关于发展“特高压智能电网”与“分布式新能源”的思考

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  特高压智能电网与分布式能源在电网建设整体框架下,应该是宏观同步、互相促进的。适应未来发展需求,必须在宏观体系下作出整体考量,构建电网新格局。
  一、解决分布式新能源“倒灌”问题必须同步发展高压输电网
  在讨论高压输电时,不少质疑特高压的人士都会提到分布式新能源,似乎特高压和分布式是死敌,发展了特高压,分布式就没戏了。其实,特高压输电与分布式能源如果放在电网建设整体框架下,二者是宏观同步、互相促进的,它们之间既没有水火不容的敌对,也不该有先来后到的亲疏。
  分布式电源就是接在配电网的电源,与此相对应的就是传统意义上的顺着发输配送这条生产链接入电网的集中式电厂。很多人认为由于分布式就是分散在用户侧的电源,所以认为负荷端如果都能自发自用了,那就不需要远距离大功率输电了,也就不需要特高压输电了。实际上,分布式电源大量接入电网超过一定比例后,会“倒灌”到输电网层面,如果没有大的储能设备或者可直接利用的抽水蓄能电站,那么这种倒灌产生的盈余就必然只能通过输电线路在区域电网间流动,甚至有可能通过跨国电网输送到国外。如果忽略这种倒灌逆潮流对电力设备的物理影响,再假设可再生能源电站不能提供足量无功和短路电流的缺点不远的将来总会解决,那么这种逆潮流对电网最直接也最深刻的影响就是由此引发的输电网架内的大规模功率流动了。
  之所以会这样,是因为新能源发展最大的问题是不稳定,如果为了真正做到自给自足,需要针对该地区负荷强度,调高安装容量配比,比如风力一般为1比4,光伏要到1比7甚至更高,这样才能在风不那么大、光不那么强的时候依然能满足该地区的电力供应。但是在风光能预测不够精准,电源配置不够恰当,电网线路容量不够足量的情况下,在每一个大风和强光的日子里,多余配置的发电容量就会源源不断地生产多余电力,这就需要输电网层面把这些电力从一个地区输送到另一个地区,甚至从一个国家输送到另一个国家,通过“洲际电网”来实现全球风力和光照资源的最佳调控。
  特高压电网作为中国整体电网规划中的重要一环,评估它不能再用老观点来衡量,必须面对更开放的电力格局。更何况,过去的中国电网是紧缺型电网,人们担心的是电网不够使用,但今后随着新能源的大力发展,电网形态呈现的必须是“过剩态”,即系统必须要有足够能力把火电等传统能源发电出力压低作为备用,而把大部分发电空间让给随时可能变动的风力和光伏,因此电网必须坚强且智能地应付不断东来西去的“临时性能源”,而这就需要特高压电网的大输送能力和充分的冗余裕度。新能源比例超过30%以后,气象的变化和对负荷的调控给电网带来的挑战都是空前的,无论是直流还是交流,都要面临何处是集中的能源输入基地的挑战。更重要的是,中国是一个幅员极广的国家,这意味着光伏电站一旦安装比例较高后,正午高峰出力可延续数小时并对电网提供利用支撑,大规模的综合调控调度必须依靠强有力的区域电网流动,这对潮流分布的影响将是颠覆性的。
  所以说,新能源发展带给电网最大的冲击就是必须对电网规划作足够的冗余量设计,以冗余和流动来对付不稳定。这就要求在新能源发展之初,跨区特高压输电网建设必须同步跟进。
  二、新能源背景下发展国家电网的几点建议
  检验新能源和智能电网发展的效果,其标准是看是否符合国家建设和人民生活的需求,关键还是看电量能否满足经济发展和人民生活的需要。李克强总理强调,要提高非化石能源发电比重,发展智能电网和分布式能源,鼓励发展风能、太阳能,开工一批水电、核电项目,要加强天然气、煤层气、页岩气勘探开采与应用,打造中国能源升级版。这一指导思想为我们发展国家电网指明了方向。
  (一)积极有序发展新能源发电
  风电、太阳能、核电等新能源发电是解决中国未来能源电力需求的战略选择,我们必须积极主动地发展新能源。
  (1)发展风电和光伏发电
  风电要实行大中小、分散与集中、陆地与海上开发相结合,积极推进内陆分散的风能资源利用,有序开发风电基地,因地制宜稳妥开展海上风电项目。太阳能发电,优先鼓励各类电力用户按照“自发自用、余量上网、电网调节”的方式建设分布式光伏发电系统;按照“合理布局、就近接入、当地消纳、有序推进”原则,有序推进各种类型的光伏电站建设。大规模风光互补、储输一体化模式宜示范先行。保证风电、光伏电站发电及时并网和高效利用。
  (2)发展核电
