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摘要:本文在阐述综合资源规划的涵义、核心理念及应用成果的基础上,对综合资源规划的现状进行了分析,从实施综合资源规划的障碍、智能电网的特点、智能电网对综合资源规划的影响三个方面入手,分析并针对如何建设智能电网环境下的综合资源规划提出了相应的建议。
关键词:智能电网;综合资源规划;互动电能
作者简介:谢传胜(1965-),男,江西大余人,华北电力大学经济与管理学院,教授,主要研究方向:电力市场、电力规划;
侯文甜(1987-),女,安徽宿州人,华北电力大学经济与管理学院硕士研究生,主要研究方向:电力市场理论及应用。(北京 102206)
自进入信息时代,全球资源环境面临巨大压力,在传统化石能源不断枯竭的同时对于能源总体需求却不断加大,为了人类的可持续发展,解决能源供求的矛盾,在寻求可再生能源用于电能的生产的同时着眼于用户潜在的节电资源。在此背景下,综合资源规划(Integrated Resource Planning,IRP)正逐渐在我国展开。
综合资源规划以最小成本规划方法为基础,以需求预测、需求侧分析、供应侧分析、综合优化为手段,通过高效、经济、合理地利用供应侧和需求侧资源,在保持能源服务水平的前提下,能够使整个系统的社会总成本最低,能够实现提高用电效率和环境保护的目的。[1-3]目前,综合资源规划的研究已逐步成熟,文献[4]介绍了发达国家综合资源规划工作的启示,文献[5]给出了综合资源规划的组合计算模型,文献[6,7]给出了IRP潜力分析和成本效益分析方法,文献[8]分析了我国应用IRP的可能方式,文献[9,10]分别介绍了IRP在我国上海地区和深圳地区的试点研究成果。上述成果多侧重于综合资源规划的技术研究和模型的建立,然而现阶段我国逐步建设智能电网,面对变化的智能电网建设的背景,综合资源规划工作如何开展则尤为重要。
随着能源压力的逐渐加大和电网改造的迫切需要,在智能电网建设中我国实施综合资源规划志在必行。本文对综合资源规划的现状进行了分析,从实施综合资源规划的障碍、智能电网的特点、智能电网对综合资源规划的影响三个方面入手,分析并针对如何建设智能电网环境下的综合资源规划提出了相应的建议。
一、综合资源规划现状及障碍分析
1.综合资源规划现状
综合资源规划对电力系统而言,是通过需求侧与供给侧资源的效益比较,可降低电力整体供应成本、提高供电可靠度、需求侧的用电价值、电力系统资金需求及投资风险,使电力系统具备因应市场环境变动的弹性。对用户而言,透过节约能源、高效率能源使用及供电可靠度的提高,减少用户电费负担,提高电力服务质量。对整体社会而言,透过能源使用效率的提高,环境外部成本的适度反应,政府、学者专家、用户团体加入电力资源规划决策过程,可更加真实地反映电力供应成本,降低电力基础建设对生态环境可能产生的负面影响与冲击。
国外发达国家在综合资源规划都有明确的立法,如美国太平洋电力公司、美国加州电力市场、加拿大NSPI,以及丹麦、德国、法国、英国就对综合资源规划的实施有明文的规定,规划的主体包括:政府、电力公司、用户利益集团、能源效率管理单位、节能服务单位以及综合资源规划过程的其他利益相关者等等。其中都明确了政府在综合资源规划工作中的主导作用,以及电力公司作为操作者负责规划编制与执行。
我国逐步建立综合资源规划的框架,自2006年国家先后颁布了《国家节能减排政策》、《可再生能源发展“十一五”规划》、《国务院关于加强节能工作决定实施意见》、《合同能源管理项目扶持办法》、《节能减排综合性工作方案》等电力需求侧管理的政策。为综合资源规划提供了坚强的政府后盾。近年政府部门和电力公司采取一系列的激励政策及措施,如采用拉大峰谷电价,实行可中断负荷电价等措施,引导用户调整生产运行方式,采用冰蓄冷空调,蓄热式电锅炉等,推广节能灯、变频调速电动机及水泵、高效变压器等节能设备。
2.当前综合资源规划实施的障碍分析
在目前条件下综合资源规划仍可能存在一定的障碍,主要表现在以下几个方面。
(1)缺乏有针对性的电网控制技术、信息技术。由于传统的“单向通信”无法满足电力实时需求,无法激励支持用户综合资源规划。因而缺少电网与用户之间“双向通信”的传感器及先进的测量和计量设备。
(2)我国的综合资源规划的政策处于初步展开阶段,工作执行与监督、项目申报审批、用能单位积极参与等环节仍需逐步完善。我国实施综合资源规划也要依托现有节能减排工作,在政策上不断进行完善。
(3)目前我国的电力体制尚未能实现供需两侧资源整体排序和组合优化。这是因为在目前的管理体制下,供应侧发输电项目的规划、立项、投资等环节,需求侧的节能节电项目的规划、立项、投资等环节,两者的管理分别由不同的政府管理部门实施审核,是相互分开的。这样就不能够实现供需两侧总体资源协调与优化组合。
二、智能电网环境下推动综合资源规划
1.智能电网的特点
智能电网的本质就是能源替代和兼容利用,它需要建立在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,覆盖包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统及相关环节,促进电力流、信息流、业务流的高度融合和统一。[11]
