系统接入这些分布式电源后互相备用,一定区域的系统可通过孤岛运行,在故障期间继续向负荷供电,尤其是向部分重要负荷供电。这样的控制和运行方式,可大大提高电网系统的可靠性与韧性。”余贻鑫表示,通过智能电网实现电力和信息的双向流动,把云计算、大数据等分布式计算等优势引入电网,达到信息的实时交换和设备层面瞬时的供需平衡。“智能电网就是一个典型的物联网,极具颠覆意义。”
 
  智能电网既是“动力网”也是“通讯网”
 
  “没有智能电网的支持,高比例分布式可再生能源难以克服瓶颈;反过来,若离开广泛的分布式电源,我认为谈智能电网也是一件可笑的事情。”提及具体做法,余贻鑫表示,智能电网既是一张“动力网”,也是一张“通讯网”,目标在于建立一个高度自动化和广泛分布的能量交换网络,就像互联网那样去改变人们的生活、工作等方式。
 
  在此基础上,智能电网建设既包括通信、信息技术集成,分布式可再生能源发电集成,也涉及输电系统、配电网、成熟市场等配合。“尤其在用户需求配合方面,为实现需求响应,现在要做的是通过用户电表,带动整个电网最末梢一公里通信线路的完善。因为上面的线路已经建得很好了,完善‘最后一公里’,不止对电网本身有好处,也为智能城市的整体发展提供了契机。”
 
  此外,余贻鑫提醒,目前还有一些潜在的分布式电源同样值得关注,给智能电网发展提出新的要求。
 
  以电动汽车为例,余贻鑫称,其用电量十分可观,甚至在部分城市家庭,把家中其他用电设备加起来,也不抵一辆电动汽车的耗电量。根据现有规划,到2030年,我国电动汽车保有量最高将达8000万辆,对应电池容量24亿千瓦时。“未来,电动汽车不仅是一个大功率电器,也可以是重要的分布式储能装置。管理不好,会给电网增加压力;管理得好,在低谷时用电时可作为重要调节手段。因此,包括市场、技术等支持在内,智能电网也应该为这样的潜在电源提供一个即插即用的平台。”
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