  核电是绿色发电,经济性好,是解决中国能源电力需求和电力产业结构调整的战略选择。要高度重视核电安全,强化核安全文化理念。要加快核电发展体制机制创新,确保高效发展核电。要合理布局,规划建设“东中部核电带”,内陆省份也要布局建设核电。
  (二)积极大规模发展储能产业
  储能是能源变革的重要因素,特别是大规模可再生能源进入能源系统以后,会对原有的电力系统带来很大冲击,储能的重要性越来越凸现,创新潜力巨大。解决太阳能、风能等新能源先天间歇性、不稳定性缺陷,以及智能电网、储能技术发展相对滞后问题必须积极发展储能产业。比如说:抽水蓄能具有储能功能,能有效解决电能发供用同时进行、不易存储的矛盾,可以有效调节电力系统发供用的动态平衡。目前大规模的储能装置除抽水蓄能外,还有压缩空气储能、化学电池储能。
  截至2013年底,我国已运行的储能项目装机规模达51.5MW,较2012年增长了39%。快速增长涉及可再生能源并网、分布式发电及微网、电动汽车等多个方面。特别是分布式发电及微网领域,无电人口用电问题的解决、海岛可持续能源体系搭建、分布式光伏的启动,都为储能开启了大量商机,中国储能应用市场潜力巨大。为友好型绿色电力应用插上腾飞的翅膀,我国储能产业应打破产业界限,建立不同应用模式下的技术、市场和投融资创新机制,将是储能产业发展的必经之路。
  (三)加快推进坚强智能电网建设
  阻碍新能源大规模发展的一个重要问题就是并网难,配套设施无法跟进,而“智能电网”的提出,有利于促进新能源的发展,实现新能源与电力系统有机融合,相对彻底地解决目前困扰新能源发电入网等技术问题。智能电网的一大特点就是能将新能源并入电网,大幅度降低电能耗损,并合理安排电器设备的使用时间,同时避免大面积停电的发生。   我国提出要大力发展坚强智能电网。所谓坚强智能电网就是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展,从电源接入到用户端的各个环节,集成先进电力技术、现代通信信息技术、自动控制技术等,具有信息化、自动化、互动化特征,具有智能响应和系统自愈能力,能够显著提高电力系统安全可靠性和运行效率的新型现代化电网。智能电网的建设理念要体现三个“服务”:服务经济发展,建设坚强电网;服务节能减排,建设绿色电网;服务民生建设,建设和谐电网。所以,未来我国电网发展,既要满足清洁能源发电大规模集中开发的远距离输送和更大范围消纳需要,又要满足清洁能源分布式发电便利高效接入电网与合理消纳,需要在科学规划的基础上,加快建设特高压输电通道和跨区域骨干网架,统筹各级电网发展,加强配电网建设,推动电网智能化发展,形成网架结构合理、资源配置能力强大、适应各种类型清洁能源发电规模化发展的坚强智能电网。
  (四)加大政府对发展新能源和智能电网的扶持力度
  发展新能源和智能电网都离不开政府的扶植,中央和地方政府应当把发展新能源和智能电网纳人到国家可持续发展战略,提前做好电网的近期、中期、远期规划。只有制定好规划,电网企业才能制定相应的配套措施,政府、社区、企业和客户同步推进,相关工作才能更好地实施。之所以这样是因为新能源和智能电网建设是一项涉及多领域、跨行业乃至社会理念转变的庞大系统工程,政府必须积极组织相关力量进行技术攻关,发挥产学研的合作优势,充分利用智能电网领域相关单位的现有技术与产业配套资源,整合产学研的技术和人才资源,组织产业联盟、产业基地等产业创新集群,分工协作培育具有国际竞争力的产业链体系,抢抓历史机遇,实现电力系统和相关产业的跨越式发展。同时,政府还要出台各种扶持政策,比如说:要加大支持力度,积极推进特高压、智能电网尤其是配电网建设。再比如:要出台配套财政补贴和税收减免政策,进一步完善能源价格形成机制等等。只有政企合作,社会支持,才能走出一条生态环保、可持续的科学发展能源之路。
  总之,在大力发展新能源背景下,我们必须积极设想新的电网格局和构建思路,不能再以过往的历史经验来作为判据。电网的规划设计必须放在能源转型这个大框架之下做出整体战略设计,无论是运煤还是输电、交流还是直流、分布式与集中式的比例,都必须参照中国煤炭分布特性、新能源发展规划、储能情况、电动汽车发展规模等方面,都必须在宏观体系下作出整体考量。
  (作者单位:国家电网河南电力公司三门峡供电公司)
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