自2009年2月中國能源局提出“互动电能”后,智能电网理论研究逐步成熟。“互动电能”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,以智能电网技术为基础,通过电子终端将用户之间、用户与用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接,实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果,实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据,优化电网的管理,将电网提升为互动运转的全新模式,形成电网全新的服务功能,提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。
我国“互动电能”下智能电网的新特点主要表现在以下几个方面。[12]
(1)坚强。在电网发生大扰动和故障时,电网仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积停电事故;在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。
(2)自愈。具有实时、在线连续的安全评估和分析能力,强大的预警控制系统和预防控制能力,自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。
(3)兼容。支持可再生能源的正确、合理的接入,适应分布式发电和微电网的接入,能使综合资源规划的功能更加完善和提高,实现与用户的交互和高效互动,满足用户多样化的电力需求。
(4)经济。支持电力市场和电力交易的有效开展;实现资源的合理配置;降低电网损耗;提高能源利用效率;为用户提供可承受电价水平的电力。
(5)集成。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化管理。
(6)优化。优化资产的利用,降低投资成本和运行维护成本。
2.智能电网对综合资源规划的影响
现阶段我国各地区相继积极建设各区域智能电网框架、开展智能电网学术交流、推行智能电网试点运行。智能电网推行试点工程分别表现为:在发电环节,分别建设风光储联合示范工程、常规电源网厂协调试点工程;在输电、变电和配电环节,分别建设输电线路状态监测中心试点工程、智能变电站试点工程和配电自动化试点工程;在用电环节,分别建设用电信息采集系统试点工程和电动汽车充放电站试点工程;在调度环节,建设智能电网调度技术支持系统试点工程。
综合资源规划作为智能电网建设的重点环节,其项目的推行对智能电网建设的实现具有举足轻重的作用;并且智能电网环境下推进的先进的信息、计量、通信、控制等手段对于综合资源规划也起到了促进作用。
(1)智能电网为综合资源规划提供了先进的技术支持,为其项目的实施提供了技术保障。智能电网建立的关键技术包括集成通信、传感及高级计量、高级电力设备等。这些关键技术的兴起为综合资源规划提供了技术支持。实现综合资源规划必须建立完善能源信息管理系统,加强能源监测工作的规范和能源信息资源的整合,建立统一、功能齐全、分工明细、信息共享的能源统计监测体系。
(2)智能电网提供了双向互动的机制支持,引导用户主动参与电力市场竞争,实现有效需求侧响应。智能电网通过电网给用户使用双向数字技术控制用户家电消费,提高用户可靠性与透明度,引导用户主动参与综合资源规划,从而改变以往由政府及电力公司推动综合资源规划的尴尬局面。
(3)智能电网为综合资源规划提供了政策及资金支持。中国决策投资超过2000亿元建设坚强的智能电网。智能电网将综合资源规划的概念引入公众的视线。目前政府机构、电网公司、发电企业、相关IT企业都投入大量的资金及科研力量。整合资源建立统一、功能齐全、分工明细、信息共享的能源统计监测体系。
三、智能电网环境下综合资源规划的建设
在智能电网的环境下,综合资源规划的建设应满足智能电网的要求。
(1)建立适当的价格激励机制,鼓励用户参与电网运行。在智能电网环境下,用户侧包含大量的可中断负荷、分布式发电设备和储能设备,不仅消耗电能,也可以向电网提供电能,参与电网的运行,以维持电网频率、电压的稳定。在智能电网中用户作为一个重要的调节手段,需要建立合理的价格机制鼓励其接受调度中心的控制,并获得合理的收益。依靠分布式能源系统、蓄能系统改变终端用户的用能形式,使得用户可以采用以需求侧报价的形式从电网中购入电能,从而提高能源的可利用效率。
(2)在电网与电力用户之间通过电子终端建立“互动性”的网络互动。充分利用综合资源规划的网络平台,充分发挥智能网络为电网服务,最大优化网络互动为智能电网体系提供方便服务。建立在线监测控制功能,整合现有在线监测平台功能,建立在线监测系统管理服务机制,充分挖掘在线监测对用户提供服务的功能,提高系统利用效率,为用户节能减排提供信息支撑。
(3)智能电网相关政策法规的建立。建立国家智能电网网点,智能电网建设离不开政府及相关部门的支持,应制定相应的政策,协调电力公司与用户之间的利益分配,对用户安装智能表计及新能源电源提供财政支持,鼓励用户参与智能电网的建设。
参考文献:
[1]曾鸣,冯义,董军.贯彻科学发展观 实施电力综合资源规划[J].电力技术经济,2007,19(6):5-7.
[2]王新民.市场经济下电力规划的新思路和新方法[J].中国电力,1999,32(9):8-10.
[3]杨志荣.综合资源规划(IRP)方法与需求方管理(DSM)技术[J].中国能源,1995(5):8-15.
[4]全生明,等.發达国家综合资源规划工作的经验与启示[J].电力需求侧管理,2009,11(5):77-80.
[5]曾鸣,张艳馥,王鹤,等.基于综合资源规划的供需资源优化组合模型[J].电力系统自动化,2007,31(3):24-28.
[6]张仲华.综合资源规划中的资源潜力分析方法[J].中国能源,1994(8):14-16.
[7]张仲华.综合资源规划中的成本效益分析方法[J].中国能源,1994(10):23-26.
[8]张艳馥,毛莉萍,赵永亮,等.电力市场环境下综合资源规划在我国的应用方式研究[C].2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会,2005:52-56.
[9]胡建一.综合资源规划在上海电力系统的应用[J].财经研究,1996,(9):49-52.
[10]杨志荣,劳德容.综合资源规划方法与需求方管理技术[M].北京:中国电力出版社,1996.
[11]许晓慧.智能电网导论[M].北京:中国电力出版社,2009.
[12]张文亮,刘壮志,王明俊,杨旭升.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术,2009,(13).
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:智能电网;综合资源规划;互动电能
作者简介:谢传胜(1965-),男,江西大余人,华北电力大学经济与管理学院,教授,主要研究方向:电力市场、电力规划;
侯文甜(1987-),女,安徽宿州人,华北电力大学经济与管理学院硕士研究生,主要研究方向:电力市场理论及应用。(北京 102206)
自进入信息时代,全球资源环境面临巨大压力,在传统化石能源不断枯竭的同时对于能源总体需求却不断加大,为了人类的可持续发展,解决能源供求的矛盾,在寻求可再生能源用于电能的生产的同时着眼于用户潜在的节电资源。在此背景下,综合资源规划(Integrated Resource Planning,IRP)正逐渐在我国展开。
综合资源规划以最小成本规划方法为基础,以需求预测、需求侧分析、供应侧分析、综合优化为手段,通过高效、经济、合理地利用供应侧和需求侧资源,在保持能源服务水平的前提下,能够使整个系统的社会总成本最低,能够实现提高用电效率和环境保护的目的。[1-3]目前,综合资源规划的研究已逐步成熟,文献[4]介绍了发达国家综合资源规划工作的启示,文献[5]给出了综合资源规划的组合计算模型,文献[6,7]给出了IRP潜力分析和成本效益分析方法,文献[8]分析了我国应用IRP的可能方式,文献[9,10]分别介绍了IRP在我国上海地区和深圳地区的试点研究成果。上述成果多侧重于综合资源规划的技术研究和模型的建立,然而现阶段我国逐步建设智能电网,面对变化的智能电网建设的背景,综合资源规划工作如何开展则尤为重要。
随着能源压力的逐渐加大和电网改造的迫切需要,在智能电网建设中我国实施综合资源规划志在必行。本文对综合资源规划的现状进行了分析,从实施综合资源规划的障碍、智能电网的特点、智能电网对综合资源规划的影响三个方面入手,分析并针对如何建设智能电网环境下的综合资源规划提出了相应的建议。
一、综合资源规划现状及障碍分析
1.综合资源规划现状
综合资源规划对电力系统而言,是通过需求侧与供给侧资源的效益比较,可降低电力整体供应成本、提高供电可靠度、需求侧的用电价值、电力系统资金需求及投资风险,使电力系统具备因应市场环境变动的弹性。对用户而言,透过节约能源、高效率能源使用及供电可靠度的提高,减少用户电费负担,提高电力服务质量。对整体社会而言,透过能源使用效率的提高,环境外部成本的适度反应,政府、学者专家、用户团体加入电力资源规划决策过程,可更加真实地反映电力供应成本,降低电力基础建设对生态环境可能产生的负面影响与冲击。
国外发达国家在综合资源规划都有明确的立法,如美国太平洋电力公司、美国加州电力市场、加拿大NSPI,以及丹麦、德国、法国、英国就对综合资源规划的实施有明文的规定,规划的主体包括:政府、电力公司、用户利益集团、能源效率管理单位、节能服务单位以及综合资源规划过程的其他利益相关者等等。其中都明确了政府在综合资源规划工作中的主导作用,以及电力公司作为操作者负责规划编制与执行。
我国逐步建立综合资源规划的框架,自2006年国家先后颁布了《国家节能减排政策》、《可再生能源发展“十一五”规划》、《国务院关于加强节能工作决定实施意见》、《合同能源管理项目扶持办法》、《节能减排综合性工作方案》等电力需求侧管理的政策。为综合资源规划提供了坚强的政府后盾。近年政府部门和电力公司采取一系列的激励政策及措施,如采用拉大峰谷电价,实行可中断负荷电价等措施,引导用户调整生产运行方式,采用冰蓄冷空调,蓄热式电锅炉等,推广节能灯、变频调速电动机及水泵、高效变压器等节能设备。
2.当前综合资源规划实施的障碍分析
在目前条件下综合资源规划仍可能存在一定的障碍,主要表现在以下几个方面。
(1)缺乏有针对性的电网控制技术、信息技术。由于传统的“单向通信”无法满足电力实时需求,无法激励支持用户综合资源规划。因而缺少电网与用户之间“双向通信”的传感器及先进的测量和计量设备。
(2)我国的综合资源规划的政策处于初步展开阶段,工作执行与监督、项目申报审批、用能单位积极参与等环节仍需逐步完善。我国实施综合资源规划也要依托现有节能减排工作,在政策上不断进行完善。
(3)目前我国的电力体制尚未能实现供需两侧资源整体排序和组合优化。这是因为在目前的管理体制下,供应侧发输电项目的规划、立项、投资等环节,需求侧的节能节电项目的规划、立项、投资等环节,两者的管理分别由不同的政府管理部门实施审核,是相互分开的。这样就不能够实现供需两侧总体资源协调与优化组合。
二、智能电网环境下推动综合资源规划
1.智能电网的特点
智能电网的本质就是能源替代和兼容利用,它需要建立在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,覆盖包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统及相关环节,促进电力流、信息流、业务流的高度融合和统一。[11]
自2009年2月中國能源局提出“互动电能”后,智能电网理论研究逐步成熟。“互动电能”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,以智能电网技术为基础,通过电子终端将用户之间、用户与用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接,实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果,实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据,优化电网的管理,将电网提升为互动运转的全新模式,形成电网全新的服务功能,提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。
我国“互动电能”下智能电网的新特点主要表现在以下几个方面。[12]
(1)坚强。在电网发生大扰动和故障时,电网仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积停电事故;在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。
(2)自愈。具有实时、在线连续的安全评估和分析能力,强大的预警控制系统和预防控制能力,自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。
(3)兼容。支持可再生能源的正确、合理的接入,适应分布式发电和微电网的接入,能使综合资源规划的功能更加完善和提高,实现与用户的交互和高效互动,满足用户多样化的电力需求。
(4)经济。支持电力市场和电力交易的有效开展;实现资源的合理配置;降低电网损耗;提高能源利用效率;为用户提供可承受电价水平的电力。
(5)集成。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化管理。
(6)优化。优化资产的利用,降低投资成本和运行维护成本。
2.智能电网对综合资源规划的影响
现阶段我国各地区相继积极建设各区域智能电网框架、开展智能电网学术交流、推行智能电网试点运行。智能电网推行试点工程分别表现为:在发电环节,分别建设风光储联合示范工程、常规电源网厂协调试点工程;在输电、变电和配电环节,分别建设输电线路状态监测中心试点工程、智能变电站试点工程和配电自动化试点工程;在用电环节,分别建设用电信息采集系统试点工程和电动汽车充放电站试点工程;在调度环节,建设智能电网调度技术支持系统试点工程。
综合资源规划作为智能电网建设的重点环节,其项目的推行对智能电网建设的实现具有举足轻重的作用;并且智能电网环境下推进的先进的信息、计量、通信、控制等手段对于综合资源规划也起到了促进作用。
(1)智能电网为综合资源规划提供了先进的技术支持,为其项目的实施提供了技术保障。智能电网建立的关键技术包括集成通信、传感及高级计量、高级电力设备等。这些关键技术的兴起为综合资源规划提供了技术支持。实现综合资源规划必须建立完善能源信息管理系统,加强能源监测工作的规范和能源信息资源的整合,建立统一、功能齐全、分工明细、信息共享的能源统计监测体系。
(2)智能电网提供了双向互动的机制支持,引导用户主动参与电力市场竞争,实现有效需求侧响应。智能电网通过电网给用户使用双向数字技术控制用户家电消费,提高用户可靠性与透明度,引导用户主动参与综合资源规划,从而改变以往由政府及电力公司推动综合资源规划的尴尬局面。
(3)智能电网为综合资源规划提供了政策及资金支持。中国决策投资超过2000亿元建设坚强的智能电网。智能电网将综合资源规划的概念引入公众的视线。目前政府机构、电网公司、发电企业、相关IT企业都投入大量的资金及科研力量。整合资源建立统一、功能齐全、分工明细、信息共享的能源统计监测体系。
三、智能电网环境下综合资源规划的建设
在智能电网的环境下,综合资源规划的建设应满足智能电网的要求。
(1)建立适当的价格激励机制,鼓励用户参与电网运行。在智能电网环境下,用户侧包含大量的可中断负荷、分布式发电设备和储能设备,不仅消耗电能,也可以向电网提供电能,参与电网的运行,以维持电网频率、电压的稳定。在智能电网中用户作为一个重要的调节手段,需要建立合理的价格机制鼓励其接受调度中心的控制,并获得合理的收益。依靠分布式能源系统、蓄能系统改变终端用户的用能形式,使得用户可以采用以需求侧报价的形式从电网中购入电能,从而提高能源的可利用效率。
(2)在电网与电力用户之间通过电子终端建立“互动性”的网络互动。充分利用综合资源规划的网络平台,充分发挥智能网络为电网服务,最大优化网络互动为智能电网体系提供方便服务。建立在线监测控制功能,整合现有在线监测平台功能,建立在线监测系统管理服务机制,充分挖掘在线监测对用户提供服务的功能,提高系统利用效率,为用户节能减排提供信息支撑。
(3)智能电网相关政策法规的建立。建立国家智能电网网点,智能电网建设离不开政府及相关部门的支持,应制定相应的政策,协调电力公司与用户之间的利益分配,对用户安装智能表计及新能源电源提供财政支持,鼓励用户参与智能电网的建设。
参考文献:
[1]曾鸣,冯义,董军.贯彻科学发展观 实施电力综合资源规划[J].电力技术经济,2007,19(6):5-7.
[2]王新民.市场经济下电力规划的新思路和新方法[J].中国电力,1999,32(9):8-10.
[3]杨志荣.综合资源规划(IRP)方法与需求方管理(DSM)技术[J].中国能源,1995(5):8-15.
[4]全生明,等.發达国家综合资源规划工作的经验与启示[J].电力需求侧管理,2009,11(5):77-80.
[5]曾鸣,张艳馥,王鹤,等.基于综合资源规划的供需资源优化组合模型[J].电力系统自动化,2007,31(3):24-28.
[6]张仲华.综合资源规划中的资源潜力分析方法[J].中国能源,1994(8):14-16.
[7]张仲华.综合资源规划中的成本效益分析方法[J].中国能源,1994(10):23-26.
[8]张艳馥,毛莉萍,赵永亮,等.电力市场环境下综合资源规划在我国的应用方式研究[C].2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会,2005:52-56.
[9]胡建一.综合资源规划在上海电力系统的应用[J].财经研究,1996,(9):49-52.
[10]杨志荣,劳德容.综合资源规划方法与需求方管理技术[M].北京:中国电力出版社,1996.
[11]许晓慧.智能电网导论[M].北京:中国电力出版社,2009.
[12]张文亮,刘壮志,王明俊,杨旭升.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术,2009,(13).
(责任编辑:苏宇嵬)